EP2247161A1 - Ausfallerkennung für Leuchtmittel in Kraftfahrzeugleuchten - Google Patents

Ausfallerkennung für Leuchtmittel in Kraftfahrzeugleuchten Download PDF

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EP2247161A1
EP2247161A1 EP09005873A EP09005873A EP2247161A1 EP 2247161 A1 EP2247161 A1 EP 2247161A1 EP 09005873 A EP09005873 A EP 09005873A EP 09005873 A EP09005873 A EP 09005873A EP 2247161 A1 EP2247161 A1 EP 2247161A1
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EP
European Patent Office
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failure detection
branches
detected
failure
branch
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EP09005873A
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English (en)
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Attila Gönczi
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Odelo GmbH
Original Assignee
Odelo GmbH
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Publication date
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    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/21—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection of two or more light sources connected in parallel

Definitions

  • the invention relates to a failure detection according to the preamble of claim 1.
  • motor vehicle lights such as taillights, lights, daytime running lights, interior lights, etc.
  • the individual lighting functions such as tail light, brake light, headlight, Wiederholblinklicht, headlights, daytime running lights, reversing lights, etc., depending on the required brightness or light intensity and / or Light distribution each different light sources, such as incandescent lamps, gas discharge lamps, light-emitting diodes (LEDs) and / or each used a different number of light sources as a light source.
  • LEDs light-emitting diodes
  • LEDs typically have an operating voltage of 1 to 3 V, which is why it is common for better utilization of the prevailing voltage in the electrical system of motor vehicles to switch several, eg three or four LEDs to a so-called LED string in series or in series. Depending on the number of LEDs required to produce a specific light intensity, a plurality of such LED strings are connected in parallel.
  • a common power supply parallel-connected LED strands branches to the following LED branches mentioned individual LED strands.
  • An illustrative example is a taillight, in which a total of 15 LEDs divided into five LED branches connected in parallel to three LEDs in series for the backlight function are used.
  • the problem with the use of multiple so interconnected to a field LEDs or general lighting as a light source is the failure of individual bulbs or a required failure detection. If a light source falls e.g. high impedance from, corresponding to a burn, flows through the associated bulb branch no more power, causing the remaining bulbs remain dark in the entire associated bulb branch or go out and reduce the luminosity of the light function. If a light source falls e.g. low impedance, corresponding to a short circuit, is applied to the remaining bulbs in the associated light source branch to a higher voltage than the operating voltage. As a result, a higher current than the operating voltage of the remaining bulbs initially flow.
  • the remaining light sources can initially shine brighter, so that the low-impedance failure of a light source can initially remain hidden.
  • the higher current leads sooner or later usually to a destruction of at least one of the remaining bulbs in the associated light source branch, whereby the luminosity of the light function is reduced even in the case of a low-impedance failure within the foreseeable future.
  • the electrical loads are connected in parallel and have separate power supply lines. Each electrical load is associated with a current sensor, which has a different resistance value when current flows through the monitored power supply, as in the de-energized state of the monitored power supply.
  • the current sensors have different resistance values at current flow in the monitored power supply lines.
  • the current sensors are connected in parallel to a voltage divider circuit, so that an evaluation different Voltages depending on the current flows through the individual power supplies results. The measurement is carried out indirectly via arranged in the power supply coils and coils in the magnetic fields of the current-carrying coils arranged reed contacts as current sensors.
  • the DE 101 31 824 A1 is a failure detection of LEDs in a motor vehicle known.
  • an electrical potential in an LED branch is detected from one or more LEDs connected in series.
  • a reference potential dependent on the voltage of the electrical system is detected.
  • the electrical potential in the LED branch is compared with the reference potential. As a result, vehicle electrical system fluctuations are compensated.
  • a failure detection signal is output when at least one LED in the LED branch fails.
