DE10236862A1

DE10236862A1 - Schaltungsanordnung zur Stromversorgung und zum Steuern von Leuchtdiodenanordnungen, insbesondere in Fahrzeugleuchten

Info

Publication number: DE10236862A1
Application number: DE10236862A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hinderlich; Martin Hahne
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-13
Also published as: DE10236862B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (1) zur Stromversorgung und zum Steuern von Leuchtdiodenanordnungen (21, 22, ..., 2n), insbesondere in Fahrzeugleuchten, mit folgenden Merkmalen: Die Schaltungsanordnung (1) weist mehrere Ausgänge (61; 61'; 62; 62'; ...; 6n, 6n') zum Anschließen von Leuchtdiodenanordnungen (21, 22, ..., 2n) auf; die Schaltungsanordnung (1) weist Mittel (31, 32, ..., 3n) zur Stromüberwachung auf; jedem Mittel (31, 32, ..., 3n) zur Stromüberwachung ist genau ein Ausgang (61, 61'; 62, 62'; ...; 6n, 6n') zugeordnet; die Mittel (31, 32, ..., 3n) zur Stromüberwachung überwachen die über die Ausgänge (61, 61'; 62, 62'; ...; 6n, 6n') fließenden Lastströme (I₁, I₂, ..., I_n); die Schaltungsanordnung (1) weist ferner Schaltmittel (4) auf; die Schaltmittel (4) schalten bei einer starken Abweichung der Lastströme (I₁, I₂, ..., I_n) von einem Sollwert die Lastströme (I₁, I₂, ..., I_n) an allen Ausgängen (61, 61'; 62, 62'; ...; 6n, 6n') ab.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung und zum Steuern von Leuchtdiodenanordnungen insbesondere in Fahrzeugleuchten.

Den technischen Hintergrund für die vorliegende Erfindung bildet die ECE-Regelung Nr. 7, welche technische Vorschriften für Begrenzungs-, Schluss-, und Bremsleuchten gibt. Diese ECE-Regelung Nr. 7 ist zuletzt im BGBI. II 1995, 34 bekannt gemacht. Die ECE-Regelung Nr. 7 schreibt vor, dass Leuchten mit mehr als einem Leuchtmittel so ausgestaltet sein müssen, dass bei einem Ausfall eines Leuchtmittels die verbleibenden Leuchtmittel die lichttechnischen Mindestanforderungen insbesondere im Hinblick auf die Helligkeit der Leuchte erfüllen. Bei den heutigen Leuchten mit Leuchtdiodenanordnungen als Leuchtmittel ist die Schaltungsanordnung zur Stromversorgung und zum Steuern der Leuchtdiodenanordnungen so realisiert, dass der Forderung der ECE-Regelung Nr. 7 nachgekommen wird. D. h., es werden mehr Leuchidiodenanordnungen in einer derartigen Leuchte eingesetzt, als zur Erreichung der erforderlichen lichttechnischen Mindestanforderungen notwendig wäre. Die Schaltungsanordnungen sind dabei so ausgebildet, dass bei einem Ausfall einer Leuchtdiodenanordnung durch die übrigen noch betriebsfähigen Leuchtdiodenanordnungen den lichttechnischen Mindestanforderungen genügt wird.

Ein Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnungen ist, dass wegen der geforderten Redundanz an der Schaltungsanordnung eine Vielzahl von Ausgängen zur Stromversorgung und zum Steuern der Leuchtdiodenanordnungen vorgesehen sein muss. Ferner müssen bei mit diesen Schaltungsanordnungen hergestellten Leuchten ebenso eine Vielzahl von redundanten Leuchtdiodenanordnungen an den Ausgängen vorgesehen sein.

Der ECE-Regelung Nr. 7 genügt eine Leuchte ferner, wenn sich eine Leuchte mit mehr als einem Leuchtmittel im Störungsfall so verhält, wie sich eine Leuchte mit einem einzigen Leuchtmittel verhält. Sofern also eine Leuchte mit mehreren Leuchtmitteln das Verhalten einer Leuchte mit einem einzigen Leuchtmittel im Störungsfall nachbildet, brauchen redundante Leuchtdiodenanordnungen und die zugeordneten Schaltungsteile der Schaltungsanordnung zur Stromversorgung und zum Ansteuern der Leuchtdiodenanordnungen nicht vorgesehen sein. Eine Leuchte mit einer Schaltungsanordnung zur Stromversorgung und zum Ansteuern von mehreren Leuchtmitteln entspricht also dann ebenfalls der ECE-Regelung Nr. 7, wenn beim Ausfall eines Leuchtmittels die Schaltungsanordnung die übrigen Leuchtmittel so ansteuert, dass die gesamte Leuchte stillgesetzt ist.

Eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung und zum Ansteuern von Leuchten mit mehreren Leuchtmitteln, bei welcher nach dem Ausfall eines Leuchtmittels auch die übrigen Leuchtmittel ausgeschaltet werden ist beispielsweise aus der Patentschrift DE 197 08 659 C1 bekannt. Der mit dieser Patentschrift geschützten Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die Änderung der Stromaufnahme einer Leuchtdiodenblinkleuchte umso größer wird, je mehr Leuchtdioden im Falle eines Defekts einer einzelnen Leuchtdiode ausgeschaltet werden. D. h., zusätzlich zu der defekten Leuchtdiode werden erfindungsgemäß weitere Leuchtdioden ausgeschaltet, so dass sich die Stromaufnahme der Leuchtdiodenblinkleuchte signifikant ändert. Diese signifikante Änderung der Stromaufnahme der Leuchtdiodenblinkleuchte führt dazu, dass eine Kontrollschaltung den Ausfall der Leuchtdioden erkennt und durch ein optisches Signal anzeigt. Um die Stromaufnahme möglichst signifikant durch das Ausschalten von zusätzlichen Leuchtdioden zu der defekten Leuchtdiode zu ändern, kann auch die gesamte Anzahl der vorhandenen Leuchtdioden der Blinkleuchte ausgeschaltet werden. Die Patentschrift DE 197 08 659 C1 offenbart daher schon eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung und zum Steuern von Leuchtdiodenanordnungen bei der im Falle der Störung einer Leuchtdiodenanordnung die Schaltungsanordnung die gesamte Anzahl der vorhandenen Leuchtdiodenanordnungen ausschaltet. Die genannte Patentschrift offenbart jedoch für diesen Fall keine konkrete Realisierung. Die Druckschrift DE 197 08 659 C1 offenbart vielmehr lediglich eine konkrete Lösung bei der nur in etwa die Hälfte der an die Schaltungsanordnung angeschlossenen Leuchtdiodenanordnungen abgeschaltet werden, um die notwendige Änderung der Stromaufnahme zu erreichen, welche von der Kontrollschaltung als Fehler erkannt und mittels eines optisches Signals angezeigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung und zum Steuern von Leuchtdiodenanordnungen vorzuschlagen, bei welcher im Störungsfall einer Leuchtdiodenanordnung die gesamte Anzahl der vorhandenen Leuchtdiodenanordnungen abgeschaltet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist Mittel zur Stromüberwachung auf, welche die Verringerung des Laststromes bei einer Störung in einer Leuchtdiode der Leuchtdiodenanordnungen feststellt und über Schaltmittel alle Leuchtdiodenanordnungen, welche an die Schaltungsanordnung angeschlossen sind, abschaltet. Von Vorteil ist bei einer Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 dabei, dass jedem Mittel zur Stromüberwachung genau ein Ausgang zum Anschließen der Leuchtdiodenanordnungen zugeordnet ist. Hierin unterscheidet sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, nämlich grundlegend von einer Schaltungsanordnung wie sie aus der Druckschrift DE 197 08 659 C1 bekannt ist. Bei der dort detailliert beschriebenen Schaltungsanordnung werden nämlich mehrere Ausgänge von einem Mittel zur Stromüberwachung gleichzeitig überwacht. Dieses hat den Nachteil, dass man, nachdem man in einem Störungsfall festgestellt hat, welches Mittel zur Stromüberwachung über die Schaltmittel die Leuchtdiodenanordnungen abgeschaltet hat, nicht ohne weiteres feststellen kann, welche der überwachten Leuchtdiodenanordnungen defekt ist und so das Mittel zur Stromüberwachung dazu veranlasst hat die Schaltmittel auszulösen. Bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es dagegen nach dem das Mittel zur Stromüberwachung ausgelöst hat, ohne weiteres möglich festzustellen, dass genau die von diesem Mittel zur Stromüberwachung überwachten Leuchtdiodenanordnung einen Defekt aufweist und somit verantwortlich für das Abschalten der gesamten Leuchte ist.

