DE202018006170U1 - Binning-Widerstand zur Detektion des LED-Binnings einer abgesetzten Platine und der Platinen-Temperatur - Google Patents

Abstract

Vorrichtung
- mit einem Hauptschaltungsträger (PCB1) und
- mit einem abgesetzten Schaltungsträger (PCB₂, PCB₃) und
- mit einem Binning-Widerstand (R₁₃, R₁₄) und
- mit einem anschließbaren LED-Strang und
- mit einer Spannungsmesseinrichtung und
- mit einem LED-Treiber (LEDDRV) und
- ggf. mit einem Mikrorechner (MCU) und
- wobei der LED-Treiber (LEDDRV) einen Stromquellenausgang (k₅, k₆) aufweist und
- wobei der Stromquellenausgang (k₅, k₆) des LED-Treibers (LEDDRV) zur Ansteuerung des anschließbaren LED-Stranges geeignet und vorgesehen ist, der sich auf einem Hauptschaltungsträger (PCB₁) befindet, und
- wobei der Hauptschaltungsträger (PCB₁) und der abgesetzte Schaltungsträger (PCB₂, PCB₃) voneinander mechanisch abgesetzt sind und
- wobei die Spannungsmesseinrichtung dem Stromquellenausgang (k₅, k₆) zugeordnet werden kann und
- wobei die Spannungsmesseinrichtung zur Überwachung der LED-Funktion des betreffenden, anschließbaren LED-Stranges vorgesehen und
- wobei die Spannungsmesseinrichtung zur Bestromung des Binning-Widerstands (R₁₃, R₁₄) geeignet ist und
- wobei der Binning-Widerstands (R₁₃, R₁₄) sich auf dem abgesetzten Schaltungsträger (PCB₂, PCB₃) befindet, und
- wobei die Spannungsmesseinrichtung ein Wert des Spannungsabfalls in Form eines Werts der Binning-Spannung (V_bin2, V_bin3) über den Binning-Widerstand (R₁₃, R₁₄) während der Bestromung ermittelt und
- wobei der der LED-Treiber und/oder der Mikrorechner (MCU) diesen Wert, der durch die Spannungsmesseinrichtung während der Bestromung des Binning-Widerstands (R₁₃, R₁₄) ermittelt wurde, zumindest in Zeiten, in denen die besagte Bestromung nicht stattfindet, speichert und
- wobei der LED-Treiber (LEDDRV) den Mittelwert eines elektrischen Stromes (i₂, i₃) zur Versorgung eines betreffenden LED-Stranges (LEDS₂, LEDS₃) mittels eines weiteren Stromquellenausgangs (k₂, k₃) des LED-Treibers (LEDDRV), der mit dem betreffenden LED-Strang (LEDS₂, LEDS₃) verbunden ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Spannungsabfalls über den Binning-Widerstand (R₁₃, R₁₄) einstellt und
- wobei sich der betreffende LED-Strang (LEDS2, LEDS3) auf dem abgesetzten Schaltungsträger (PCB2, PCB3) befindet und
- wobei der Binning-Widerstand gekennzeichnet ist durch
- eine Reihenschaltung, die aus einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand besteht, gebildet wird und
- wobei der Temperaturkoeffizient des ersten Widerstands größer ist als der des zweiten Widerstands oder
- wobei der Temperaturkoeffizient des ersten Widerstands negativ und der des zweiten Widerstands positiv ist.

