EP1349433A2 - Controlling device for controlling electric light sources and headlamp with such a controlling device - Google Patents
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- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/10—Controlling the intensity of the light
- H05B45/18—Controlling the intensity of the light using temperature feedback
Definitions
- the present invention relates to a regulating device for regulating of electrical lamps, with a load string, which the Includes bulbs, with a controlled current or Voltage source, which is a connection to the load train, a Connection to a constant current or constant voltage source and has a third connection.
- the invention further relates to a headlamp with a housing, with a lens, with in the housing arranged lamps and with a Control device.
- the Document discloses a PTC element in the load string of LEDs as illuminants.
- the PTC element is used to flow through the Limit LEDs if the vehicle electrical system voltage increases.
- the PTC element also serves to increase Temperatures to limit the current through the LEDs so the Protect LEDs from thermal destruction.
- a PTC element in the Load train that works as a temperature sensor has the Disadvantage that the PTC resistor is not only used as a sensor signal Ambient temperature of the LEDs depends, but also on the Self-heating through the load current, through the LEDs and the PTC element flows. This means that the PTC element is regular incorrectly detects a temperature higher than that Temperature at the location of the LEDs.
- Temperature-dependent current control using a PTC element in the load line is also disadvantageous with large Inaccuracies due to the fact that the PTC elements one uses in the load circuit to act as PTC's for one corresponding load current and the associated heat loss are dimensioned. Corresponding PTC's have tolerances in the Resistance characteristic of up to 25%.
- the PTC element in the load string has a relatively high one Power dissipation.
- FIG Embodiment discloses which regulates the Load current as a function of temperature using an IC module having.
- the IC chip makes it possible through a Current control a defined current limitation in the event of overtemperature to enable.
- the IC module has a thermally dependent one Current characteristic curve, so that when using this module no PTC resistor, and also no external resistor is necessary what is mentioned in the publication as an advantage.
- the IC component also has a third connection, which is used to control the Load current can be used, so that the IC chip controlled current source forms.
- the illuminants used in the load string are dimmed.
- a control device such as that in the exemplary embodiment according to FIG. 6 of said publication is disclosed, solves the aforementioned Problems of a control device with a PTC do not.
- the IC module has a temperature-dependent control thermally dependent current characteristic curve, that is, the temperature of the IC module itself is used as the actual value for setting the Load current used, which has the consequence that the self-heating of the IC component flows into the determined actual value and not the Temperature in the immediate vicinity of the lamp is taken into account.
- the invention is therefore based on the problem of a To propose a control device at which a temperature is recorded can be independent of the self-heating of the Actuator in the control loop.
- the invention is also the Underlying the problem of proposing a headlamp in which temperature-sensitive lamps by means of a control device can be regulated, in which the actual value acquisition is independent can be detected by the self-heating of the actuator.
- the solution according to the invention therefore requires a temperature sensor which is connected via the controller to the third connection of the controlled current or voltage source.
- a temperature sensor which is connected via the controller to the third connection of the controlled current or voltage source.
- Such a connection of the temperature sensor to a controlled current or voltage source is referred to in the prior art (EP 0 891 120 A2) as disadvantageous.
- the controller can have an operational amplifier, which is advantageously connected in such a way that it works as a reversing amplifier.
- the operational amplifier is connected in such a way that it works as an electrometer amplifier.
- the temperature sensor can be a resistance thermometer in particular include a PTC or NTC. Such a thing Resistance thermometer is advantageous in a measuring bridge connected. The is then at the inputs of the controller Bridge voltage of the measuring bridge.
- the temperature sensor can also be a thermocouple, which is advantageous via a compensation box on the controller connected.
- the lamps of the control device can be advantageous light emitting diodes according to the invention in the load train can be connected in series.
- the problem underlying the invention is further exacerbated by this solved that the headlamp a control device according to the Invention for regulating at least some of the lamps has, wherein the temperature sensor within the housing of the Headlights and preferably in the area to be regulated Illuminant is attached.
