DE602004011177T2 - Elektrische Stromversorgungseinrichtung für Leuchtdioden und Scheinwerfer, der eine solche Stromversorgungseinrichtung enthält - Google Patents

Elektrische Stromversorgungseinrichtung für Leuchtdioden und Scheinwerfer, der eine solche Stromversorgungseinrichtung enthält Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Stromversorgung für in Reihe geschaltete Leuchtdioden, insbesondere für Scheinwerfer, mit einer allen Leuchtdioden gemeinsamen Stromquelle.
  • Im Folgenden wird eine Leuchtdiode mit der Abkürzung LED bezeichnet.
  • Um eine Beleuchtungsfunktion, insbesondere einen Abblendlicht- oder Fernlichtscheinwerfer eines Kraftfahrzeugs, zu realisieren, müssen mehrere LEDs, zum Beispiel etwa zehn, verwendet werden, um einen ausreichenden Lichtstrom zu erhalten.
  • Angesichts der Betriebsspannung einer LED, insbesondere von ungefähr 3,3 V, besteht eine Lösung darin, zwei oder drei in Reihe geschaltete LEDs mit der für ein Fahrzeug üblichen Gleichspannung von 12 V zu speisen. Im Allgemeinen ist ein Abgleichwiderstand erforderlich, da die Betriebsspannung einer LED schwanken kann. Eine derartige Schaltung ist sehr empfindlich gegenüber der Streuung der Durchlassspannung; der Strom kann unangemessen sein, so dass die Auslegung nach dem ungünstigsten Fall erfolgen muss, und im Allgemeinen ist der Strom zu schwach und die Dioden sind unterversorgt. So besteht die Gefahr, dass einige der LEDs unter ihrem Optimum arbeiten. Ferner öffnet sich die Schaltung, wenn eine LED durchbrennt, und alle anderen LEDs werden ausgeschaltet.
  • Bei Hochleistungs-LEDs mit zum Beispiel 1 oder 2 Watt umfasst die elektrische Stromversorgung vorzugsweise eine Stromregelung, da eine LED Überstrom schlecht verträgt und eine deutliche Verringerung ihrer Lebensdauer daraus resultiert. Ist eine solche geregelte Stromversorgung nicht vorhanden, wird vom Hersteller der LEDs keinerlei Garantie gewährt.
  • Sind die LEDs in mehreren Gruppen mit einer geringen Anzahl von Dioden, zum Beispiel 2 oder 4 pro Gruppe, vorgesehen, ist demnach ein Stromregler für jede Gruppe erforderlich, was eine kostspielige Lösung darstellt. Das Patent US 5,459,328 beschreibt eine Einrichtung zur elektrischen Stromversorgung für in Reihe geschaltete Leuchtdioden.
  • Bekannt sind auch getaktete Stromversorgungen mit einer Stromquelle pro LED mit einem Ballastwiderstand, wobei das Ganze von einem gemeinsamen Spannungsminderer gespeist wird, der – vor den Widerständen – die Versorgungsspannung der Durchlassnennspannung der LEDs annähert.
  • Die früheren Lösungen weisen den Nachteil auf, dass sie, zusätzlich zu einem vorgeschalteten Wandler, pro LED einen Wandler erfordern. Der Wirkungsgrad ist im Prinzip aus folgenden Gründen verringert:
    • – ein Spannungsminderer mit schwacher Spannung (in der Größenordnung von 4 V bei InGaN-Dioden) ist grundsätzlich nicht sehr effektiv (starker Strom in den Bauelementen);
    • – die Streuung der Durchlassspannungen der LEDs wird durch Widerstände kompensiert oder durch die Verwendung von Momentanströmen, die höher als der Nennstrom sind. Bei den gegenwärtig hergestellten Hochleistungs-LEDs ist diese Streuung hoch (3 bis 4 V bei InGaN-LEDs).
  • Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, eine Einrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht:
    • – LEDs in einer Funktion mit mehreren Hochleistungs-LEDs, insbesondere einer Kraftfahrzeugbeleuchtungsfunktion, bei vertretbaren Kosten mit den von den Herstellern empfohlenen optimalen Bedingungen (das heißt mit dem Nennstrom) zu versorgen,
    • – sicherzustellen, dass der Ausfall einer der LEDs, die durchbrennt und in eine offene Schaltung übergeht, keine Veränderung des Betriebs der anderen LEDs bewirkt und somit nicht das Ausschalten der Gesamteinheit zur Folge hat.
  • Erfindungsgemäß ist eine Einrichtung zur elektrischen Stromversorgung für in Reihe geschaltete LEDs des oben definierten Typs dadurch gekennzeichnet, dass sie ein auf die Klemmenspannung der LED ansprechendes Mittel für jede LED umfasst, wobei dieses Mittel nicht leitend ist, wenn sich die LED im Betriebszustand befindet, und irreversibel kurzgeschlossen zu werden vermag, wenn die Klemmenspannung der LED einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
  • Dieses ansprechende Mittel kann eine Schaltung umfassen, die mit einem Transistor realisiert ist, der durch eine Verbindung zwischen Basis und Emitter gesperrt ist, wenn sich die LED im Betriebszustand befindet, wobei diese Verbindung getrennt wird, wenn sich die LED nicht mehr im Betriebszustand befindet. Die Verbindung kann durch eine Sicherung gewährleistet werden, die insbesondere von einer Signal diode gebildet ist, die nur sehr schwache Ströme zulässt und die durchbrennt, wenn sich die Klemmenspannung der LED infolge des Betriebsausfalls dieser LED erhöht.
  • Alternativ kann die Sicherung von einer kalibrierten Sicherung gebildet sein.
  • Die Einrichtung ist dazu vorgesehen, dass die Sicherung ständig von einem Polarisationsstrom des Transistors durchquert wird, der von einer Verzweigung auf eine benachbarte LED-Stufe stammt.
  • Die Spannungsdetektion an den Klemmen einer LED kann mit einer Zener-Diode derart erfolgen, dass beim Durchbrennen der LED die Klemmenspannung dieser LED die Zener-Spannung übersteigt und der Strom, der die Zener-Diode durchfließt, eine Stärke hat, die höher ist als die durch die Sicherung zugelassene, wodurch deren Bruch bewirkt wird.
  • Eine Leckstromschutzdiode kann vorgesehen sein, um zu verhindern, dass der Polarisationsstrom über die Zener-Diode zurückfließt, anstatt von der Basis zum Emitter des Transistors zu fließen.
  • Wenn die Sicherung von einer Diode gebildet ist, die eine Restspannung verwendet, kann eine Vd-Diode zum Bilden einer Kompensation und zum Verhindern eines Stromdurchflusses durch die Basis des Transistors vorgesehen sein.
  • In einer Einrichtung mit n + 1 in Reihe geschalteten LEDs, denen n + 1 Stufen (von 0 bis n) entsprechen, weist die Transistorschaltung jeder Stufe, die den LEDs 0 bis n – 1 entspricht, einen Transistor vom gegebenen Typ npn auf, und die Polarisation der Basis bezüglich des Emitters wird ausgehend von der höheren Stufe erzielt. Bei der letzten Stufe, die der LED Ln entspricht, wählt man aufgrund der Tatsache, dass keine Polarisation durch eine höhere Stufe erzielt werden kann, eine duale Lösung und sieht eine Schaltung mit einem Transistor vom anderen Typ pnp vor, der mit umgekehrten Spannungen funktioniert; die Polarisationsspannung dieses pnp-Transistors der Stufe der LED Ln wird vom Emitter des Transistors der niedrigeren Stufe der LED Ln – 1 abgegriffen.
  • Alternativ können die Transistortypen umgekehrt werden, wobei in diesem Fall die Stufen der LEDs L1 bis Ln von einem Transistor vom Typ pnp gewährleistet werden und die Stufe der LED L0 von einem Transistor des Typs npn gewährleistet wird, wobei die Polarisationsverzweigungen entsprechend vorgesehen sind.
  • Anstelle der Schaltung, die einen gesperrten Transistor verwendet, der beim Durchbrennen der LED in den leitenden Zustand übergeht, kann ein Bauelement vom Typ Antischmelzsicherung verwendet werden, das im Normalbetrieb nicht leitend ist und unter dem Einfluss einer Überspannung kurzgeschlossen wird.