  • An object of the invention is to develop a failure detection for lamps in motor vehicle lights with several parallel branches consisting of one or more series-connected bulbs, which is simple and inexpensive to produce.
  • a failure detection for lamps in automotive lights with multiple parallel branches consisting of one or more in series switched Leuchtmittein provides that a first electrical potential in a first branch of one or more series-connected Leuchtmittein is detected and compared with a second branch in a second branch with a structure identical to the second detected second electrical potential, wherein in a deviation of Potentials of two branches by a predetermined amount a failure detected or inferred from a failure.
  • the comparison also compensates for board network fluctuations. If the comparison, preferably minus a tolerance, yields e.g. the operating voltage of a lamp corresponding difference, it is inferred on a failure at least in one of the two compared branches. For example, then the power supply of the affected lighting function, e.g. be switched off.
  • the comparison also allows the detection of positive and negative deviations and thus allows detection of both a high-impedance failure or burn-through and a low-impedance failure or short circuit.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the detection of the potentials in the individual branches from branch to branch takes place sequentially and preferably cyclically. As a result, the cabling effort or Verschaltungsaufwand for failure detection or a circuit arrangement of a failure detection is further reduced.
  • a multiplexer can be used, for example, successively switches the individual branches to an input or successively reads the respective potentials.
  • predetermined or predetermined voltage drop of individual light source may advantageously be predefined or predetermined, for example, by calculation, with which the detected potentials or potential actual values of the branches can be compared. As a result, a clear detection of a burnout and a short circuit is possible. If, for example, the potential or the actual potential value of a first branch corresponds substantially, eg less a tolerance, to a calculated potential setpoint and if the potential of a second branch is higher, for example, with respect to ground, then a short circuit can be deduced. If the potential is lower compared to ground, for example, a burn-through can be deduced. It is important to emphasize that the conditions can be reversed, depending on where in the branch the potential is tapped.
  • a dependent of the voltage of a vehicle electrical system reference potential is also detected.
  • the reliability of a detection of burn-through and a short circuit can be further increased.
  • the comparison is carried out with knowledge of the voltage drop of the monitored bulbs and the vehicle electrical system voltage.
  • the reference potential can be detected permanently or as the potential of a branch.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that when detected failure, the power supply to all branches is interrupted. This deactivates the affected lighting function.
  • Another advantageous embodiment of the invention provides that when detected failure of the affected branch is disconnected from the power supply. As a result, the affected lighting function is maintained, for example, with reduced brightness or brightness, without the risk of failure by z.
  • the failure detection provides advantageous that a failure detection signal is output when detected failure.
  • the failure detection signal can be used, for example, via a bus in a motor vehicle to prevent the failure, e.g. signal in a display in the dashboard, or the failure in a control unit for later query, for. as part of an inspection.
  • LEDs light-emitting diodes
  • LEDs have a defined operating voltage or a defined voltage drop at operating voltage, which in a particularly advantageous manner when comparing the potentials in their structure identical parallel LED branches from one or more series-connected LEDs for failure detection and in particular for detecting what for a kind of failure, burnout or short circuit, it is, can be used.
  • the parallel branches can be fed by a common power supply. As a result, the wiring effort is significantly reduced again and the production costs can be further reduced.
  • a failure detection according to the invention for example, by an in Fig. 1 illustrated circuit arrangement 01 realized.
  • the circuit arrangement 01 is used for failure detection of several as a light source for a lighting function, eg the tail light, a motor vehicle light not shown, designed as LEDs 02 bulbs.
  • three LEDs 02 are connected in series to identical LED branches 03.
  • the LED branches 03 are connected in parallel and, for example, connected via a common power supply 04 to a power source 05.
  • the power source 05 can be representative of an electrical system of a motor vehicle.
  • a current setting 06 may be arranged, for example in the form of, for example, an adjustable ohmic resistance or a current generator.
  • the current setting 06 can regulate the electric current through the respective LED branch 03, for example by limiting the electric current.