Description

• Oberbegriff
• Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Detektion und Verwendung des LED-Binnings eines abgesetzten Schaltungsträgers (PCB2, PCB3) mit einem LED-Strang (LEDS₂ , LEDS₃ ).
• Allgemeine Einleitung
• LED-Treiber bestehen heute in der Regel aus einer Stromquelle, die die LEDs eines LED-Stranges mit elektrischem Strom einer definierten Größe versorgt. Aktuell wird üblicherweise dieser LED-Strangstrom über einen externen hochohmigen Referenz-Widerstand, der den Wert des Stroms der besagten Stromquelle bestimmt, konfiguriert. Mehrkanalige Treiber, die mehrere LED-Stränge treiben können, besitzen bevorzugt heutzutage je LED-Strang eine Stromquelle, die den jeweiligen LED-Strang mit elektrischem Strom versorgt. Typischerweise wird heute der Wert aller Ströme aller Stromquellen über einen einzelnen Widerstand für alle Kanäle identisch und gleichzeitig eingestellt. Zur individuellen Einstellung wird pro Kanal eine Stromquelle und ein Widerstand benötigt. Sowohl der Stand der Technik als auch der hier offengelegte Vorschlag werden im Folgenden anhand der Figuren erläutert, ohne den beanspruchten Umfang hierauf zu beschränken. Die Figuren sind vereinfachte Zeichnungen, die schematisch die offenbarte technische Lehre soweit verdeutlichen, dass ein Fachmann diese nachvollziehen kann.
• Figur 1
• 1 zeigt eine beispielhafte LED-Treibervorrichtung aus dem Stand der Technik (SdT), wie sie beispielsweise von der Firma Texas Instruments angeboten wird. Ein LED-Treiber (LEDDRV) wird von einem beispielhaften Mikrorechner (MCU) mittels eines beispielhaften Datenbusses (DB) gesteuert.
• Eine Spannungsquelle (V_sup ) liefert die Betriebsspannung (V₀ ). Über eine Versorgungsspannungsleitung (V_bat ) und eine negative Versorgungsspannung (GND) wird die Vorrichtung mit elektrischer Energie versorgt. In dem Beispiel der 1 versorgt der LED-Treiber (LEDDRV) drei beispielhafte LED-Stränge (LEDS₁ , LEDS₂ , LEDS₃ ) mit elektrischer Energie. Hierzu speist eine erste Stromquelle des LED-Treibers (LEDDRV) einen ersten elektrischen Strom (i₁ ) mit einem vorgegebenen ersten Stromwert in den ersten Knoten (k₁ ) ein, von wo dieser erste elektrische Strom (i₁ ) einen ersten LED-Strang (LEDS₁ ) zur negativen Versorgungsspannung (GND) hin durchläuft und dabei elektrische Energie abgibt. Jeder der hier beispielhaften LED-Stränge (LEDS₁ , LEDS₂ , LEDS₃ ) kann aus mehr oder weniger komplexen Zusammenschaltungen mehrerer LEDs bestehen. Im einfachsten Fall kann es sich um einzelne LEDs handeln. Hier wurde beispielhaft die Parallelschaltung zweier Serienschaltungen aus je zwei LEDs zu einem LED-Strang als willkürliches Beispiel gewählt. Eine zweite Stromquelle des LED-Treibers (LEDDRV) speist einen zweiten elektrischen Strom (i₂ ) mit einem vorgegebenen zweiten Stromwert in den zweiten Knoten (k₂ ) ein, von wo dieser zweite elektrische Strom (i₂ ) einen zweiten LED-Strang (LEDS₂ ) zur negativen Versorgungsspannung (GND) hin durchläuft und dabei elektrische Energie abgibt. Eine dritte Stromquelle des LED-Treibers (LEDDRV) speist einen dritten elektrischen Strom (i₃ ) mit einem vorgegebenen dritten Stromwert in den dritten Knoten (k₃ ) ein, von wo dieser dritte elektrische Strom (i₃ ) einen dritten LED-Strang (LEDS₃ ) zur negativen Versorgungsspannung (GND) hin durchläuft und dabei elektrische Energie abgibt.
• Ein erster Spannungsteiler, bestehend aus einem ersten Widerstand (R₁ ) und einem zweiten Widerstand (R₂ ), erfasst eine erste LED-Strang-Spannung, die über den ersten LED-Strang (LEDS₁ ) abfällt, und leitet den um den Teilungsfaktor dieses ersten Spannungsteilers reduzierten ersten Spannungspegel dem LED-Treiber (LEDDRV) zu. Eine Erfassungsvorrichtung innerhalb des LED-Treibers (LEDDRV), beispielsweise ein Analog-zu-Digital-Wandler, erfasst diesen ersten reduzierten Spannungspegel. Eine interne Vorrichtung innerhalb des LED-Treibers (LEDDRV) wertet diesen reduzierten ersten Spannungspegel aus und schließt auf potenzielle Defekte an den LEDs des ersten LED-Stranges (LEDS₁ ). Diese Auswertung kann natürlich ganz oder teilweise auch durch den Mikrorechner (MCU) oder andere Vorrichtungen durchgeführt werden, die auf die Werte des Analog-zu-Digital-Wandlers zugreifen können.
• Ein zweiter Spannungsteiler bestehend aus einem dritten Widerstand (R₃ ) und einem vierten Widerstand (R₄ ) erfasst eine zweite LED-Strang-Spannung, die über den zweiten LED-Strang (LEDS₂ ) abfällt, und leitet den um den Teilungsfaktor dieses zweiten Spannungsteilers reduzierten zweiten Spannungspegel dem LED-Treiber (LEDDRV) zu. Die besagte Erfassungsvorrichtung innerhalb des LED-Treibers (LEDDRV), beispielsweise der besagte Analog-zu-Digital-Wandler, erfasst diesen zweiten reduzierten Spannungspegel. Die besagte interne Vorrichtung innerhalb des LED-Treibers (LEDDRV) wertet diesen reduzierten zweiten Spannungspegel aus und schließt auf potenzielle Defekte an den LEDs des zweiten LED-Stranges (LEDS₂ ). Auch diese Auswertung kann natürlich ganz oder teilweise auch durch den Mikrorechner (MCU) oder andere Vorrichtungen durchgeführt werden, die auf die Werte des Analog-zu-Digital-Wandlers zugreifen können.