  • Gemäß einer anderen Variante kann die Transistorschaltung als logische Schaltung mit einem MOS-Transistor integriert sein, der praktisch keinen Strom verbraucht. Die Klemmenspannung der LED wird an einem Eingang eines Komparators angelegt, dessen anderer Eingang an eine Spannungsreferenz angeschlossen ist. Der Ausgang des Komparators steuert eine Kippschaltung, deren Ausgang das Gate des MOS-Transistors steuert. Vorgesehen ist eine potenzialfreie Stromversorgung, deren Minusklemme eine andere Spannung aufweist als die allgemeine Minusklemme.
  • Es kann ein Gleichspannungs-Gleichspannungsaufwärtswandler mit einer Ausgangsspannungssteuerung in Abhängigkeit von der in den LEDs fließenden Stromstärke zur Durchführung einer Stromregelung vorgesehen werden. Das Steuersignal wird an den Klemmen eines Widerstands abgenommen, der mit den LEDs in Reihe geschaltet ist.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Leuchtvorrichtung für Kraftfahrzeuge, wie etwa einen Scheinwerfer oder eine Signalleuchte, mit mehreren in Reihe geschalteten Leuchtdioden und einer Einrichtung zur elektrischen Stromversorgung, wie sie vorstehend definiert wurde. Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung zehn in Reihe geschaltete Leuchtdioden.
  • Neben den oben dargelegten Einrichtungen besteht die Erfindung aus einer gewissen Anzahl weiterer Einrichtungen, die sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ergeben, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, jedoch in keiner Weise einschränkend ist. Die Zeichnungen zeigen in:
  • 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Stromversorgung von in Reihe geschalteten LEDs,
  • 2 ein Blockschaltbild der Einrichtung aus 1,
  • 3 ein vereinfachtes Schaltbild einer Stromquelle mit Gleichspannungs-Gleichspannungswandler und Regelung, und
  • 4 ein Schaltbild einer logischen Schaltung mit MOS-Transistor zur Ausführung der Antischmelzsicherungsfunktion.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Einrichtung zur elektrischen Stromversorgung A für LEDs (Leuchtdioden) L0, L1, Ln – 1, Ln zu erkennen.
  • Dargestellt sind vier LEDs. Jeder LED entspricht eine Stufe. Eine variable Anzahl Stufen, die mit den Stufen der LEDs L0, L1, Ln – 1 identisch sind, ist vorgesehen. Die LEDs L0...Ln sind zwischen der Plusklemme einer Gleichstromquelle 1 und der Masse, an die die Minusklemme der Quelle 1 angeschlossen ist, in Reihe geschaltet.
  • Um einen Abblendlicht- oder Fernlichtscheinwerfer eines Kraftfahrzeugs zu realisieren, sieht man vorteilhafterweise ungefähr zehn in Reihe geschaltete LEDs vor. Wird jede LED mit einer Spannung von 4 V betrieben (Fall einer LED mit weißem Licht), beträgt die für die Quelle 1 erforderliche Gesamtspannung 40 V.
  • Ohne die erfindungsgemäße Einrichtung wird der Stromkreis bei einer Reihenschaltung der LEDs unterbrochen, wenn eine LED durchbrennt, und die gesamte Einheit wird ausgeschaltet.
  • Um diesen Nachteil zu vermeiden, umfasst die Einrichtung für jede LED eine Schaltung B0, B1, ...Bn mit einem auf die Klemmenspannung der entsprechenden LED ansprechenden Mittel (2, 5, 9; 15, 5, 9). Dieses Mittel ist nicht leitend, wenn sich die LED im Betriebszustand befindet, und vermag kurzgeschlossen zu werden, wenn die Klemmenspannung der LED einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Diese Spannungsüberschreitung tritt ein, wenn die LED durchbrennt und in eine offene Schaltung übergeht.