- the controller and / or the controlled current or Power source inside the headlamp housing be provided.
- the headlight has the advantage that it heats up the controller or the controlled current or voltage source has no influence on the lamps. The power loss of the The controller or the current or voltage sources therefore has no effect on the illuminants.
- the control devices according to the invention according to FIGS. 1 and 2 have a load train 1, a controller 2, and a temperature sensor 3.
- the load string 1 comprises a controlled current source I and three light-emitting diodes 11, 12, 13 connected to it in series.
- the controlled current source I is also connected to an external operating voltage U B.
- the controlled current source I is connected to the controller via a third connection and receives an actuating signal via this third connection.
- the light-emitting diodes 11, 12, 13 connected in series, which on the one hand are connected to the controlled current source, are on the other hand at ground potential.
- the controller 2 comprises an operational amplifier OP which is connected to the ohmic resistors R4, R5 to form a reversing amplifier.
- a reversing amplifier or the wiring and dimensioning of the operational amplifier and the resistors R4, R5 is well known to the person skilled in the art from his specialist knowledge.
- To supply the operational amplifier OP the positive connection for the supply voltage is connected to an external voltage source U K and the negative connection for the supply voltage is connected to ground.
- the signal to be amplified by the operational amplifier OP is present at the non-inverting input operational amplifier and the resistor R4. This signal, which is a voltage, corresponds to the output voltage of the temperature sensor, which differ in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2.
- the temperature sensor 3 of the control device it is a temperature sensor 3 which one Resistance thermometer, namely a PTC 31.
- the PTC 31 a measuring bridge known per se to the person skilled in the art is used. Due to the change in resistance of the PTC as a result of a The change in temperature changes the bridge voltage of the Measuring bridge. This bridge voltage is over the Operational amplifier OP is amplified and is present as a control signal Output of controller 2 on. This works via the third connection Signal to the controlled current source I.
- thermocouple depends on the temperature. Consequently causes a change in temperature at the thermocouple the input voltage of the inverting operational amplifier which forms controller 2. Depending on the input signal of the inverting operational amplifier thus results Control signal which at the third connection of the controlled Voltage source I of load string 1 is present.
Landscapes
- Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zum Regeln von elektrischen Leuchtmitteln, mit einem Laststrang, welcher die Leuchtmittel umfasst, mit einer gesteuerten Strom oder Spannungsquelle, welche einen Anschluss zum Laststrang, einen Anschluss zu einer Konstantstrom- oder Konstantspannungsquelle und einen dritten Anschluss aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen Scheinwerfer mit einem Gehäuse, mit einer Lichtscheibe, mit in dem Gehäuse angeordneten Leuchtmitteln und mit einer Regeleinrichtung.The present invention relates to a regulating device for regulating of electrical lamps, with a load string, which the Includes bulbs, with a controlled current or Voltage source, which is a connection to the load train, a Connection to a constant current or constant voltage source and has a third connection. The invention further relates to a headlamp with a housing, with a lens, with in the housing arranged lamps and with a Control device.
Aus der Druckschrift EP 0 891 120 A2 ist eine Regeleinrichtung zum
Regeln eines Stromdurchflusses durch Leuchtmittel bekannt. Die
Druckschrift offenbart, dazu ein PTC-Element im Laststrang von LEDs
als Leuchtmitteln. Das PTC-Element dient dazu, den Strom durch die
LEDs zu begrenzen falls die Fahrzeugbordnetzspannung ansteigt.