• Ein dritter Spannungsteiler bestehend aus einem fünften Widerstand (R₅ ) und einem sechsten Widerstand (R₆ ) erfasst eine dritte LED-Strang-Spannung, die über den dritten LED-Strang (LEDS₃ ) abfällt, und leitet den um den Teilungsfaktor dieses dritten Spannungsteilers reduzierten dritten Spannungspegel dem LED-Treiber (LEDDRV) zu. Die besagte Erfassungsvorrichtung innerhalb des LED-Treibers (LEDDRV), beispielsweise der besagte Analog-zu-Digital-Wandler, erfasst diesen dritten reduzierten Spannungspegel. Die besagte interne Vorrichtung innerhalb des LED-Treibers (LEDDRV) wertet diesen reduzierten dritten Spannungspegel aus und schließt auf potenzielle Defekte an den LEDs des dritten LED-Stranges (LEDS₃ ). Auch diese Auswertung kann natürlich ganz oder teilweise auch durch den Mikrorechner (MCU) oder andere Vorrichtungen durchgeführt werden, die auf die Werte des Analog-zu-Digital-Wandlers zugreifen können. Ein Referenzwiderstand (R_ref ) versorgt den LED-Treiber (LEDDRV) mit einem Referenzstrom (iref) von dessen Wert der erste Stromwert des ersten elektrischen Stromes (i₁ ) und der der zweite Stromwert des zweiten elektrischen Stromes (i₂ ) und der der dritte Stromwert des dritten elektrischen Stromes (i₃ ) abhängen.
• In dem Beispiel der 1 sind alle Komponenten auf einem gemeinsamen Schaltungsträger (PCB) untergebracht.
• Der Referenzstrom (iref) verursacht in der Konstruktion der 1 einen konstanten Ruhestrom (z.B. 500µA bei der Lösung der Firma Texas Instruments). Der Stromwert dieses Referenzstromes (iref) erfordert einen Kompromiss hinsichtlich Robustheit bei externen Störungen und Energieverbrauch. Hinsichtlich des Energieverbrauches wäre ein Referenzstromwert des Referenzstromes (iref) von OA wünschenswert. Hinsichtlich der Robustheit gegenüber externen Störungen wäre ein möglichst großer Referenzstromwert des Referenzstromes (iref) wünschenswert. Externe Störungen wirken sich nämlich direkt auf den LED Strom (i₁ , i₂ , i₃ ) aus und können ein Flackern der Lichtabstrahlung der LED-Stränge (LEDS₁ , LEDS₂ , LEDS₃ ) verursachen.
• Figur 2
• Die 2 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung mit drei Schaltungsträgern (PCB₁ , PCB₂ , PCB₃ ). Der erste Schaltungsträger (PCB₁ ) trägt beispielhaft die Spannungsquelle (V_sup ), den Mikrorechner (MCU), den LED-Treiber (LEDDRV), den ersten Spannungsteiler (R₁ , R₂ ), den zweiten Spannungsteiler (R₃ , R₄ ), den dritten Spannungsteiler (R₅ , R₆ ) und den ersten LED-Strang (LEDS₁ ). Der zweite Schaltungsträger (PCB₂ ) trägt nur den zweiten LED-Strang (LEDS₂ ). Der dritte Schaltungsträger (PCB₃ ) trägt nur den dritten LED-Strang (LEDS₃ ). Eine solche Konfiguration ist beispielsweise bei Rückleuchtmodulen in Fahrzeugen häufig anzufinden. Hierbei entsteht nun das Problem, dass dann in der Fabrikation nur mit großem Aufwand sichergestellt werden kann, dass die LEDs (D₁ , D₂ , D₃ , D₄ ) des ersten LED-Strangs (LEDS₁ ) gleiche Parameter wie die LEDs (D₅ , D₆ , D₇ , D₈ ) des zweiten LED-Stangs (LEDS₂ ) und wie die LEDs (D₉ , D₁₀ , D₁₁ , D₁₂ ) des dritten LED-Stangs (LEDS₃ ) aufweisen. Bei diesen Parametern handelt es sich bevorzugt um die Farbtemperatur und die jeweiligen Dioden-Knick-Spannungen (U_k ), bei denen die jeweiligen LEDs (D₁ bis D₁₂ ) jeweils individuell zu leiten beginnen. Bei der Fertigung eines einzelnen Schaltungsträgers ist dies mit noch erträglichem Aufwand möglich. Bei einer Konfiguration der 2 wird dies zum logistischen Problem.
• Andererseits ist bei Verwendung eines zusätzlichen NTCs zur Temperatur-Kompensation/Derating eine externe Beschaltung mit mehreren Widerständen erforderlich. Dies wirkt sich auf alle LEDs gleichzeitig aus, selbst wenn bei Mehrkanal-Treibern verschiedenen Lichtfunktionen angesteuert werden.
• Oftmals ist eine individuelle Einstellung des jeweiligen Kanalstromes, hier des ersten elektrischen Stromes (i₁ ) und/oder des zweiten elektrischen Stromes (i₂ ) und/oder des dritten elektrischen Stromes (i₃ ), gewünscht. Das wird im Stand der Technik typischerweise über eine digitale, individuelle Konfiguration realisiert um eine große Anzahl externer Widerstände zu vermeiden.
• Aus dem Stand der Technik sind hierzu auch Lösungen für die Temperaturkompensation bekannt, die auf komplexere Widerstandsnetzwerke als Referenzwiderstände zurückgreifen, wobei diese Widerstandsnetzwerke dann temperaturabhängige Widerstände umfassen können, die die Temperaturabhängigkeit der Lichtabstrahlung der LED-Stränge (LEDS₁ , LEDS₂ , LEDS₃ ) kompensieren. Ggf. werden auch mehrere Referenzwiderstände vorgesehen, um so durch Polynomapproximation das Verhalten des LED-Treibers (LEDDRV) noch besser dem Temperaturverhalten der einzelnen LED-Stränge (LEDS₁ , LEDS₂ , LEDS₃ ) anpassen zu können.