  • Jedes ansprechende Mittel (2, 5, 9) der LEDs L0...Ln – 1 umfasst eine Schaltung, die mit einem Transistor 2 vom Typ npn realisiert ist, der durch eine elektrische Verbindung zwischen Basis 3 und Emitter 4 gesperrt ist, wenn sich die entsprechende LED im Betriebszustand befindet. Diese elektrische Verbindung erfolgt durch eine Sicherung 5, die im Fall der 1 von einer Signaldiode 6 gebildet ist, die nur sehr schwache Ströme zulässt und bei stärkeren Strömen durchbrennt.
  • Alternativ könnte die Sicherung 5 durch eine kalibrierte Sicherung gebildet sein, die allerdings teurer als die Signaldiode 6 ist.
  • Wird eine derartige Signaldiode 6 als Sicherung verwendet, ist eine Restspannung zwischen den Klemmen der Diode 6 vorhanden. Um einen Stromdurchfluss durch die Basis 3 zu verhindern, ist eine Diode 7 vorgesehen, deren Kathode an die Basis 3 und deren Anode an die der Diode 6 angeschlossen ist.
  • Der Kollektor 8 des Transistors 2 ist mit der Anode der LED L0 verbunden. Die Spannungsdetektion an den Klemmen der LED L0 erfolgt mit einer Zener-Diode 9, deren Kathode an den Kollektor 8 und an die Anode von L0 angeschlossen ist. Die Anode einer Leckstromschutzdiode 10 ist an die der Zener-Diode 9 angeschlossen. Die Kathode der Diode 10 ist an die Anoden der Dioden 6 und 7 angeschlossen. Diese Leckstromschutzdiode 10 verhindert, dass ein Polarisationsstrom über die Zener-Diode 9 zurückfließt, anstatt von der Basis 3 zum Emitter 4 des Transistors 2 zu fließen.
  • Die Stufen der LEDs L1 bis Ln – 1 sind wie die Stufe der LED L0 ausgeführt. Ihre identischen Bauelemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Die Polarisation der Basis 3 eins Transistors 2 vom Typ npn muss bezüglich des Emitters positiv sein, damit dieser Transistor leitet. Die Polarisation der Basis 3 des Transistors 2 der LED L0 wird somit dadurch erzielt, dass ein gemeinsamer Punkt 11 an die Anoden der Dioden 6 und 7 und an einen Punkt 12 angeschlossen wird, der das Potenzial der Anode der LED L1 der höheren Stufe aufweist. Die Verbindung erfolgt durch einen Leiter 13 und einen Polarisationswiderstand 14.
  • Im Normalbetrieb der LED L0 fließt der Polarisationsstrom durch die Sicherung 6, und die Basis 3 weist praktisch dasselbe Potenzial auf wie der Emitter 4, so dass der Transistor 2 gesperrt ist.
  • Wenn die LED L0 durchbrennt und in eine offene Schaltung übergeht, nimmt die Klemmenspannung der LED L0 zu und übersteigt die Zener-Spannung der Zener-Diode 9, zum Beispiel 4 V. Ein stärkerer Strom fließt nun in dem Zweig 9, 10 und 6, so dass die Signaldiode 6 durchbrennt. Die Verbindung zwischen der Basis 3 und dem Emitter 4 ist nun unterbrochen, und die Spannung der Basis 3 bezüglich des Emitters 4 erhöht sich. Der Transistor 2 geht in den leitenden, vorzugsweise gesättigten Zustand über. Der Versorgungsstromkreis bleibt für die anderen LEDs L1 – Ln betriebsbereit, die somit eingeschaltet bleiben.
  • Da die Sicherung 5 durchbrennt, wird die Schaltung B0 irreversibel kurzgeschlossen, wenn die Klemmenspannung der LED den vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
  • Dieselbe Logik gilt für jede beliebige Diode L1...Ln – 1, die durchbrennen sollte.
  • Bei der letzten Stufe der Schaltung, die der LED Ln entspricht, kann nicht wie bei den niedrigeren Stufen auf eine höhere Stufe zurückgegriffen werden, um die Polarisation der Basis eines Transistors vom Typ npn zu gewährleisten.