Darüber hinaus dient das PTC-Element auch dazu, bei erhöhten
Temperaturen den Strom durch die LEDs zu begrenzen, um so die
LEDs vor thermischer Zerstörung zu schützen. Ein PTC-Element im
Laststrang, das als Temperatursensor arbeitet, hat jedoch den
Nachteil, dass der PTC-Widerstand als Sensorsignal nicht nur von der
Umgebungstemperatur der LEDs abhängt, sondern auch von der
Eigenerwärmung durch den Laststrom, der durch die LEDs und das
PTC-Element fließt. Dies bedeutet, dass das PTC-Element regelmäßig
fälschlicherweise eine Temperatur erkennt, die höher ist als die
Temperatur am Ort der LEDs. From the
Die temperaturabhängige Stromregelung mittels eines PTC-Elements im Laststrang ist darüber hinaus in nachteiliger Weise mit großen Ungenauigkeiten behaftet, da es sich bei dem PTC-Elementen, die man im Laststromkreis verwendet, um PTC's handelt, die für einen entsprechenden Laststrom und die damit verbundene Verlustwärme dimensioniert sind. Entsprechende PTC's weisen Toleranzen in der Widerstandskennlinie von bis zu 25% auf.Temperature-dependent current control using a PTC element in the load line is also disadvantageous with large Inaccuracies due to the fact that the PTC elements one uses in the load circuit to act as PTC's for one corresponding load current and the associated heat loss are dimensioned. Corresponding PTC's have tolerances in the Resistance characteristic of up to 25%.
Ferner hat das PTC-Element im Laststrang eine relativ hohe Verlustleistung.Furthermore, the PTC element in the load string has a relatively high one Power dissipation.
In der genannten Druckschrift EP 0 891 120 A2 wird in der Figur 6 ein
Ausführungsbeispiel offenbart, welches eine Regelung des
Laststromes in Abhängigkeit der Temperatur mittels eines IC-Bausteines
aufweist. Der IC-Baustein ermöglicht es durch eine
Stromregelung eine definierte Strombegrenzung bei Übertemperatur
zu ermöglichen. Dazu weist der IC-Baustein eine thermisch abhängige
Stromkennlinie auf, so dass bei Verwendung dieses Bausteines kein
PTC-Widerstand, und auch kein externer Widerstand notwendig ist,
was in der Druckschrift als Vorteil genannt wird. Der IC-Baustein
weist ferner einen dritten Anschluss auf, welcher zur Steuerung des
Laststromes verwendet werden kann, so dass der IC-Baustein eine
gesteuerte Stromquelle bildet. Über den Steueranschluss können die
in dem Laststrang eingesetzten Leuchtmittel gedimmt werden.In the cited
Eine Regeleinrichtung wie sie im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 der genannten Druckschrift offenbart ist, löst die eingangs genannten Probleme einer Regeleinrichtung mit einem PTC nicht. Zur temperaturabhängigen Regelung weist der IC-Baustein nämlich eine thermisch abhängige Stromkennlinie auf, dass heißt, die Temperatur des IC-Bausteins selbst wird als Istwert für die Einstellung des Laststromes verwendet, was zur Folge hat, dass die Eigenerwärmung des IC-Bausteins mit in den ermittelten Istwert einfließt und nicht die Temperatur in unmittelbarer Umgebung der Leuchtmittel berücksichtigt wird.A control device such as that in the exemplary embodiment according to FIG. 6 of said publication is disclosed, solves the aforementioned Problems of a control device with a PTC do not. to The IC module has a temperature-dependent control thermally dependent current characteristic curve, that is, the temperature of the IC module itself is used as the actual value for setting the Load current used, which has the consequence that the self-heating of the IC component flows into the determined actual value and not the Temperature in the immediate vicinity of the lamp is taken into account.
Der Erfindung liegt daher das Problem zu Grunde, eine Regeleinrichtung vorzuschlagen, bei welcher eine Temperatur erfasst werden kann die unabhängig von der Eigenerwärmung des Stellgliedes in dem Regelkreis ist. Der Erfindung liegt ferner das Problem zu Grunde, einen Scheinwerfer vorzuschlagen, bei welchem temperaturempfindliche Leuchtmittel mittels einer Regeleinrichtung geregelt werden können, bei welcher die Istwerterfassung unabhängig von der Eigenerwärmung des Stellgliedes erfasst werden kann.The invention is therefore based on the problem of a To propose a control device at which a temperature is recorded can be independent of the self-heating of the Actuator in the control loop. The invention is also the Underlying the problem of proposing a headlamp in which temperature-sensitive lamps by means of a control device can be regulated, in which the actual value acquisition is independent can be detected by the self-heating of the actuator.