  • the circuit 01 also has a control electronics 07.
  • the control electronics 07 is also connected to its power supply via a power supply 08 to the power source 05.
  • An input 09 of the control electronics 07 is connected via a connecting line 10 with the LED branches 03.
  • switches 11 are respectively arranged between the connecting line 10 and the individual LED branches 03. The switches 11 can be switched through control lines 12 of the control electronics 07 individually one after the other, whereby at the input 09 in each case an electrical potential of an LED branch 03 is detected.
  • a signal conditioning 13 is arranged, for example in the form of an amplifier. Due to the fact that the connecting line 10 is connected in succession to the LED branches for detecting their electrical potentials, the circuit arrangement requires only a single signal conditioning 13.
  • control electronics 07 comprises a multiplexer, for example, takes over the function of the switch 11 and produces the connections of the connecting line 10 with the LED branches 03 cyclically successively.
  • control electronics 07 comprises a multiplexer, for example, takes over the function of the switch 11 and produces the connections of the connecting line 10 with the LED branches 03 cyclically successively.
  • directly waiving the connecting line 10 the inputs of a multiplexer directly to the LED branches 03 are connected.
  • the input 09. the control electronics 07 is connected in chronological succession, each with an LED branch 03.
  • a first electrical potential is detected, for example read in, which can then be compared with a second electrical potential detected in a second LED branch 03 with a structure identical to the first LED branch 03. If the comparison results in a deviation of the potentials of two LED branches 03 by a predetermined amount, a failure of one or more LEDs 02 in one of the two LED branches 03 can be deduced.
  • a potential setpoint value of the LED branches 03 can be predetermined, for example by calculation. With the potential setpoint value, the potential actual values of corresponding detected potentials of the LED branches 03 can be compared. As a result, a clear detection of burn-through and a short circuit and a clear assignment of the detected failure to an LED branch 03 is possible. If, for example, the potential detected in a first LED branch 03 preferably corresponds, less a tolerance, to a calculated potential setpoint, and if the potential of a second LED branch 03 is higher, then a short circuit can be deduced. If the potential is lower, a burn-through can be deduced. It is important to emphasize that the conditions are the other way round can, depending on where in an LED branch 03, the potential is tapped.
  • the control electronics 07 may also have knowledge of the current supply voltage of the power source 05 representative of a voltage of a vehicle electrical system of a motor vehicle. This supply voltage or a directly dependent on the supply voltage comparison voltage can be used as a reference potential for a further comparison, for example, with knowledge of the voltage drop of the monitored LEDs 02 and the supply voltage. As a result, burn through and short circuit can be detected with higher reliability.
  • common power supply 04 may be arranged connected to the control electronics 07 via a control line 14 means 15, with the common power supply 04 is interrupted in a detected failure. This deactivates the affected lighting function.
  • the control electronics 07 may output a failure detection signal, which may be used, for example, to prevent the failure, e.g. in a display in or on a dashboard of a motor vehicle, or the failure in a control unit of a motor vehicle for later querying e.g. as part of an inspection.
  • the current setting 06 can simultaneously serve as a measurement or reference resistance at which the potential of an LED branch 03 is tapped. At a constant supply voltage, a constant voltage drop is to be expected at the measuring resistor.
  • the control electronics 07 examines all LED branches 03, if the measured potential is outside a defined interval. When an LED 02 fails, the potential measured in the affected LED branch changes.
  • control electronics in principle is also able to compare the potential of an LED branch 03 with a measured at an earlier time potential of the same LED branch.
  • the second LED branch at which a second potential is tapped, would correspond to the first LED branch at a later time.
  • the invention solves the problem of failure detection both at break and short circuit of bulbs, such as LEDs 02, which are often connected in series for illumination purposes. Especially a short circuit detection was previously extremely expensive possible according to the prior art.
  • the invention is applicable to all LED types without limitation to the number of LEDs used.