  • Für diese letzte Stufe wird die duale Lösung gewählt und wird als Mittel, das auf die Klemmenspannung der LED Ln anspricht, eine duale Schaltung der niedrigeren Schaltungen vorgesehen. Die Schaltung umfasst einen Transistor 15 vom Typ pnp, dessen Emitter 16 an die Plusklemme der Quelle 1 angeschlossen ist, dessen Kollektor 17 an den Kollektor des Transistors 2 der niedrigeren Stufe angeschlossen ist und dessen Basis 18 an die Anode einer Diode 7 angeschlossen ist, die bezüglich der niedrigeren Stufen in umgekehrter Richtung angeordnet ist. Die Sicherung 5 verbindet die Kathode der Diode 7 mit dem Emitter 16. Diese Sicherung 5 ist vorteilhafterweise von einer Signaldiode 6 gebildet, deren Anode an den Emitter 16 und deren Kathode an einen mit der Kathode der Diode 7 verbundenen Punkt 19 angeschlossen ist.
  • Die Zener-Diode 9 der letzten Stufe ist so angeordnet, das ihre Kathode an den Punkt 19 und ihre Anode an die der Leckstromschutzdiode 10 angeschlossen ist. Die Kathode der Diode 10 ist an den Kollektor 17 angeschlossen. Der Punkt 19 ist durch eine Leitung 20 mit einem Widerstand 21 mit dem Emitter des Transistors 2 der unmittelbar niedrigeren Stufe verbunden. Diese Verbindung 20 gewährleistet die negative Polarisation der Basis 18 bezüglich des Emitters 16, wenn die Sicherung 5 durchgebrannt ist. Der Transistor 15 wird somit leitend, wenn die LED Ln durchgebrannt ist.
  • Die Funktionsweise der Einrichtung ergibt sich aus den vorstehenden Erläuterungen.
  • Brennt eine LED durch, was dem Ausfall einer Stufe entspricht, ermöglicht es der Transistor 2, 15 dieser Stufe, die ausgefallene LED kurzzuschließen. Die polarisierte Steuerung des Transistors 2, 15 ist vorgesehen, um die Sättigung des Transistors zu gewährleisten. Die Polarisation jeder Antischmelzsicherungsschaltung mit Transistor 2 durch die höhere Stufe ermöglicht die Ausführung einer völlig potenzialfreien Schaltung.
  • Die Verwendung einer Signaldiode 6 als Sicherung ermöglicht eine sehr kurze Ansprechzeit und eine kostengünstige Ausführung.
  • Die Zener-Diode 9 könnte durch einen Widerstand vom Typ VDR (spannungsabhängiger Widerstand) ersetzt werden.
  • Die Eignung der Transistorschaltungen 2, 15 als Antischmelzsicherungsbauelemente erklärt sich durch die Tatsache, dass eine Sicherung im Normalbetrieb leitend ist und im Fall einer Überspannung oder eines Überstroms in eine offene Schaltung übergeht, während umgekehrt eine Transistorschaltung 2, 15 im Normalbetrieb nicht leitend ist und im Fall einer Überspannung oder eines Überstroms kurzgeschlossen wird. Die Transistorschaltungen können durch ein Bauelement ersetzt werden, das dasselbe Verhalten aufweist.
  • 2 zeigt das Schaltbild der Einrichtung aus 1 in Form eines Blockdiagramms, wobei die Bezugszeichen der 2 denen aus 1 entsprechen.
  • 3 stellt eine einfache Ausführung einer geregelten Stromquelle 1 dar.
  • Diese Quelle umfasst eine Gleichspannungsquelle 22, zum Beispiel die Fahrzeugbatterie, die eine Spannung von 12 V liefert. Die Eingangsklemmen eines Gleichspannungs-Gleichspannungsaufwärtswandlers 23 sind an die der Quelle 22 angeschlossen. Die Ausgangsspannung des Wandlers 23 beträgt zum Beispiel 40 V. Die Ausgangsplusklemme des Wandlers 23 ist mit der Anode der LED Ln der letzten Stufe der Reihe verbunden. Die Kathode der LED L0 ist über einen in Reihe geschalteten Widerstand 24, der die Erzeugung eines Spannungssignals für die Regelung ermöglicht, mit der Ausgangsminusklemme des Wandlers 23 verbunden. Ein Steuersignal wird durch eine Leitung 25 an den Klemmen des Widerstands 24 abgenommen. Die Leitung 25 liefert die Information an einen Eingang einer in den Wandler 23 eingebauten Regelung. Die Regelung ermöglicht es, die durch die LEDs Ln...L0 fließende Stromstärke konstant zu halten. Diese Ausführung ist einfach.