Diese Probleme werden zunächst dadurch gelöst, dass die
Regeleinrichtung der eingangs genannten Art einen Regler aufweist,
der über den dritten Anschluss mit der gesteuerten Strom- oder
Spannungsquelle verbunden ist und das der Regler mit einem
Temperatursensor als Istwertgeber verbunden ist. Bei einer
Regeleinrichtung der erfindungsgemäßen Lösung sind die gesteuerte
Strom- oder Spannungsquelle, der Regler, und der Temperatursensor
nicht in einem integrierten Baustein untergebracht wie es aus dem
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 der Druckschrift EP 0 891 120 A2
bekannt ist. Die verschiedenen Funktionen sind vielmehr von einander
getrennt. Die gesteuerte Stromquelle erhält von dem Regler ein
Stellsignal, in Abhängigkeit dessen die gesteuerte Strom- oder
Spannungsquelle den Laststrom bzw. Lastspannung einstellt. Der
Regler wiederum ermittelt aus einem mit dem Regler verbundenen
aber vorzugsweise baulich getrennten Temperatursensor den Istwert
der Temperatur in der Umgebung des Leuchtmittels. Die mittels des
Temperatursensors ermittelte Temperatur ist dabei unabhängig von
der Eigenerwärmung innerhalb der Regeleinrichtung und hängt
vielmehr nur von der Temperatur an den Leuchtmitteln ab.These problems are first solved by the fact that
Control device of the type mentioned initially has a controller,
the via the third connection with the controlled current or
Voltage source is connected and that the controller with a
Temperature sensor is connected as an actual value transmitter. At a
The control device of the solution according to the invention is the controlled one
Current or voltage source, the controller, and the temperature sensor
not housed in an integrated module like it from the
Embodiment according to Figure 6 of
Die erfindungsgemäße Lösung erfordert also einen Temperatursensor
welcher über den Regler an dem dritten Anschluss der gesteuerten
Strom- oder Spannungsquelle angeschlossen ist. Eine derartige
Verbindung des Temperatursensors mit einer gesteuerten Strom- oder
Spannungsquelle wird im Stand der Technik (EP 0 891 120 A2) als
nachteilig bezeichnet.
Gemäß der Erfindung kann der Regler einen Operationsverstärker
aufweisen, der vorteilhaft so geschaltet ist, dass er als
Umkehrverstärker arbeitet. Ebenso ist es jedoch denkbar, dass der
Operationsverstärker so geschaltet ist, dass er als
Elektrometerverstärker arbeitet.The solution according to the invention therefore requires a temperature sensor which is connected via the controller to the third connection of the controlled current or voltage source. Such a connection of the temperature sensor to a controlled current or voltage source is referred to in the prior art (
According to the invention, the controller can have an operational amplifier, which is advantageously connected in such a way that it works as a reversing amplifier. However, it is also conceivable that the operational amplifier is connected in such a way that it works as an electrometer amplifier.
Der Temperatursensor kann ein Widerstandsthermometer insbesondere ein PTC oder NTC umfassen. Ein derartiges Widerstandsthermometer ist vorteilhaft in einer Messbrücke verschaltet. An den Eingängen des Reglers liegt dann die Brückenspannung der Messbrücke an.The temperature sensor can be a resistance thermometer in particular include a PTC or NTC. Such a thing Resistance thermometer is advantageous in a measuring bridge connected. The is then at the inputs of the controller Bridge voltage of the measuring bridge.