  • the circuit 01 is robust and reliable. By using a control electronics 07, it is possible with little effort, the inventive failure detection in LED dimmer and various communication devices in a motor vehicle, such. in a synchronous field bus (LIN, Local Inteconnect Network) or in an asynchronous fieldbus (CAN, Controller Area Network) to integrate or to realize the invention in such an environment.
  • LIN synchronous field bus
  • CAN Controller Area Network
  • the invention is particularly industrially applicable in the field of production of motor vehicle lights.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

Es wird eine Ausfallerkennung für Leuchtmittel (02) in Kraftfahrzeugleuchten mit mehreren parallelen Zweigen (03) bestehend aus jeweils mindestens einem in Reihe geschalteten Leuchtmittel (02) beschrieben, bei welcher Ausfallerkennung ein erstes elektrisches Potential in einem ersten Zweig (03) erfasst und mit einem in einem zweiten Zweig (03) mit einem dem ersten Zweig (03) identischen Aufbau erfassten zweiten elektrischen Potential verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Potentiale zweier Zweige (03) um einen vorgegebenen Betrag ein Ausfall erkannt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ausfallerkennung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • In Kraftfahrzeugleuchten, wie etwa Heckleuchten, Begrenzungsleuchten, Tagfahrleuchten, Innenraumleuchten etc., werden für die einzelnen Leuchtfunktionen, wie etwa Rücklicht, Bremslicht, Begrenzungslicht, Wiederholblinklicht, Fahrlicht, Tagfahrlicht, Rückfahrlicht, etc., je nach erforderlicher Helligkeit bzw. Lichtstärke und/oder Lichtverteilung jeweils unterschiedliche Leuchtmittel, wie beispielsweise Glühlampen, Gasentladungslampen, lichtemittierende Dioden (LEDs) und/oder jeweils eine unterschiedliche Anzahl von Leuchtmitteln als Lichtquelle eingesetzt.
  • Um eine gewünschte oder gesetzlich geforderte Lichtstärke und -verteilung zu erzielen, ist es bekannt, mehrere z.B. gleichartige Leuchtmittel als Lichtquellen z.B. für eine Leuchtfunktion zu verwenden.
  • Ein Beispiel hierfür sei nachfolgend anhand von hierfür vermehrt zum Einsatz kommenden LEDs beschrieben. LEDs weisen typischerweise eine Betriebsspannung von 1 bis 3 V auf, weshalb es zur besseren Ausnutzung der vorherrschenden Spannung im Bordnetz von Kraftfahrzeugen üblich ist, mehrere, z.B. drei oder vier LEDs zu einem so genannten LED-Strang in Reihe bzw. in Serie zu schalten. Je nach zur Erzeugung einer bestimmten Lichtstärke erforderlicher Anzahl von LEDs werden mehrere solche LED-Stränge parallel geschaltet. Eine gemeinsame Stromzuführung parallel geschalteter LED-Stränge verzweigt sich auf die nachfolgend LED-Zweige genannten einzelnen LED-Stränge.
  • Ein anschauliches Beispiel ist eine Heckleuchte, bei der insgesamt 15 LEDs aufgeteilt in fünf parallel geschaltete LED-Zweige zu je drei in Reihe geschalteten LEDs für die Leuchtfunktion Rücklicht verwendet werden.