  • Alternativ könnten die Transistoren der Stufen L1 bis Ln vom Typ pnp sein, wobei die Basis jedes Transistors ausgehend von der niedrigeren Stufe polarisiert würde, während die erste Stufe der LED L0 einen npn-Transistor umfassen würde, dessen Basis ausgehend von der nächsthöheren Stufe von der LED L1 polarisiert würde.
  • 4 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Transistorschaltung aus 1 für eine LED Ln – p durch eine logische Schaltung Bp mit einem MOS-Transistor 26 ersetzt ist, der praktisch keinen Strom verbraucht.
  • Die Schaltung Bp umfasst einen Komparator 27, von dem ein nicht invertierender Eingang an die Anode der LED Ln – p angeschlossen ist, während ein invertierender Eingang an eine Klemme 28 eines Elements 29 angeschlossen ist, das eine Spannungsreferenz darstellt, zum Beispiel eine Zener-Diode, wobei in diesem Fall ein Polarisationswiderstand integriert werden muss. Die andere Klemme des Elements 29 ist an die Kathode der LED Ln – p angeschlossen. Die Klemme 28 ist auch an die Plusklemme einer potenzialfreien Stromversorgung 30 angeschlossen, deren Minusklemme mit der Kathode der LED Ln – p verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 27 ist an einen Eingang S einer Kippschaltung 31 angeschlossen, deren Ausgang mit dem Gate des MOS-Transistors 26 verbunden ist. Ein (nullgestellter) Eingang R der Kippschaltung 31 ist mit der Klemme 28 verbunden; tatsächlich wird der Eingang R nicht benutzt, man muss jedoch sicherstellen, dass der Zustand der Kippschaltung beim Einschalten R entspricht, was je nach Kippschaltungstyp durch die in dem Schaltbild angegebene Verzweigung erreicht werden kann.
  • Der Drain des MOS-Transistors 26 ist mit der Anode der LED Ln – p verbunden und seine Quelle ist mit der Kathode dieser LED verbunden.
  • Die Klemmenspannung der LED Ln – p wird somit an einem Eingang des Komparators 27 angelegt, dessen anderer Eingang an die Spannungsreferenz 29 angeschlossen ist. Überschreitet die Klemmenspannung der LED die Bezugsspannung, liefert der Komparator 27 an seinem Ausgang ein Signal, das eine Zustandsänderung der Kippschaltung 31 steuert. Der Ausgang der Kippschaltung steuert das Gate des Transistors 26, der nun leitend wird und die durchgebrannte LED Ln – p kurzschließt.
  • Eine derartige Schaltung ermöglicht nach dem Austausch einer durchgebrannten LED ein Rücksetzen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel aus 1 könnte der pnp-Transistor durch einen MOS-Transistor mit p-Kanal ersetzt werden, während die Transistoren 2 vom Typ npn durch MOS-Transistoren mit n-Kanal ersetzt werden könnten. Der Transistor 2 für die LED L0 würde zum Beispiel durch einen MOS-Transistor ersetzt, dessen Gate ohne Diode 7 unmittelbar mit dem Punkt 11 verbunden wäre; der Drain wäre mit der Anode von L0 verbunden, und die Quelle wäre mit der Kathode von L0 verbunden. Die Zener-Diode 9, die Diode 10 und die Diode 6 (Sicherung 5) würden gemäß der Schaltung aus 1 beibehalten, wobei die Sicherung vorgesehen wäre, um das Gate und die Quelle kurzzuschließen. Darüber hinaus wäre ein Widerstand zwischen dem Gate und der Quelle des MOS-Transistors angeschlossen; ein derartiger Widerstand ermöglicht es beim Durchbrennen der LED L0 und anschließend der Diode 6, den Strom zwischen Gate und Quelle vorübergehend abzuführen. Dieser Widerstand hat vorzugsweise einen deutlich höheren Wert als der Widerstand 14.
