DE10215486C1 - Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge mit einer mindestens eine Leuchtdiode aufweisenden Lampenanordnung, welche über eine Verbindungsleitung mit einem Steuergerät zur Stromversorgung verbunden ist, wobei der vom Steuergerät zur Lampenanordnung fließende Strom von einer Stromüberwachungsschaltung im Steuergerät zur Funktionskontrolle der Lampenanordnung gemessen wird. Dabei ist die Beleuchtungseinrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass DOLLAR A - die Lampenanordnung eine Ausfallkontrollschaltung für die mindestens eine Leuchtdiode und einen Impulserzeuger aufweist, wobei der Impulserzeuger bei Ausfall der mindestens einen Leuchtdiode einen Strom- oder Spannungsimpuls auf der Verbindungsleitung erzeugt, DOLLAR A - der Lampenanordnung ein Vorschaltgerät vorgeschaltet ist, welches in die Verbindungsleitung zwischen dem Steuergerät und der Lampenanordnung geschaltet ist, DOLLAR A - das Vorschaltgerät eine zuschaltbare elektrische Last aufweist, die parallel zur Lampenanordnung schaltbar ist, wobei die Stromüberwachungsschaltung im Steuergerät zur Funktionskontrolle der Lampenanordnung den Strom in das Vorschaltgerät misst, DOLLAR A - das Vorschaltgerät eine Schaltung zur Detektion des Strom- oder Spannungsimpulses aufweist, wobei bei Detektion des Impulses das Zuschalten der zuschaltbaren Last unterbunden wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge mit einer mindestens eine Leuchtdiode (LED) aufweisenden Lampenanordnung, welche über eine Verbindungsleitung mit einem Steuergerät zur Stromversorgung verbunden ist, wobei der vom Steuergerät zur Lampenanordnung fließende Strom von einer Stromüberwachungsschaltung im Steuergerät zur Funktionskontrolle der Lampenanordnung gemessen wird. Dabei wird ein Stromwert unterhalb eines vorbestimmten Schwellwertes von der Stromüberwachungsschaltung als Lampenausfall gewertet.
Ein solches Steuergerät kann beispielsweise ein Blinkgeber zur Ansteuerung einer Blinklampenanordnung sein, der eine integrierte Stromüberwachungsschaltung aufweist. Dabei ist die Stromüberwachungsschaltung hinsichtlich ihres Schwellwertes auf den Betrieb von Glühlampen ausgelegt. Die Stromaufnahme einer LED-Lampenanordnung ist jedoch im Vergleich zu einer Glühlampenanordnung wesentlich geringer, so daß ein für die Überwachung von Glühlampen ausgelegter Blinkgeber im Falle einer LED- Lampenanordnung fälschlicherweise immer einen Lampenausfall erkennen würde. Der Trend geht jedoch dahin, immer mehr Blinkleuchten mit Glühlampen durch Blinkleuchten mit LEDs zu ersetzen. Dabei werden und sollen die bereits installierten Blinkgeber im Fahrzeug aus Kostengründen nicht ausgetauscht werden.
Um dem damit verbundenen Problem zu begegnen, wird in der DE 101 07 578 A1 (nach­ veröffentlicht) vorgeschlagen, in der LED-Leuchte, parallel zur LED-Lampenanordnung eine zuschaltbare elektrische List vorzusehen, welche eine Glühlampe simuliert. Außerdem ist dort in der LED-Leuchte eine Ausfallkontrollschaltung für die LEDs vorgesehen, welche bei Ausfall von mindestens einer LED das Zuschalten der Last und somit die Glühlampensimulation verhindert, damit der Lampenausfall in diesem Fall korrekterweise von der Stromüberwachungsschaltung im Blinkgeber erkannt wird. Zwischen dem Blinkgeber und der LED-Leuchte ist gemäß DE 101 07 578 A1 nur eine Verbindungsleitung vorgesehen, wobei die zuschaltbare elektrische Last in der LED-Leuchte angeordnet ist, was nachteilig ist, da durch die zuschaltbare Last in der Nähe der LEDs störende Verlustwärme erzeugt wird.
Dies ist besonders dann problematisch, wenn die Last während der gesamten Dauer des Blinkimpulses zugeschaltet bleibt. Die Simulation einer Glühlampe durch das Zuschalten einer Last während der gesamten Dauer des Blinkimpulses ist jedoch notwendig, da LED- Blinkleuchten als Nachrüstsatz für Fahrzeuge mit unterschiedlichsten Blinkgebern dienen, wobei die Stromüberwachungsschaltungen verschiedener Blinkgeber den Lampenstrom zu unterschiedlichen Zeitpunkten innerhalb des Blinkimpulses überprüfen. Um die gesamte Bandbreite der Überwachungszeitpunkte abdecken zu können, ist es daher erforderlich, die Stromkennlinie einer Glühlampe, insbesondere die Kalteinschaltstromspitze, während der gesamten Dauer des Blinkimpulses nachzubilden.