• 3 zeigt eine solche komplexe Temperaturkompensation. Das Widerstandsnetzwerk umfasst vier konventionelle Widerstände (R₇ , R₈ , R₉ , R₁₀ ) und einen temperaturabhängigen Widerstand (R₁₁ ). Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der siebte Widerstand (R₇ ) den ersten Referenzstrom (i_ref1 ) bestimmt, von dem dann wieder der erste elektrische Strom (i₁ ) zur Versorgung des ersten LED-Strangs (LEDS₁ ) abhängt, und dass der achte Widerstand (R₈ ) den zweiten Referenzstrom (i_ref2 ) bestimmt, von dem dann wieder der zweite elektrische Strom (i₂ ) zur Versorgung des zweiten LED-Strangs (LEDS₂ ) abhängt, und dass der neunte Widerstand (R₉ ) den dritten Referenzstrom (i_ref3 ) bestimmt, von dem dann wieder der dritte elektrische Strom (i₃ ) zur Versorgung des dritten LED-Strangs (LEDS₃ ) abhängt.
• In Vorrichtungen, wie denen der 2, mit mehreren Schaltungsträgern (PCB₁ , PCB₂ , PCB₃ ) sind LED-Stränge (LEDS₂ , LEDS₃ ) auf vom Hauptschaltungsträger (PCB₁ ) abgesetzten weiteren Schaltungsträgern (PCB₂ , PCB₃ ) montiert, also nicht auf dem gleichen Schaltungsträger (PCB₁ ) mit dem LED-Treiber (LEDDRV). Da die Schaltungsträger (PCB₁ , PCB₂ , PCB₃ ) in vielen Fällen in unterschiedlichen Fertigungsstätten hergestellt werden, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit zum Zeitpunkt der digitalen Stromkonfiguration des Hauptschaltungsträgers (PCB₁ ) im Bandendetest die sogenannte Binning-Klasse der LEDs der LED-Stränge (LEDS₂ , LEDS₃ ) auf den abgesetzten Schaltungsträgern (PCB₂ , PCB₃ ) noch nicht bekannt. Die Binning-Klasse repräsentiert dabei beispielsweise die Nummer eines Werteintervalls für die Knickspannung der LEDs des jeweiligen Schaltungsträgers. Auf einem Schaltungsträger werden typischerweise LEDs mit einer Knickspannung (U_K ) im gleichen Knickspannungsintervall verbaut, so dass diese in etwa mit der gleichen Helligkeit strahlen. Die Knickspannungsintervalle werden dabei aufeinander folgend und bevorzugt nicht überlappend gewählt und beispielsweise fortlaufend durchnummeriert, wobei die so ermittelte Nummer die Nummer der Binning-Klasse ist.
• Aufgabe der Erfindung
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen die die obigen Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und weitere Vorteile aufweist.
• Bei Vorrichtungen entsprechend der 2 ist die individuelle digitale Programmierung und die korrekte Binning-Kodierung mittels Binning-Widerständen (R₇ , R₈ , R₉ in 3) entsprechend 3 aufgrund der zum Fertigungszeitpunkt des Hauptschaltungsträgers (PCB₁ ) unbekannten Binning-Klasse der LED-Stränge (LEDS₂ , LEDS₃ ) auf den weiteren Schaltungsträgern (PCB₂ , PCB₃ ) nicht lösbar.
• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch ... und ein Verfahren nach Anspruch .... gelöst.
• Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe (nur bei Einzelanmeldung)
• Bei einem [Gattungsbegriff] der eingangs beschriebenen Art wird die Aufgabe nun dadurch gelöst, dass [kennzeichnender Teil der Hauptanspruchs] [Hinweis: Das Wort erfindungsgemäß nie in Beschreibungen verwenden, die für verschiedene Anspruchssätze verwendet werden sollen.]
• Die vorgeschlagene Lösung wird anhand der beispielhaften 4 diskutiert. Es wird vorgeschlagen, Referenzwiderstände (R₁₂ , R₁₃ , R₁₄ ), passend zum LED Binning der LED-Stränge (LEDS₁ , LEDS₂ , LEDS₃ ) auf den jeweiligen Schaltungsträgern (PCB₁ , PCB₂ , PCB₃ ) als abgesetzte Binning-Widerstände (R₁₂ , R₁₃ , R₁₄ ) zu montieren und bevorzugt mittels des LED-Treibers (LEDDRV) auszuwerten.
• Es verbleibt das Problem, dass die Abfrage des jeweiligen abgesetzten Binning-Widerstands (R₁₂ , R₁₃ , R₁₄ ) mittels eines geringen Referenzstroms kleiner als 1mA über eine externe Kabel-Verdrahtung sehr störungsanfällig ist.
• Hierzu wird vorgeschlagen, die abgesetzten Binning-Widerstände (R₁₂ , R₁₃ , R₁₄ ) nicht permanent mit einem jeweiligen Referenzstrom (i_ref1 , i_ref2 , i_ref3 ) zu bestromen, sondern nur kurzzeitig. Hierdurch wird die Gesamtstromaufnahme gesenkt und der kurzzeitige Strompegel des jeweiligen Referenzstromes (i_ref1 , i_ref2 , i_ref3 ) kann massiv angehoben werden, sodass der Störabstand massiv angehoben wird und ein Flackern vermieden wird.
• Hierzu kann durch eine digitale Steuerung innerhalb des LED-Treibers (LEDDRV) der jeweilige Referenzstrom (i_ref1 , i_ref2 , i_ref3 ), der den jeweiligen Binning-Widerstand (R₁₂ , R₁₃ , R₁₄ ) durchfließt, ein kurzer hoher Strompuls erzeugt und für eine robuste Widerstandsbewertung durch eine Vorrichtung innerhalb des LED-Treibers (LEDDRV) oder im Zusammenwirken mit dem Mikrorechner (MCU) verwendet werden. Eine weitere digitale Filterung vermindert die Gefahr einer Stromvariation durch externe Störungen weiter.