Der Temperatursensor kann aber ebenso ein Thermoelement sein, welches vorteilhaft über eine Kompensationsdose an dem Regler angeschlossen ist. Die Leuchtmittel der Regelungseinrichtung können vorteilhaft Leuchtdioden sein, die gemäß der Erfindung in Laststrang in Reihe geschaltet sein können. The temperature sensor can also be a thermocouple, which is advantageous via a compensation box on the controller connected. The lamps of the control device can be advantageous light emitting diodes according to the invention in the load train can be connected in series.
Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird ferner dadurch gelöst, dass der Scheinwerfer eine Regeleinrichtung gemäß der Erfindung zum Regeln zumindest eines Teils der Leuchtmittel aufweist, wobei der Temperatursensor innerhalb des Gehäuses des Scheinwerfers und vorzugsweise im Bereich der zu regelnden Leuchtmittel angebracht ist.The problem underlying the invention is further exacerbated by this solved that the headlamp a control device according to the Invention for regulating at least some of the lamps has, wherein the temperature sensor within the housing of the Headlights and preferably in the area to be regulated Illuminant is attached.
Ferner können auch der Regler und/oder die gesteuerte Strom- oder Spannungsquelle innerhalb des Gehäuses des Scheinwerfers vorgesehen sein. Eine Unterbringung des Reglers und/oder der gesteuerten Strom- oder Spannungsquelle außerhalb des Gehäuses des Scheinwerfers hat dabei jedoch den Vorteil, dass eine Erwärmung des Reglers bzw. der gesteuerten Strom- oder Spannungsquelle keinen Einfluss auf die Leuchtmittel hat. Die Verlustleistung des Reglers bzw. der Strom- oder Spannungsquellen wirkt sich somit nicht auf die Leuchtmittel aus.Furthermore, the controller and / or the controlled current or Power source inside the headlamp housing be provided. An accommodation of the controller and / or the controlled current or voltage source outside the housing However, the headlight has the advantage that it heats up the controller or the controlled current or voltage source has no influence on the lamps. The power loss of the The controller or the current or voltage sources therefore has no effect on the illuminants.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt
- Fig. 1
- ein Ausführungsbeispiel mit einem Temperatursensor, welcher ein Widerstandsthermometer umfasst,
- Fig. 2
- eine Regeleinrichtung mit einem Temperatursensor, welcher ein Thermoelement umfasst und
- Fig. 3
- den Verlauf des Laststroms in Abhängigkeit der vom Temperatursensor erfassten Temperatur.
- Fig. 1
- an embodiment with a temperature sensor, which comprises a resistance thermometer,
- Fig. 2
- a control device with a temperature sensor, which comprises a thermocouple and
- Fig. 3
- the course of the load current depending on the temperature detected by the temperature sensor.
Die erfindungsgemäßen Regeleinrichtungen gemäß der Figuren 1 und
2 weisen einen Laststrang 1, einen Regler 2, und einen
Temperatursensor 3 auf. Der Laststrang 1 umfasst eine gesteuerte
Stromquelle I und drei dazu in Reihe geschaltete Leuchtdioden 11,
12, 13 auf. Die gesteuerte Stromquelle I ist ferner mit einer externen
Betriebsspannung UB verbunden. Über einen dritten Anschluss ist die
gesteuerte Stromquelle I mit dem Regler verbunden und empfängt
über diesen dritten Anschluss ein Stellsignal. Die in Reihe
geschalteten Leuchtdioden 11. 12, 13 die einerseits mit der
gesteuerten Stromquelle verbunden sind, liegen andererseits auf
Massepotential.The control devices according to the invention according to FIGS. 1 and 2 have a
Der Regler 2 umfasst einen Operationsverstärker OP welcher mit den
Ohmschen Widerständen R4, R5 zu einem Umkehrverstärker
verschaltet ist. Ein derartiger Umkehrverstärker bzw. die Beschaltung
und die Dimensionierung des Operationsverstärkers und der
Widerstände R4, R5 ist dem Fachmann hinlänglich aus seinem
Fachwissen bekannt. Zur Versorgung des Operationsverstärkers OP
ist der positive Anschluss für die Versorgungsspannung mit einer
externen Spannungsquelle UK und der negative Anschluss für die
Versorgungsspannung mit Masse verbunden. Das von dem
Operationsverstärker OP zu verstärkende Signal liegt an dem nicht
invertierenden Eingangsoperationsverstärkers und dem Widerstand
R4 an. Dieses Signal, es handelt sich dabei um eine Spannung,
entspricht der Ausgangsspannung des Temperatursensors, welche
sich bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 1 und Figur 2
unterscheiden.The
Bei dem Temperatursensor 3 der Regeleinrichtung gemäß Figur 1
handelt es sich um einen Temperatursensor 3 welcher ein
Widerstandsthermometer, nämlich ein PTC 31 umfasst. Der PTC 31
ist eine an sich dem Fachmann bekannte Messbrücke eingesetzt.