  • Problematisch bei der Verwendung mehrerer derart zu einem Feld verschalteter LEDs bzw. allgemeiner Leuchtmittel als Lichtquelle ist der Ausfall einzelner Leuchtmittel bzw. eine hierfür erforderliche Ausfallerkennung. Fällt ein Leuchtmittel z.B. hochohmig aus, entsprechend einem Durchbrennen, fließt durch den zugehörigen Leuchtmittel-Zweig kein Strom mehr, wodurch die verbleibenden Leuchtmittel im gesamten zugehörigen Leuchtmittel-Zweig dunkel bleiben oder ausgehen und sich die Leuchtstärke der Leuchtenfunktion verringert. Fällt ein Leuchtmittel z.B. niederohmig aus, entsprechend einem Kurzschluss, liegt an den verbleibenden Leuchtmitteln im zugehörigen Leuchtmittel-Zweig eine höhere Spannung an, als deren Betriebsspannung. Dadurch kann durch die verbleibenden Leuchtmittel zunächst ein höherer Strom als bei deren Betriebsspannung fließen. Durch diesen höheren Strom können die verbleibenden Leuchtmittel zunächst heller leuchten, wodurch das niederohmige Ausfallen eines Leuchtmittels zunächst verborgen bleiben kann. Der höhere Strom führt jedoch früher oder später meist zu einer Zerstörung zumindest eines der verbleibenden Leuchtmittel im zugehörigen Leuchtmittel-Zweig, wodurch die Leuchtstärke der Leuchtfunktion auch bei einem niederohmigen Ausfall innerhalb absehbarer Zeit verringert wird.
  • Durch die DE 40 35 673 A1 ist eine Ausfallerkennung für elektrische Verbraucher bekannt. Die elektrischen Verbraucher sind parallel geschaltet und verfügen über getrennte Stromzuführungen. Jedem elektrischen Verbraucher ist ein Stromsensor zugeordnet, der bei Stromdurchfluss in der überwachten Stromzuführung einen anderen Widerstandswert besitzt, als im stromlosen Zustand der überwachten Stromzuführung. Die Stromsensoren weisen unterschiedliche Widerstandswerte bei Stromdurchfluss in den überwachten Stromzuführungen auf. Die Stromsensoren sind parallel zu einer Spannungsteilerschaltung geschaltet, so dass eine Auswertung unterschiedliche Spannungen in Abhängigkeit von den Stromdurchflüssen durch die einzelnen Stromzuführungen ergibt. Die Messung erfolgt dabei indirekt über in den Stromzuführungen angeordnete Spulen sowie in den Magnetfeldern der stromdurchflossenen Spulen angeordnete Reed-Kontakte als Stromsensoren.
  • Durch die DE 101 31 824 A1 ist eine Ausfallerkennung von LEDs in einem Kraftfahrzeug bekannt. Dabei wird ein elektrisches Potential in einem LED-Zweig aus einer oder mehreren in Reihe geschalteten LEDs erfasst. Gleichzeitig wird ein von der Spannung des Bordnetzes abhängiges Referenzpotential erfasst. Zur Ausfallerkennung wird das elektrische Potential in dem LED-Zweig mit dem Referenzpotential verglichen. Hierdurch werden Bordnetzschwankungen ausgeglichen. In Abhängigkeit von diesem Vergleich wird ein Ausfallerkennungssignal ausgegeben, wenn mindestens eine LED in dem LED-Zweig ausfällt.
  • Dem Stand der Technik ist gemein, dass zur Ausfallerkennung mehrerer von einer Stromzuführung gespeister paralleler Zweige mit jeweils einem oder mehreren in Reihe geschalteten Leuchtmitteln für jeden Zweig eine eigene aufwändige Schaltungsanordnung notwendig ist. Bei der DE 40 35 673 A1 ist dies die Schaltungsanordnung für die indirekte Messung, bei der DE 101 31 824 A1 ist dies der für jeden Zweig erforderliche eigene Abgriff und Vergleich mit dem Referenzpotential.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es eine Ausfallerkennung für Leuchtmittel in Kraftfahrzeugleuchten mit mehreren parallelen Zweigen bestehend aus jeweils einem oder mehreren in Reihe geschalteten Leuchtmitteln zu entwickeln, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Eine Ausfallerkennung für Leuchtmittel in Kraftfahrzeugleuchten mit mehreren parallelen Zweigen bestehend aus jeweils einem oder mehreren in Reihe geschalteten Leuchtmittein sieht demnach vor, dass ein erstes elektrisches Potential in einem ersten Zweig aus einem oder mehreren in Reihe geschalteten Leuchtmittein erfasst und mit einem in einem zweiten Zweig mit einem dem ersten Zweig identischen Aufbau erfassten zweiten elektrischen Potential verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Potentiale zweier Zweige um einen vorgegebenen Betrag ein Ausfall erkannt bzw. auf einen Ausfall rückgeschlossen wird.