Gemäß der Erfindung kann allen Ausgängen der Schaltungsanordnung ein gemeinsames Schaltmittel zugeordnet sein. Ebenso ist es möglich, dass jedem Schaltmittel genau ein Ausgang zugeordnet ist.

Die Schaltungsanordnung kann einen integrierten Schaltkreis umfassen. Vorzugsweise umfasst jeder integrierte Schaltkreis sowohl zumindest ein Mittel zur Stromüberwachung als auch zumindest eines der Schaltmittel. Insbesondere kann jeder integrierte Schaltkreis genau eines der Mittel zur Stromüberwachung und genau ein Schaltmittel aufweisen.

Jeder integrierte Schaltkreis kann gemäß der Erfindung eine gesteuerte Stromquelle aufweisen, deren Ausgang mit einem Anschluss des Ausgangs der Schaltungsanordnung verbunden ist.

Ferner kann jeder integrierte Schaltkreis einen ersten Anschluss aufweisen, der innerhalb des integrierten Schaltkreises mit dem Mittel zur Stromüberwachung verbunden ist. Ein derartiger integrierter Schaltkreis kann einen zweiten Anschluss aufweisen der vorzugsweise über eine Verbindung außerhalb des integrierten Schaltkreises mit den ersten Anschlüssen aller integrierten Schaltkreise verbunden ist. Dieser zweite Anschluss kann gemäß der Erfindung innerhalb des integrierten Schaltkreises mit einem Steueranschluss des Schaltmittels verbunden sein.