Aus der DE 201 15 409 U1 ist es bekannt, die schaltbare Simulationslast in einer der LED- Lampenanordnung vorgeschalteten Anpassungsschaltung/Vorschaltgerät vorzusehen, so daß die Verlustwärme nicht in der Nähe der LEDs entsteht. Dabei erfolgt das Zu- bzw. Abschalten der parallel zur Lampenanordnung geschalteten Simulationslast von einer der Lampenanordnung zugeordneten Überwachungsschaltung über eine von der Versorgungsleitung separate Signalleitung.
Darüber hinaus wird in der DE 198 52 351 A1 ein Diagnosesystem für eine LED-Leuchte beschrieben, bei dem weder in der LED-Leuchte noch im Steuergerät eine Simulationslast zur Glühlampensimulation vorgesehen ist. Dort ist in der LED-Leuchte eine Kontrollschaltung vorgesehen, welche bei Ausfall einer LED die LED-Matrix vollständig abschaltet. Dieses System ist von vornherein auf LEDs ausgelegt und stützt sich nicht auf die Strommessung in einem Steuergerät, das eigentlich für die Glühlampenkontrolle ausgelegt ist. Das Zu- bzw. Abschalten einer Simulationslast zur Nachbildung einer Glühlampe wird dort überhaupt nicht thematisiert. Bei dem aus der DE 198 52 351 A1 bekannten Diagnosesystem werden stattdessen Diagnoseinformation über die Art und Weise des Ausfalls über die Versorgungsleitung an das Steuergerät gesendet.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, die aus der DE 201 15 409 U1 bekannte Beleuchtungseinrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß auch beim Vorsehen von nur einer Verbindungsleitung zwischen dem Vorschaltgerät und der Lampenanordnung beim Ausfall mindestens einer LED in zuverlässiger Weise die Glühlampensimulation verhindert wird und andererseits weiterhin eine Stromversorgung der Lampenanordnung gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 oder 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Lampenanordnung weist neben der Ausfallkontrollschaltung einen Impulserzeuger auf, der bei Ausfall von mindestens einer Leuchtdiode in einem bestimmten Zeitfenster als Fehlersignal einen Strom- oder Spannungsimpuls auf der einen Verbindungsleitung erzeugt. Darüber hinaus weist das Vorschaltgerät eine Schaltung zur Detektion des Strom- oder Spannungsimpulses aufweist, die bei Detektion des Impulses das Zuschalten der zuschaltbaren Last unterbindet. Dabei weist die Schaltung zur Detektion des Strom- oder Spannungsimpulses im Vorschaltgerät ein Kontrollzeitfenster aufweist, das mit dem Zeitfenster für die Erzeugung des Stromimpulses synchronisiert ist.
Da der Zustand der Versorgungsleitung im Fehlerfall nicht dauerhaft geändert wird, zum Beispiel auf Low gesetzt wird, sondern nur in einem bestimmten Zeitfenster ein Fehlerimpuls auf der Versorgungsleitung erzeugt wird, der zum Abschalten der Simulationslast führt, kann die Stromversorgung der Lampenanordnung weiterhin sichergestellt verwendet werden.
Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine Blockschaltbild der Beleuchtungseinrichtung
Fig. 2 eine LED-Leuchte mit Ausfallkontrollschaltung und erfindungsgemäßem Impulserzeuger,
Fig. 3 den Stromverlauf auf der Verbindungsleitung zwischen Vorschaltgerät und LED-Leuchte mit Fehlerimpuls,
Fig. 4 eine mittels Pulsweitenmodulation nachgestellte Stromkennlinie einer Glühlampe.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung - siehe Fig. 1 - besteht aus einer Lampenanordnung, welche mindestens eine Leuchtdiode, vorzugsweise eine LED-Matrix, aufweist. Bei einer solchen Lampenanordnung kann es sich beispielsweise um eine Leuchte oder einen Scheinwerfer handeln. Diese Lampenanordnung ist nun über eine einzige Verbindungsleitung mit einem Steuergerät (z. B. einem Blinkgeber) verbunden, wobei der vom Steuergerät zur Lampenanordnung fließende Strom von einer Stromüberwachungsschaltung im Steuergerät zur Funktionskontrolle der Lampenanordnung gemessen wird. Der Lampenanordnung ist nun erfindungsgemäß ein Vorschaltgerät vorgeschaltet, welches in