  • Mit der Erfindung erzielte Vorteile sind, dass eine hierfür erforderliche Schaltungsanordnung mit nur geringem Aufwand kostengünstig verwirklicht werden kann. Durch den Vergleich werden darüber hinaus Bordnetzschwankungen ausgeglichen. Ergibt der Vergleich vorzugsweise abzüglich einer Toleranz einen z.B. der Betriebsspannung eines Leuchtmittels entsprechenden Unterschied, so wird auf einen Ausfall zumindest in einem der beiden miteinander verglichenen Zweige rückgeschlossen. Beispielsweise kann daraufhin die Stromversorgung der betroffenen Leuchtfunktion z.B. abgeschaltet werden. Der Vergleich lässt darüber hinaus die Erkennung von positiven und negativen Abweichungen zu und ermöglicht so eine Erkennung sowohl eines hochohmigen Ausfalls bzw. Durchbrands und eines niederohmigen Ausfalls bzw. Kurzschlusses.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Erfassung der Potentiale in den einzelnen Zweigen von Zweig zu Zweig zeitlich nacheinander und vorzugsweise zyklisch erfolgt. Dadurch wird der Verkabelungsaufwand bzw. Verschaltungsaufwand zur Ausfallerkennung bzw. einer Schaltungsanordnung einer Ausfallerkennung nochmals verringert. In einer Schaltungsanordnung kann hierzu beispielsweise ein Multiplexer verwendet werden, der beispielsweise nacheinander die einzelnen Zweige auf einen Eingang schaltet bzw. nacheinander die jeweiligen Potentiale einliest.
  • Ausgehend von einer z.B. vorgegebenen bzw. vorgebbaren Betriebsspannung und/oder eines z. B. vorgegebenen bzw. vorgebbaren Spannungsabfalls der einzelnen Leuchtmittel kann in vorteilhafter Weise ein Potentialsollwert der Zweige z.B. durch Berechnung vorgebbar bzw. vorgegeben sein, mit dem die erfassten Potentiale bzw. Potentialistwerte der Zweige verglichen werden können. Dadurch ist eine eindeutige Erkennung eines Durchbrands und eines Kurzschlusses möglich. Entspricht beispielsweise das Potential bzw. der Potentialistwert eines ersten Zweigs im Wesentlichen, z.B. abzüglich einer Toleranz, einem berechneten Potentialsollwert und ist das Potential eines zweiten Zweigs z.B. gegenüber Masse höher, so kann auf einen Kurzschluss rückgeschlossen werden. Ist das Potential z.B. gegenüber Masse niedriger, kann auf einen Durchbrand rückgeschlossen werden. Wichtig ist hervorzuheben, dass die Verhältnisse auch umgekehrt sein können, je nachdem an welcher Stelle im Zweig das Potential abgegriffen wird.
  • Vorzugsweise wird zusätzlich ein von der Spannung eines Bordnetzes abhängiges Referenzpotential erfasst. Dadurch kann die Zuverlässigkeit einer Erkennung eines Durchbrands und eines Kurzschlusses nochmals gesteigert werden.
  • Vorzugsweise erfolgt der Vergleich unter Kenntnis des Spannungsabfalls der überwachten Leuchtmittel und der Bordnetzspannung.