• Im LED-Treiber (LEDDRV) wird dazu eine typischerweise bereits vorhandene Stromsenke, also beispielsweise ein nicht beschalteter LED-Treiberausgang (k₄ , k₅ , k₆ ) je Schaltungsträger (PCB₁ , PCB₂ , PCB₃ ) verwendet, um jeweils einen externen Binning-Widerstand (R₁₂ , R₁₃ , R₁₄ ) zu bestromen. Mittels der integrierten Diagnose-Funktion (ADC-Messung) des LED-Treiberausgangs (k₄ , k₅ , k₆ ), der nun zur Vermessung der Binning-Widerstände (R₁₂ , R₁₃ , R₁₄ ) zweckentfremdet wird, kann über mehrere digitale Schwellen eine Binning- oder Temperaturinformation gebildet werden, die den Strom einer konfigurierbare Anzahl von LED-Treibern korrigiert. Hierzu werden bevorzugt die Diagnoseeingänge (d₄ , d₅ , d₆ ) der entsprechenden LED-Treiberausgängen (k₄ , k₅ , k₆ ) mit den entsprechenden LED-Treiberausgängen (k₄ , k₅ , k₆ ) statt mit Spannungsteilen verbunden.
• Mit den abgesetzten Binning-Widerständen (R₁₃ , R₁₄ , R₁₅ ) auf den abgesetzten Schaltungsträgern (PCB₂ , PCB₃ ) wird die jeweilige Binning-Klasse der LEDs der LED-Stränge (LEDS₂ , LEDS₃ ) auf den abgesetzten Schaltungsträgern (PCB₂ , PCB₃ ) kodiert. Durch ein jeweiliges kurzzeitiges Bestromen der jeweiligen abgesetzten Binning-Widerstände (R₁₃ , R₁₄ , R₁₅ ) mit strombetragsgleichen Referenzströmen (i_ref1 , i_ref2 , i_ref3 ) tritt an den abgesetzten Binning-Widerständen (R₁₃ , R₁₄ , R₁₅ ) eine jeweilige Binning-Spannung (V_bin1 , V_bin2 , V_bin3 ) auf, die an dem jeweiligen Diagnoseeingang (d₄ , d₅ , d₆ ), der dem jeweiligen Treiberausgang (k₄ , k₅ , k₆ ) zugeordnet ist, beispielsweise durch einen Analog-zu-Digital-Wandler innerhalb des LED-Treibers (LEDDRV) gemessen werden kann und dem LED-Treiber (LEDDRV) auf dem Hauptschaltungsträger (PCB₁ ) bzw. dem Mikrorechner (MCU), der diese erfassten Spannungswerte auch auswerten kann, die Binning-Klasse des betreffenden LED-Strangs (LEDS₂ , LEDS₃ ) des betreffenden abgesetzten Schaltungsträgers (PCB₂ , PCB₃ ) signalisiert.
• 5 zeigt eine mögliche Zuordnung der Ströme zu Binning-Klassen.
• Nach der Messung der Binning-Spannungen (V_bin1 , V_bin2 , V_bin3 ) an den jeweiligen Diagnoseeingängen (d₄ , d₅ , d₆ ) können die so erfassten Binning-Werte zwischengespeichert werden. Die Stromquellen an den beschalteten LED-Treiberausgängen (k₁ , k₂ , k₃ ) werden dann entsprechend den erfassten Binning-Spannungen (V_bin1 , V_bin2 , V_bin3 ) relativ zueinander durch entsprechende Umschaltung interner Referenzen eingestellt. Bevorzugt ist jede Stromquelle innerhalb des LED-Treibers, somit auch ein programmierbarer Digital-zu-Analog-Wandler, dessen Ausgangsstrom in einem programmierbaren Verhältnis zu einem Basisreferenzstrom steht. Besonders bevorzugt ist dieser Basisreferenzstrom, der erste Referenzstrom (i_ref ), der einen Referenzwiderstand (R_ref ) auf dem Hauptschaltungsträger (PCB₁ ) durchströmt.
• Dieser Referenzstrom (i_ref ) kann ebenfalls gepulst abgefragt werden, wenn dieser intern innerhalb des LED-Treibers (LEDDRV) in eine Referenzspannung verwandelt wird und dies in einer Sample-and-Hold-Schaltung (z.B.: https://de.wikipedia.org/wiki/Sample-and-Hold-Schaltung) in den Zeiten, in denen der Referenzwiderstand (R_ref ) nicht bestromt wird, gespeichert wird. Der Referenzstrom kann höher und damit robuster gewählt werden. Der Ruhestrom sinkt aber im Mittel. Die des Referenzstroms kann beispielsweise mit einem 1% Duty-Cycle der PWM-Frequenz der LED-Stromquellen an den Ausgangsknoten (k₁ , k₂ , k₃ ) abgefragt werden.
• Sofern nicht nur die Binning-Klasse des LED-Strangs (LEDS₁ , LEDS₂ , LEDS₃ ) eines Schaltungsträgers (PCB₁ , PCB₂ , PCB₃ ) ermittelt werden soll, sondern auch die Temperatur dieses Schaltungsträgers, (PCB₁ , PCB₂ , PCB₃ ) so können weitere LED-Treiberausgänge für die Vermessung eines temperaturabhängigen Widerstands zusätzlich als zweiter Messkanal je Schaltungsträger (PCB₁ , PCB₂ , PCB₃ ) vorgesehen werden. Auch ist es denkbar, einen temperaturabhängigen Widerstand in Serie zu einem Binnig-Widerstand zu schalten. In dem Fall darf über den Temperaturbereich der Widerstand des Temperaturmesswiderstands nicht mehr als die Stufenhöhe für die Binning-Widerstände zwischen den einzelnen Binning-Klassen schwanken. Als temperaturabhängiger Widerstand kommen beispielsweise NTC-Widerstände in Frage.