Zwei Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt
1 eine Schaltungsanordnung mit angeschlossenen Leuchtdiodenanordnungen mit einem gemeinsamen Schaltmittel und
2 eine Schaltungsanordnung mit angeschlossenen Leuchtdiodenanordnungen mit einem integrierten Schaltkreis pro Ausgang.
Die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung weist einen Eingang 8, 8' und Ausgänge 61, 61'; 62, 62';...;6n, 6n' auf. Der Anschluss 8 des Eingangs 8, 8' liegt auf einem positiven Potential, während der Anschluss 8' auf Massepotential liegt. Über dem Eingang 8, 8' wird daher die Spannung U₁ ab. An den Ausgängen 61, 61'; 62, 62';...; 6n 6n' sind Leuchtdiodenanordnungen 21, 22,..., 2n angeschlossen. Diese Leuchtdiodenanordnungen 21, 22,..., 2n bestehen jeweils aus in Reihe gestalteten Leuchtdioden. Die Anschlüsse 61, 62,..., 6n der Ausgänge der Schaltungsanordnung 1 sind mit dem Anschluss 8 des Eingangs der Schaltungsanordnung 1 verbunden und liegen daher auf dem gleichen Potential wie der Anschluss 8. Die Anschlüsse 61', 62', ..., 6n' der Ausgänge der Schaltungsanordnung 1 sind mit invertierenden Eingängen von Operationsverstärkern 31, 32,..., 3n verbunden. Die nicht-invertierende Eingänge dieser Operationsverstärker 31, 32,..., 3n sind über Messwiderstände R₁, R₂,..., R_n ebenfalls mit dem Anschluss 61', 62',..., 6n' verbunden. Zwischen den Eingängen der Operationsverstärker fällt daher die über den Messwiderständen R₁, R₂,..., R_n abfallende Spannung an. Die Ausgänge der Operationsverstärker 31, 32,..., 3n sind über diesen Ausgängen zugeordnete Dioden D₁, D₂,..., D_n untereinander und gleichzeitig mit einem Steueranschluss 41 eines Schaltmittels 4 verbunden. Der Eingang des Schaltmittels 42 ist über eine gesteuerte Stromquelle I_q mit den nicht-invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 31, 32,..., 3n und so gleichzeitig mit dem negativen Potential der Messwiderstände R₁, R₂,..., R_n verbunden. Der Ausgang 43 des Schaltmittels 4 ist über den Anschluss 8' des Eingangs 8, 8' der Schaltungsanordnung 1 mit dem Massepotential verbunden.
Wie bereits ausgeführt liegt an den Eingängen der Operationsverstärker 31, 32,..., 3n die über die Messwiderstände R₁, R₂,..., R_n abfallende Spannung an. Die über die Messwiderstände R₁, R₂,..., Rn abfallende Spannung ergibt sich dabei aus dem Betrag des Widerstandes des Messwiderstandes R₁, R₂,..., R_n und dem durch die Messwiderstände fließenden Stroms. Der durch die Messwiderstände R₁, R₂,..., Rn fließende Strom entspricht, da in die Operationsverstärker 31, 32,..., 3n kein Strom hineinfließt, dem über die Ausgänge 61, 61'; 62, 62';...; 6n, 6n' fließenden Lastströme I₁, I₂,..., I_n. Durch eine Spannungsänderung der über die Messwiderstände R₁, R₂,..., R_n abfallende Spannung kann somit eine Änderung der durch die Leuchtdiodenanordnungen 21, 22,..., 2n fließenden Lastströme I₁, I₂,..., I_n gemessen werden. Weicht diese über die Messwiderstände R₁, R₂,...R_n abfallende Spannung von einem Sollwert ab, wird der Ausgang der Operationsverstärker 31, 32, 3n mit einem Signal beaufschlagt, welches über den Steuereingang 41 das Schaltmittel 4 öffnet und so den Stromfluss durch alle Leuchtdiodenanordnung 21, 22,..., 2n, welche an die Schaltungsanordnung 1 angeschlossen, sind unterbricht.
Die in 2 dargestellte Schaltungsanordnung weist einen Eingang 8, 8' auf, wobei der Anschluss 8 des Eingangs 8, 8' auf einem positiven Potential liegt, während der Anschluss 8' des Eingangs 8, 8' auf Massepotential liegt. Daher fällt über dem Eingang 8, 8' eine Spannung U₁ ab. Die Schaltungsanordnung 1 weist ferner Ausgänge 61, 61'; 62, 62';...; 6n, 6n' auf. An diesen Ausgängen sind Leuchtdiodenanordnungen 21, 22,..., 2n angeschlossen. Diese Leuchtdiodenanordnungen 21, 22,..., 2n bestehen aus in Reihe geschalteten Leuchtdioden. Zur Versorgung der Leuchtdiodenanordnungen 21, 22,..., 2n werden in der Schaltungsanordnung 1 Lastströme I₁, I₂,..., I_n erzeugt, welche über die Ausgänge 61, 61'; 62, 62';...; 6n, 6n' somit auch durch die Leuchtdiodenanordnungen 21, 22,..., 2n fließen. Die Stromversorgung der Leuchtdiodenanordnungen 21, 22,..., 2n erfolgt über die Anschlüsse 61, 62,..., 6n, welche mit Anschlüssen 714, 724, ..., 7n4 von integrierten Schaltkreisen 71, 72,..., 7n verbunden sind.
Die integrierten Schaltkreise 71, 72,..., 7n sind über Anschlüsse 710, 720;..., 7n0 mit dem positiven Potential der Spannung U₁ am Anschluss 8 des Eingangs 8, 8' der Schaltungsanordnung verbunden. Ferner sind die integrierten Schaltkreise 71, 72,..., 7n über Anschlüsse 713, 723,..., 7n3 mit dem Massepotential, d. h. mit dem Anschluss 8'des Eingang 8, 8' verbunden. Ferner weisen die integrierten Schaltkreise 71, 72,..., 7n erste Anschlüsse 711, 721,..., 7n1 und zweite Anschlüsse 712, 722,..., 7n2 auf. Die ersten Anschlüsse 711, 721,..., 7n1 und die zweiten Anschlüsse 712, 722, ..., 7n2 sind miteinander verbunden und liegen daher auf gleichem Potential. Zwischen diesem Potential und dem Massepotential besteht eine elektrische Verbindung über einen Widerstand R.
Die ersten Anschlüsse 711, 721,..., 7n1 sind innerhalb der integrierten Schaltkreise 71, 72,..., 7n mit Mitteln zur Stromüberwachung des über den Anschluss 714, 724,... 7n4 fließenden Lastströme I₁, I₂,..., I_n verbunden. D. h. die Mittel zur Stromüberwachung innerhalb der integrierten Schaltkreise 71, 72,..., 7n überwachen die durch die Leuchtdiodenanordnungen 21, 22,..., 2n fließende Lastströme I₁, I₂,..., I_n. Wenn die Mittel zur Stromüberwachung eine Abweichung der Lastströme I₁, I₂,..., I_n von einem Sollwert erkennen, wird dies an den ersten Anschlüssen 711, 721,..., 7n1 durch eine Potentialänderung angezeigt. Dadurch wird gleichzeitig das Potential der zweiten Anschlüsse 712, 722,..., 7n2 aller integrierten Schaltkreise 71, 72,..., 7n geändert. Die Potentialänderung an den zweiten Eingängen 712, 722,..., 7n2 der integrierten Schaltkreise 71, 72,..., 7n veranlasst in den integrierten Schaltkreisen 71, 72,..., 7n integrierte Schaltmittel zu einer Unterbrechung der über die Anschlüsse 714, 724, 7n4 zu den Anschlüssen 61, 62,..., 6n fließenden Lastströme I₁, I₂,..., I_n. Die Leuchtdiodenanordnungen 21, 22,..., 2n werden durch die Unterbrechung der Lastströme I₁, I₂,..., I_n, abgeschaltet.