die Verbindungsleitung zwischen dem nicht dargestellten Steuergerät und der Lampenanordnung geschaltet ist. Die Lampenanordnung weist eine Ausfallkontrollschaltung für die mindestens eine LED und einen Impulserzeuger auf. Der Impulserzeuger generiert bei Ausfall mindestens einer LED einen Strom- oder Spannungsimpuls auf der Verbindungsleitung, um dem Vorschaltgerät den Fehler anzuzeigen. In dem Vorschaltgerät befindet sich die zuschaltbare Last mit deren Hilfe die Glühlampe, genauer gesagt die Stromkennlinie einer Glühlampe, simuliert wird. Das Zu- bzw. Abschalten (also die Ansteuerung) der "Simulationslast" erfolgt über einen Schalter, vorzugsweise einen Halbleiterschalter, der von einer im Vorschaltgerät angeordneten Steuer- und Überwachungsschaltung angesteuert wird. Die Stromüberwachungsschaltung im Steuergerät misst jetzt nicht unmittelbar den Strom, der in die Lampenanordnung fließt, sondern den Strom, der in das Vorschaltgerät fließt. Dieser setzt sich additiv aus dem LED-Strom der Lampenanordnung und dem Strom durch die im Vorschaltgerät parallel zugeschaltete Last, welche den Strom durch eine Glühlampe simuliert, zusammen. Erfindungsgemäß ist im Vorschaltgerät ferner eine Schaltung zur Detektion des vom Impulserzeuger generierten Fehlerimpulses vorgesehen. Diese Detektionsschaltung besteht beispielsweise aus einer Strommeßschaltung, die den Fehlerstromimpuls über einen Shuntwiderstand ermittelt und ein entsprechendes Signal an die Steuer- und Überwachungsschaltung im Vorschaltgerät sendet. Die Steuer- und Überwachungsschaltung unterbindet dann im Fehlerfall das Zuschalten der Last. Dies führt dazu, daß kein Glühlampenstrom mehr simuliert wird und die Stromüberwachungsschaltung im Steuergerät korrekterweise einen Fehler in der Lampenanordnung erkennt. Dabei muß durch die zuschaltbare Last nur ein Stromfluß in einer Höhe erzeugt werden, die der Differenz zwischen dem zu simulierenden Glühlampenstrom und dem Strom in die Lampenanordnung entspricht, da der Strom in die LED- Lampenanordnung als Offset ohnehin vorhanden ist. In diesem Zusammenhang detektiert die Strommeßschaltung im Vorschaltgerät nicht nur den Fehlerstromimpuls, sondern misst auch den Strom in die LED-Lampenanordnung.
Der Stromimpuls, der bei Ausfall mindestens einer LED erzeugt wird, wird in einem bestimmten Zeitfenster während des Blinkimpulses erzeugt, wobei die Detektionsschaltung im Vorschaltgerät ein Kontrollzeitfenster aufweist, das mit dem Zeitfenster für die Erzeugung des Fehlerstromimpulses synchronisiert ist. Wenn die Detektionsschaltung innerhalb des Kontrollzeitfensters einen Fehlerstrom detektiert, wird die "Simulationslast" nicht mehr zugeschaltet. So ist es in einer Ausführungsform beispielsweise vorgesehen, im Falle eines Ausfallfehlers 100 Millisekunden nach dem Start des Blinkimpulses einen Fehlerimpuls von 10 bis 20 Millisekunden Dauer zu generieren. Beim ersten Blinkimpuls nach einem Ausfallfehler wird dann zwar noch die "Simulationslast" zugeschaltet. Der detektierte Fehlerimpuls wird jedoch von der Steuer- und Überwachungsschaltung gespeichert, so daß das Zuschalten der "Simulationslast" bereits beim nächsten Blinkimpuls unterbleibt und so der Fehler vom Steuergerät/Blinkgeber erkannt wird. Um die Fehlerinformation auch während der Blinkpause, in der auch das Vorschaltgerät nicht mit elektrischer Energie versorgt wird, in der Steuer- und Überwachungsschaltung (z. B. einem Mikrokontroller) speichern zu können, ist im Vorschaltgerät eine Elektrolytkondensator (nicht dargestellt) als Versorgungspuffer vorgesehen.
Zur Ausfallkontrolle (siehe Fig. 2) werden beispielsweise die Ströme durch die parallelgeschalteten Stränge der LED-Matrix miteinander verglichen. Nur dann, wenn die Ströme innerhalb einer bestimmten Toleranzbreite nicht übereinstimmen, da in einem Strang eine LED ausgefallen ist, wird ein Fehlersignal an den Impulserzeuger weitergeleitet.