• Es wird somit ein Verfahren zur Detektion und Verwendung des LED-Binnings eines abgesetzten Schaltungsträgers (PCB₂ , PCB₃ ) vorgeschlagen. Zumindest zeitweise wird dabei ein Stromquellenausgang (k₅ , k₆ ) eines LED-Treibers (LEDDRV), der zur Ansteuerung eines anschließbaren LED-Stranges geeignet und vorgesehen ist, zur Bestromung eines Binning-Widerstands (R₁₃ , R₁₄ ), der sich auf dem abgesetzten Schaltungsträger (PCB₂ , PCB₃ ) befindet, nicht bestimmungsgemäß verwendet. Der LED-Treiber (LEDDRV) befindet sich dabei auf einem Hauptschaltungsträger (PCB₁ ). Der Hauptschaltungsträger (PCB₁ ) und der abgesetzte Schaltungsträger (PCB₂ , PCB₃ ) sind voneinander mechanisch abgesetzt, jedoch durch die elektrischen Leitungen miteinander verbunden.
• Dem Stromquellenausgang (k₅ , k₆ ) des LED-Treibers (LEDDRV), der zur Ansteuerung eines anschließbaren LED-Stranges geeignet und vorgesehen ist, kann dabei eine Spannungsmesseinrichtung zugeordnet werden, die zur Überwachung der LED-Funktion des betreffenden, anschließbaren LED-Stranges vorgesehen und geeignet ist. Dieser anschließbare LED-Strang ist aber eben nicht auf dem abgesetzten Schaltungsträger (PCB₂ , PCB₃ ) vorhanden, sondern durch den betreffenden Binning-Widerstand (R₁₃ , R₁₄ ) zweckentfremdend ersetzt. Dies ermöglicht dem LED-Treiber (LEDDRV) die Ermittlung eines Werts des Spannungsabfalls in Form eines Werts der Binning-Spannung (V_bin2 , V_bin3 ) über den Binning-Widerstand (R₁₃ , R₁₄ ) mittels der Spannungsmesseinrichtung während einer Bestromung des Binning-Widerstands (R₁₃ , R₁₄ ) durch die betreffende Stromquelle. Bevorzugt speichert der LED-Treiber und/oder der Mikrorechner (MCU) diesen Wert, der durch die Spannungsmesseinrichtung während der Bestromung des Binning-Widerstands (R₁₃ , R₁₄ ) ermittelt wurde, zumindest in den Zeiten, in denen die besagte Bestromung nicht stattfindet. Der LED-Treiber stellt einen elektrischen Strom (i₂ , i₃ ) zur Versorgung eines betreffenden LED-Stranges (LEDS₂ , LEDS₃ ) mittels eines weiteren Stromquellenausgangs (k₂ , k₃ ) des LED-Treibers (LEDDRV), der mit dem betreffenden LED-Strang (LEDS₂ , LEDS₃ ) verbunden ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Spannungsabfalls über den Binning-Widerstand (R₁₃ , R₁₄ ) ein. Der betreffende LED-Strang (LEDS₂ , LEDS₃ ) befindet sich auf dem abgesetzten Schaltungsträger (PCB₂ , PCB₃ ) und ist mit dem betreffenden Ausgangsknoten (k₂ , k₃ ) der entsprechenden Stromquelle des LED-Treibers (LEDDRV) verbunden.
• Bevorzugt erfolgt die Bestromung des Binning-Widerstands (R13, R14) gepulst.
• In einer detaillierteren Ausprägung des Vorschlags ist der elektrische Strom (i2, i3) zur Versorgung des betreffenden LED-Stranges (LEDS2, LEDS3) pulsmoduliert und/oder pulsweitenmoduliert. Diese Modulation des elektrischen Stroms (i2, i3) zur Versorgung des betreffenden LED-Stranges (LEDS2, LEDS3) weist bevorzugt eine PWM-Frequenz und einen Duty-Cycle auf. Die Bestromung des Binning-Widerstands (R13, R14) erfolgt mit einem Duty-Cycle von weniger als 50% oder besser weniger als 25% oder besser weniger als 10% oder besser weniger als 5% oder besser weniger als 2% oder besser weniger als 1% mit PWM-Frequenz. Hierbei verringert sich die Ruhestromaufnahme entsprechend dem Absinken des Duty-Cycles. Auch ist es vorteilhaft, dass die Pulsfrequenz für die Bestromung des Binning-Widerstands (R13, R14) der PWM-Frequenz für die Bestromung des LED-Strangs (LEDS₂ , LEDS₃ ) geteilt durch eine ganze positive Zahl größer Null entspricht. Dies führt dann zu einem weiteren Absinken des Ruhestrombedarfes.
• Um die Temperatur des abgesetzten Schaltungsträgers zu ermitteln, ist es sinnvoll, den Binning-Widerstand durch eine Reihenschaltung, die durch einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand gebildet wird, zu ersetzen. Dabei ist bevorzugt entweder der Temperaturkoeffizient des ersten Widerstands größer als der des zweiten Widerstands oder alternativ dazu der Temperaturkoeffizient des ersten Widerstands negativ und der des zweiten Widerstands positiv.
• Vorteil der Erfindung
• Zusätzlich zur kanalindividuellen, digitalen Stromkonfiguration kann für ein Teil der LED-Kanäle eine individuelle Binning- oder Temperatur-Strom-Korrektur für LEDs auf abgesetzten Schaltungsträgern erfolgen.
• Die Methode ermöglicht eine robuste Abfrage und kann durch den reduzierten Duty-Cycle des Abfrage-Stromes den Ruhestrom der Applikation im Vergleich zum Stand der Technik reduzieren.
• Weiterhin lässt sich durch eine digitale Filterung (z.B. Median Bildung) eine Erhöhung der Robustheit bei Störungen realisieren.
• Die Erfindung ermöglicht eine flexible Binning-, oder Temperatur-Korrektur bei LED Beleuchtung. Aktuelle Systeme verwenden entweder nur digitale Stromeinstellung oder einen externen Referenzwiderstand mit geringem Referenzstrom der Störungsanfällig ist. Die Lösung bietet eine optionale Verwendung eines externen Referenz- oder Temperatur-Widerstandes bei abgesetzten Schaltungsträgern ohne zusätzlichen internen Aufwand, da die vorhandenen Komponenten (Stromquellen, Analog-zu Digital-Wandler) verwendet werden.
• Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.
• Bezugszeichenliste