Claims

Schaltungsanordnung (1) zur Stromversorgung und zum Steuern von Leuchtdiodenanordnungen (21,22,.., 2n), insbesondere in Fahrzeugleuchten, mit folgenden Merkmalen, – die Schaltungsanordnung (1) weist mehrere Ausgänge (61; 61'; 62; 62';...; 6n; 6n') zum Anschließen von Leuchtdiodenanordnungen (21, 22,..., 2n) auf; – die Schaltungsanordnung (1) weist Mittel (31, 32,..., 3n) zur Stromüberwachung auf; – jedem Mittel (31, 32,..., 3n) zur Stromüberwachung ist genau ein Ausgang (61, 61'; 62, 62';...; 6n, 6n') zugeordnet; – die Mittel (31, 32,..., 3n) zur Stromüberwachung überwachen die über die Ausgänge (61, 61'; 62, 62';...; 6n, 6n') fließenden Lastströme (I₁, I₂,..., I_n); – die Schaltungsanordnung (1) weist ferner Schaltmittel (4) auf; – die Schaltmittel (4) schalten bei einer starken Abweichung der Lastströme (I₁, I₂,..., I_n) von einem Sollwert die Lastströme (I₁, I₂,..., I_n) an allen Ausgängen (61 , 61'; 62, 62';...; 6n, 6n') ab.
Schaltungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass allen Ausgängen (61, 61'; 62, 62'; ...; 6n, 6n') ein gemeinsames Schaltmittel (4) zugeordnet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schaltmittel genau ein Ausgang (61, 61'; 62, 62';...; 6n, 6n') zugeordnet ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltungsanordnung (1) zumindest einen integrierten Schaltkreis (71, 72,..., 7n) umfasst.
Schaltungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder integrierte Schaltkreis (71, 72,..., 7n) sowohl zumindest eines der Mittel zur Stromüberwachung als auch zumindest eines der Schaltmittel umfasst.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder integrierte Schaltkreis (71, 72,..., 7n) sowohl genau eines der Mittel zur Stromüberwachung als auch genau eines der Schaltmittel umfasst.
Schaltungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder integrierte Schaltkreis (71, 72,..., 7n) eine gesteuerte Stromquelle aufweist, deren Ausgang mit einem Anschluss (61, 62,..., 6n) der Ausgänge (61, 61'; 62, 62';...; 6n, 6n') der Schaltungsanordnung (1) verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder integrierte Schaltkreis (71, 72,..., 7n) einen ersten Anschluss (711, 721,..., 7n1) aufweist, der mit dem Mittel zur Stromüberwachung verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder integrierte Schaltkreis (71, 72,..., 7n) einen zweiten Anschluss (712, 722,... 7n2) aufweist, der mit den ersten Anschlüssen (711, 721,..., 7n1) aller integrierten Schaltkreise (71, 72,..., 7n) verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss (712, 722,... 7n2) mit einem Steueranschluss des Schaltmittels verbunden ist.