  • Das Referenzpotential kann permanent oder wie das Potential eines Zweigs erfasst werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei erkanntem Ausfall die Stromzuführung zu allen Zweigen unterbrochen wird. Dadurch wird die betroffene Leuchtfunktion deaktiviert.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei erkanntem Ausfall der betroffene Zweig von der Stromzuführung getrennt wird. Dadurch bleibt die betroffene Leuchtfunktion z.B. mit verringerter Leuchtstärke bzw. Helligkeit erhalten, ohne dass Gefahr eines Versagens durch z. B. Kurzschluss oder Durchbrand der verbleibenden Leuchtmittel der entsprechenden Leuchtfunktion besteht.
  • Die Ausfallerkennung sieht vorteilhaft vor, dass bei erkanntem Ausfall ein Ausfallerkennungssignal ausgegeben wird. Das Ausfallerkennungssignal kann beispielsweise über einen Bus in einem Kraftfahrzeug dazu benutzt werden, den Ausfall z.B. in einer Anzeige im Armaturenbrett zu signalisieren, oder den Ausfall in einem Steuergerät zur späteren Abfrage z.B. im Rahmen einer Inspektion zu hinterlegen.
  • Besonders bevorzugt ist die Ausfallerkennung für solche Kraftfahrzeugleuchten vorgesehen, bei denen lichtemittierende Dioden (LEDs) als Leuchtmittel verwendet werden. LEDs weisen eine definierte Betriebsspannung bzw. einen definierten Spannungsabfall bei Betriebsspannung auf, der in besonders vorteilhafte Weise beim Vergleich der Potentiale in ihrem Aufbau identischer paralleler LED-Zweige aus jeweils einer oder mehrerer in Reihe geschalteter LEDs zur Ausfallerkennung und insbesondere zur Erkennung, um was für eine Art Ausfall, Durchbrand oder Kurzschluss, es sich handelt, herangezogen werden kann.
  • Die parallelen Zweige können von einer gemeinsamen Stromzuführung gespeist werden. Dadurch verringert sich der Verkabelungsaufwand nochmals erheblich und die Herstellungskosten können weiter gesenkt werden.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der einzigen Zeichnung Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Ausfallerkennung.
  • Eine erfindungsgemäße Ausfallerkennung wird beispielsweise durch eine in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung 01 verwirklicht. Die Schaltungsanordnung 01 dient der Ausfallerkennung mehrerer als Lichtquelle für eine Leuchtfunktion, z.B. des Rücklichts, einer nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugleuchte vorgesehener, als LEDs 02 ausgeführter Leuchtmittel. Jeweils drei LEDs 02 sind zu identisch aufgebauten LED-Zweigen 03 in Reihe geschaltet. Die LED-Zweige 03 sind parallel geschaltet und beispielsweise über eine gemeinsame Stromzuführung 04 mit einer Stromquelle 05 verbunden. Die Stromquelle 05 kann dabei stellvertretend für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs sein. In jedem LED-Zweig kann eine Stromeinstellung 06 angeordnet sein, beispielsweise in Form eines z.B. regelbaren ohmschen Widerstands oder eines Stromgenerators. Die Stromeinstellung 06 kann den elektrischen Strom durch den jeweiligen LED-Zweig 03 regeln, beispielsweise indem der elektrische Strom begrenzt wird.
  • Die Schaltungsanordnung 01 verfügt darüber hinaus über eine Kontrollelektronik 07. Die Kontrollelektronik 07 ist zu ihrer Stromversorgung über eine Stromzuführung 08 ebenfalls mit der Stromquelle 05 verbunden. Ein Eingang 09 der Kontrollelektronik 07 ist über eine Verbindungsleitung 10 mit den LED-Zweigen 03 verbunden. Damit in jedem LED-Zweig 03 unabhängig von den anderen LED-Zweigen 03 ein elektrisches Potential erfasst werden kann, sind zwischen der Verbindungsleitung 10 und den einzelnen LED-Zweigen 03 jeweils Schalter 11 angeordnet. Die Schalter 11 können über Steuerleitungen 12 von der Kontrollelektronik 07 einzeln nacheinander durchgeschaltet werden, wodurch am Eingang 09 jeweils ein elektrisches Potential eines LED-Zweigs 03 erfasst wird.