d₁

erster Diagnoseeingang für den erster Ausgangsknoten (k₁ ) des LED-Treibers (LEDDRV);

d₂

zweiter Diagnoseeingang für den zweiten Ausgangsknoten (k₂ ) des LED-Treibers (LEDDRV);

d₃

dritter Diagnoseeingang für den dritten Ausgangsknoten (k₃ ) des LED-Treibers (LEDDRV);

d₄

vierter Diagnoseeingang für den vierten Ausgangsknoten (k₄ ) des LED-Treibers (LEDDRV);

d₅

fünfter Diagnoseeingang für den fünften Ausgangsknoten (k₅ ) des LED-Treibers (LEDDRV);

d₆

sechster Diagnoseeingang für den sechsten Ausgangsknoten (k₆ ) des LED-Treibers (LEDDRV);

D₁

erste LED in der ersten LED-Kette des ersten LED-Strangs (LEDS₁ );

D₂

zweite LED in der ersten LED-Kette des ersten LED-Strangs (LEDS₁ );

D₃

dritte LED in der zweiten LED-Kette des ersten LED-Strangs (LEDS₁ );

D₄

vierte LED in der zweiten LED-Kette des ersten LED-Strangs (LEDS₁ );

D₅

fünfte LED in der dritten LED-Kette des zweiten LED-Strangs (LEDS₂ );

D₆

sechste LED in der dritten LED-Kette des zweiten LED-Strangs (LEDS₂ );

D₇

siebte LED in der vierten LED-Kette des zweiten LED-Strangs (LEDS₂ );

D₈

achte LED in der vierten LED-Kette des zweiten LED-Strangs (LEDS₂ );

D₉

neunte LED in der fünften LED-Kette des dritten LED-Strangs (LEDS₃ );

D₁₀

zehnte LED in der fünften LED-Kette des dritten LED-Strangs (LEDS₃ );

D₁₁

elfte LED in der sechsten LED-Kette des dritten LED-Strangs (LEDS₃ );

D₁₂

zwölfte LED in der sechsten LED-Kette des dritten LED-Strangs (LEDS₃ );

DB

Datenbus zwischen beispielhaftem Mikrorechner (MCU) und LED-Treiber (LEDDRV);

GND

negative Versorgungsspannungsleitung;

i₁

erster elektrischer Strom;

i₂

zweiter elektrischer Strom;

i₃

dritter elektrischer Strom;

iref

Referenzstrom;

i_ref1

erster Referenzstrom;

i_ref2

zweiter Referenzstrom;

i_ref3

dritter Referenzstrom;

k₁

erster Ausgangsknoten des LED-Treibers (LEDDRV), über den der LED-Treiber (LEDDRV) den beispielhaften ersten LED-Strang (LEDS₁ ) mittels einer Stromquelle mit elektrischer Energie versorgt.

k₂

zweiter Ausgangsknoten des LED-Treibers (LEDDRV), über den der LED-Treiber (LEDDRV) den beispielhaften zweiten LED-Strang (LEDS₂ ) mittels einer Stromquelle mit elektrischer Energie versorgt.

k₃

dritter Ausgangsknoten des LED-Treibers (LEDDRV), über den der LED-Treiber (LEDDRV) den beispielhaften dritten LED-Strang (LEDS₃ ) mittels einer Stromquelle mit elektrischer Energie versorgt.

k₄

vierter Ausgangsknoten des LED-Treibers (LEDDRV), über den der LED-Treiber (LEDDRV) einen beispielhaften vierten LED-Strang (LEDS₄ ) mittels einer Stromquelle mit elektrischer Energie versorgen kann.

k₅

fünfter Ausgangsknoten des LED-Treibers (LEDDRV), über den der LED-Treiber (LEDDRV) einen beispielhaften fünften LED-Strang (LEDS₅ ) mittels einer Stromquelle mit elektrischer Energie versorgen kann.

k₆

sechster Ausgangsknoten des LED-Treibers (LEDDRV), über den der LED-Treiber (LEDDRV) einen beispielhaften sechsten LED-Strang (LEDS₆ ) mittels einer Stromquelle mit elektrischer Energie versorgen kann.