Um die Stromkennlinie einer Glühlampe, insbesondere die Kalteinschaltstromspitze, möglichst gut nachzubilden (siehe Fig. 4), ist im Vorschaltgerät eine periodische Ansteuerung der zuschaltbaren Last (z. B. Stromsenke) vorgesehen, wobei die Pulsweite (duty cycle: Verhältnis von high-level-time zu low-level-time) des Steuersignals zeitlich entsprechend des zu simulierenden Stromverlaufs moduliert wird. Dabei ist der duty cycle zu Beginn des Blinkimpulses höher und nimmt dann kontinuierlich oder in Stufen immer mehr ab. Dabei beträgt der duty cycle zu Beginn des Blinkimpulses vorzugsweise nahezu 100% und gegen Ende des Blinkimpulses nur noch 10%.
Die Lampenanordnung in Form einer Leuchte oder eines Scheinwerfers, in der sich eine LED-Matrix, eine Ausfallkontrollschaltung und ein Impulsgeber befindet, stellt ein eigenständiges Handelsprodukt der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung dar. Gleiches gilt für das Vorschaltgerät, in dem sich die Detektionsschaltung für den Fehlerimpuls sowie die zuschaltbare Last befindet.

Claims (5)

1. Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge mit einer mindestens eine Leuchtdiode aufweisenden Lampenanordnung (1), welche über eine Verbindungsleitung (VL) mit einem Steuergerät zur Stromversorgung verbunden ist, wobei der vom Steuergerät zur Lampenanordnung (1) fließende Strom von einer Stromüberwachungsschaltung im Steuergerät zur Funktionskontrolle der Lampenanordnung (1) gemessen wird, wobei
die Lampenanordnung (1) eine Ausfallkontrollschaltung (10) für die mindestens eine Leuchtdiode und einen Impulserzeuger (11) aufweist, wobei der Impulserzeuger (11) bei Ausfall der mindestens einen Leuchtdiode einen Strom- oder Spannungsimpuls auf der Verbindungsleitung (VL) erzeugt,
der Lampenanordnung (1) ein Vorschaltgerät (2) vorgeschaltet ist, welches in die Verbindungsleitung (VL) zwischen dem Steuergerät und der Lampenanordnung (1) geschaltet ist,
das Vorschaltgerät (2) eine zuschaltbare elektrische Last (20) aufweist, die parallel zur Lampenanordnung (1) schaltbar ist, wobei die Stromüberwachungsschaltung im Steuergerät zur Funktionskontrolle der Lampenanordnung (1) den Strom in das Vorschaltgerät (2) misst,
das Vorschaltgerät (2) eine Schaltung (21A, 21B) zur Detektion des Strom- oder Spannungsimpulses aufweist, wobei bei Detektion des Impulses das Zuschalten der zuschaltbaren Last (20) unterbunden wird,
der Strom- oder Spannungsimpuls bei Ausfall der mindestens einen Leuchtdiode in einem bestimmten Zeitfenster erzeugt wird, wobei die Schaltung (21A, 21B) zur Detektion des Strom- oder Spannungsimpulses im Vorschaltgerät (2) ein Kontrollzeitfenster aufweist, das mit dem Zeitfenster für die Erzeugung des Stromimpulses synchronisiert ist.
2. Leuchte oder Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer mindestens eine Leuchtdiode aufweisenden Lampenanordnung (1), welche über eine Verbindungsleitung (VL) mit Strom versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leuchte oder der Schweinwerfer eine Ausfallkontrollschaltung (10) für die mindestens eine Leuchtdiode und einen Impulserzeuger (11) aufweist, wobei der Impulserzeuger (11) bei Ausfall der mindestens einen Leuchtdiode einen Stromimpuls auf der Verbindungsleitung (VL) erzeugt,
der Strom- oder Spannungsimpuls bei Ausfall der mindestens einen Leuchtdiode in einem bestimmten Zeitfenster erzeugt wird, das mit einem Kontrollzeitfenster einer Detektionsschaltung (21A, 21B) in einem der Leuchte oder dem Scheinwerfer vorgeschalteten Vorschaltgerät (2) synchronisiert ist.
3. Vorschaltgerät (2) für eine Leuchte oder einen Scheinwerfer nach Anspruch 2, welches in die Verbindungsleitung (VL) geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorschaltgerät (2) eine zuschaltbare elektrische Last (20) aufweist, die parallel zur Lampenanordnung (1) schaltbar ist,
das Vorschaltgerät (20) eine Schaltung (21A, 21B) zur Detektion des Stromimpulses aufweist, wobei bei Detektion des Stromimpulses das Zuschalten der zuschaltbaren Last (20) unterbunden wird.
4. Vorschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (20) im Vorschaltgerät (2) periodisch und pulsweitenmoduliert angesteuert wird, wobei die Pulsweite des Steuersignals zeitlich entsprechend eines zu simulierenden Stromverlaufs moduliert wird.
5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (20) im Vorschaltgerät (2) periodisch und pulsweitenmoduliert angesteuert wird, wobei die Pulsweite des Steuersignals zeitlich entsprechend eines zu simulierenden Stromverlaufs moduliert wird.
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