Durch die Widerstandsänderung des PTCs infolge einer
Temperaturänderung ändert sich so die Brückenspannung der
Messbrücke. Diese Brückenspannung wird über den
Operationsverstärker OP verstärkt und liegt so als Stellsignal am
Ausgang des Reglers 2 an. Über den dritten Anschluss wirkt dieses
Signal auf die gesteuerte Stromquelle I ein.In the
Der Temperatursensor 3 der Regeleinrichtung gemäß Fig. 2 umfasst
ein Thermoelement. Neben dem Thermoelement weist der
Temperatursensor 3 einen Widerstand R2 und R3 auf. Diese sind in
Reihe zwischen der Spannung UK und Masse geschaltet. Am
Sternpunkt zwischen den Widerständen R2 und R3 liegt der nicht
invertierende Eingang des Operationsverstärker an. Der invertierende
Eingang des Operationsverstärkers OP ist dagegen über den
Widerstand R4 mit der positiven Seite des Thermoelementes 32
verbunden. Die negative Seite des Thermoelements ist dagegen mit
Masse verbunden. Die von dem Operationsverstärker zu verstärkende
Spannung liegt somit zwischen dem Sternpunkt zwischen den
Widerständen R2 und R3 und dem positiven Anschluss des
Thermoelementes 32 an. Diese Spannung wird in Abhängigkeit der
vom Thermoelement 32 erzeugten Spannung verändert. Die Spannung
des Thermoelements hingegen hängt von der Temperatur ab. Somit
bewirkt eine Temperaturänderung am Thermoelement eine Änderung
der Eingangsspannung des invertierenden Operationsverstärkers
welcher den Regler 2 bildet. In Abhängigkeit von dem Eingangssignal
des invertierenden Operationsverstärkers ergibt sich somit ein
Stellsignal welches an dem dritten Anschluss der gesteuerten
Spannungsquelle I des Laststranges 1 anliegt. The
Die in Figur 4 dargestellte Kennlinie des Laststromes I welcher von
der gesteuerten Stromquelle I bereitgestellt wird, zeigt die
Temperaturabhängigkeit der Regeleinrichtung. Im Falle einer
Temperatur unterhalb eines Schwellwertes 6 liefert die gesteuerte
Stromquelle I einen konstanten Strom welcher in dem waagerechten
Bereich 4 der Kennlinie gemäß Figur 3 dargestellt ist. Sobald der
Schwellwert 6 der Temperatur überschritten wird, führt eine weitere
Temperaturerhöhung zu einer immer weiteren Absenkung des
Steuerstroms I, wie aus der fallenden Flanke 5 der Kennlinie gemäß
Figur 3 erkennbar ist. Sobald ein zweiter Schwellwert 7 erreicht ist,
liefert die gesteuerte Stromquelle I keinen weiteren Laststrom, so
dass die Leuchtdioden erlöschen.The characteristic curve of the load current I shown in FIG
the controlled current source I is provided, shows the
Temperature dependence of the control device. In case of a
The controlled delivers temperature below a
Claims (11)
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