LEDDRV

LED-Treibervorrichtung auch kurz als LED-Treiber bezeichnet;

LEDS₁

erster LED-Strang;

LEDS₂

zweiter LED-Strang;

LEDS₃

dritter LED-Strang;

LEDS₄

vierter LED-Strang;

LEDS₅

fünfter LED-Strang;

LEDS₆

sechster LED-Strang;

MCU

Mikrorechner. Der Mikrorechner steuert den LED-Treiber (LEDDRV) über den Datenbus (DB);

PCB

Schaltungsträger;

PCB₁

erster Schaltungsträger;

PCB₂

zweiter Schaltungsträger;

PCB₃

dritter Schaltungsträger;

r₁

erster Referenzeingang für den ersten Referenzstrom (i_ref1 );

r₂

zweiter Referenzeingang für den zweiten Referenzstrom (i_ref2 );

r₃

dritter Referenzeingang für den dritten Referenzstrom (i_ref3 );

R₁

erster Widerstand im ersten Spannungsteiler;

R₂

zweiter Widerstand im ersten Spannungsteiler;

R₃

dritter Widerstand im zweiten Spannungsteiler;

R₄

vierter Widerstand im zweiten Spannungsteiler;

R₅

fünfter Widerstand im dritten Spannungsteiler;

R₆

sechster Widerstand im dritten Spannungsteiler;

R_ref

Referenzwiderstand;

SdT

Stand der Technik;

V₀

Betriebsspannung. Die Betriebsspannung ist die Ausgangsspannung der Betriebsspannungsquelle (V_sup );

V_bat

Versorgungspannungsleitung;

V_sup

Betriebsspannungsquelle. Die Betriebsspannungsquelle liefert die Betriebsspannung (V₀ );

Claims (3)

1. Vorrichtung - mit einem Hauptschaltungsträger (PCB1) und - mit einem abgesetzten Schaltungsträger (PCB₂, PCB₃) und - mit einem Binning-Widerstand (R₁₃, R₁₄) und - mit einem anschließbaren LED-Strang und - mit einer Spannungsmesseinrichtung und - mit einem LED-Treiber (LEDDRV) und - ggf. mit einem Mikrorechner (MCU) und - wobei der LED-Treiber (LEDDRV) einen Stromquellenausgang (k₅, k₆) aufweist und - wobei der Stromquellenausgang (k₅, k₆) des LED-Treibers (LEDDRV) zur Ansteuerung des anschließbaren LED-Stranges geeignet und vorgesehen ist, der sich auf einem Hauptschaltungsträger (PCB₁) befindet, und - wobei der Hauptschaltungsträger (PCB₁) und der abgesetzte Schaltungsträger (PCB₂, PCB₃) voneinander mechanisch abgesetzt sind und - wobei die Spannungsmesseinrichtung dem Stromquellenausgang (k₅, k₆) zugeordnet werden kann und - wobei die Spannungsmesseinrichtung zur Überwachung der LED-Funktion des betreffenden, anschließbaren LED-Stranges vorgesehen und - wobei die Spannungsmesseinrichtung zur Bestromung des Binning-Widerstands (R₁₃, R₁₄) geeignet ist und - wobei der Binning-Widerstands (R₁₃, R₁₄) sich auf dem abgesetzten Schaltungsträger (PCB₂, PCB₃) befindet, und - wobei die Spannungsmesseinrichtung ein Wert des Spannungsabfalls in Form eines Werts der Binning-Spannung (V_bin2, V_bin3) über den Binning-Widerstand (R₁₃, R₁₄) während der Bestromung ermittelt und - wobei der der LED-Treiber und/oder der Mikrorechner (MCU) diesen Wert, der durch die Spannungsmesseinrichtung während der Bestromung des Binning-Widerstands (R₁₃, R₁₄) ermittelt wurde, zumindest in Zeiten, in denen die besagte Bestromung nicht stattfindet, speichert und - wobei der LED-Treiber (LEDDRV) den Mittelwert eines elektrischen Stromes (i₂, i₃) zur Versorgung eines betreffenden LED-Stranges (LEDS₂, LEDS₃) mittels eines weiteren Stromquellenausgangs (k₂, k₃) des LED-Treibers (LEDDRV), der mit dem betreffenden LED-Strang (LEDS₂, LEDS₃) verbunden ist, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Spannungsabfalls über den Binning-Widerstand (R₁₃, R₁₄) einstellt und - wobei sich der betreffende LED-Strang (LEDS2, LEDS3) auf dem abgesetzten Schaltungsträger (PCB2, PCB3) befindet und - wobei der Binning-Widerstand gekennzeichnet ist durch - eine Reihenschaltung, die aus einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand besteht, gebildet wird und - wobei der Temperaturkoeffizient des ersten Widerstands größer ist als der des zweiten Widerstands oder - wobei der Temperaturkoeffizient des ersten Widerstands negativ und der des zweiten Widerstands positiv ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 - wobei die Bestromung des Binning-Widerstands (R₁₃, R₁₄) gepulst erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2 - wobei der elektrische Strom (i₂, i₃) zur Versorgung des betreffenden LED-Stranges (LEDS₂, LEDS₃) pulsmoduliert und/oder pulsweitenmoduliert ist und - wobei diese Modulation des elektrischen Stroms (i₂, i₃) zur Versorgung des betreffenden LED-Stranges (LEDS₂, LEDS₃) eine PWM-Frequenz und einen Duty-Cycle aufweist und - wobei die Bestromung des Binning-Widerstands (R₁₃, R₁₄) mit einem Duty-Cycle von weniger als 50% oder weniger als 25% oder weniger als 10% oder weniger als 5% oder weniger als 2% oder weniger als 1% mit PWM-Frequenz erfolgt.

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