  • Die Erfindung ermöglicht eine optimale Stromversorgung mit konstantem Strom mit einer Spannungsaufwärtsschaltung, die einen guten potenziellen Wirkungsgrad, einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist, kein Vorschaltbauelement umfasst und keine Kaskadenfunktionsstörungen bewirkt.

Claims (13)

  1. Einrichtung zur elektrischen Stromversorgung für in Reihe geschaltete Leuchtdioden (L0...Ln), insbesondere für Scheinwerfer, mit einer allen Leuchtdioden gemeinsamen Stromquelle (1) und mit einem auf die Klemmenspannung der LED (L0, L1, ...Ln) ansprechenden Mittel (2, 5, 9; 15, 5, 9) für jede LED, wobei dieses Mittel nicht leitend ist, wenn sich die LED im Betriebszustand befindet, und dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel irreversibel kurzgeschlossen zu werden vermag, wenn die Klemmenspannung der LED einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ansprechende Mittel (2, 5, 9; 15, 5, 9) eine Schaltung umfasst, die mit einem Transistor (2, 15) realisiert ist, der durch eine Verbindung (5) zwischen Basis (3; 18) und Emitter (4; 16) gesperrt ist, wenn sich die LED (L0, ...Ln – 1; Ln) im Betriebszustand befindet, diese Verbindung jedoch getrennt wird, wenn sich die LED nicht mehr im Betriebszustand befindet.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch eine Sicherung (5) gewährleistet wird.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherung (5) von einer Signaldiode (6) gebildet ist.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diode (7) zum Bilden einer Kompensation und zum Verhindern eines Stromdurchflusses durch die Basis des Transistors vorgesehen ist.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherung (5) ständig von einem Polarisationsstrom des Transistors (2, 15) durchquert wird, der von einer Verzweigung auf eine höhere oder niedrigere Stufe stammt.
  7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsdetektion an den Klemmen einer LED (L0, L1, ...Ln) mit einer Zener-Diode (9) derart erfolgt, dass beim Durchbrennen der LED die Klemmenspannung dieser LED die Zener-Spannung übersteigt und der Strom, der die Zener-Diode (9) durchfließt, eine Stärke hat, die höher ist als die durch die Sicherung (5) zugelassene, wodurch deren Bruch bewirkt wird.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leckstromschutzdiode (10) vorgesehen ist, um zu verhindern, dass der Polarisationsstrom über die Zener-Diode (9) zurückfließt.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie n + 1 LEDs in Reihe geschaltet umfasst, denen n + 1 Stufen (von 0 bis n) entsprechen, wobei die Transistorschaltung jeder Stufe, die den LEDs 0 bis n – 1 entspricht, einen Transistor (2) vom Typ npn aufweist, und die Polarisation der Basis (3) bezüglich des Emitters (4) ausgehend von der höheren Stufe erzielt wird, und bei der letzten Stufe (LED Ln) eine Schaltung mit einem Transistor (15) vom anderen Typ pnp vorgesehen ist, wobei die Polarisationsspannung dieses pnp-Transistors vom Emitter des Transistors der niedrigeren Stufe (LED Ln – 1) abgegriffen wird.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Transistorschaltungen in integrierter Form ausgeführt sind.
  11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Gleichspannungs-Gleichspannungsaufwärtswandler (23) umfasst, mit einer Ausgangsspannungssteuerung in Abhängigkeit von der in den LEDs fließenden Stromstärke zur Durchführung einer Stromregelung, wobei das Steuersignal an den Klemmen eines Widerstands (24) abgenommen wird, der mit den LEDs in Reihe geschaltet ist.
  12. Leuchtvorrichtung für Kraftfahrzeuge, wie etwa ein Scheinwerfer oder eine Signalleuchte, mit mehreren in Reihe geschalteten Leuchtdioden, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung zur elektrischen Stromversorgung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie zehn in Reihe geschaltete Leuchtdioden umfasst.
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