  • In der Verbindungsleitung 10 ist eine Signal-Konditionierung 13 angeordnet, beispielsweise in Form eines Verstärkers. Dadurch, dass die Verbindungsleitung 10 zeitlich nacheinander mit den LED-Zweigen zur Erfassung deren elektrischer Potentiale verbunden wird, benötigt die Schaltungsanordnung nur eine einzige Signalkonditionierung 13.
  • Beispielsweise ist hierzu denkbar, dass die Kontrollelektronik 07 einen Multiplexer umfasst, der beispielsweise die Funktion der Schalter 11 übernimmt und die Verbindungen der Verbindungsleitung 10 mit den LED-Zweigen 03 zyklisch nacheinander herstellt. Grundsätzlich ist ebenso denkbar, dass direkt unter Verzicht auf die Verbindungsleitung 10 die Eingänge eines Multiplexers direkt mit den LED-Zweigen 03 verbindbar sind.
  • Zur Ausfallerkennung einer oder mehrerer LEDs 02 in einem oder in mehreren LED-Zweigen 03 wird der Eingang 09. der Kontrollelektronik 07 zeitlich nacheinander mit jeweils einem LED-Zweig 03 verbunden. Dadurch wird in einem ersten LED-Zweig 03 ein erstes elektrisches Potential erfasst, beispielsweise eingelesen, das dann mit einem in einem zweiten LED-Zweig 03 mit einem dem ersten LED-Zweig 03 identischen Aufbau erfassten zweiten elektrischen Potential verglichen werden kann. Ergibt sich aus dem Vergleich eine Abweichung der Potentiale zweier LED-Zweige 03 um einen vorgegebenen Betrag, kann auf einen Ausfall einer oder mehrerer LEDs 02 in einem der beiden LED-Zweige 03 rückgeschlossen werden.
  • Ausgehend von einer z.B. vorgegebenen Versorgungsspannung der Stromquelle 05 und eines z.B. vorgegebenen Spannungsabfalls der einzelnen LEDs 02 von beispielsweise 2,1 V kann in vorteilhafter Weise ein Potentialsollwert der LED-Zweige 03 z.B. durch Berechnung vorgegeben werden. Mit dem Potentialsollwert können die Potentialistwerten entsprechenden erfassten Potentiale der LED-Zweige 03 verglichen werden. Dadurch ist eine eindeutige Erkennung eines Durchbrands und eines Kurzschlusses sowie eine eindeutige Zuordnung des erkannten Ausfalls zu einem LED-Zweig 03 möglich. Entspricht beispielsweise das in einem ersten LED-Zweig 03 erfasste Potential vorzugsweise abzüglich einer Toleranz einem berechneten Potentialsollwert und ist das Potential eines zweiten LED-Zweigs 03 höher, so kann auf einen Kurzschluss rückgeschlossen werden. Ist das Potential niedriger, kann auf einen Durchbrand rückgeschlossen werden. Wichtig ist hervorzuheben, dass die Verhältnisse auch umgekehrt sein können, je nachdem an welcher Stelle in einem LED-Zweig 03 das Potential abgegriffen wird.
  • Über die Stromzuführung 08 kann die Kontrollelektronik 07 darüber hinaus Kenntnis von der momentanen Versorgungsspannung der Stromquelle 05 stellvertretend für eine Spannung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs haben. Diese Versorgungsspannung oder eine unmittelbar von der Versorgungsspannung abhängige Vergleichsspannung kann als Referenzpotential für einen weiteren Vergleich beispielsweise unter Kenntnis des Spannungsabfalls der überwachten LEDs 02 und der Versorgungsspannung herangezogen werden. Dadurch können die mit höherer Zuverlässigkeit ein Durchbrand und ein Kurzschluss erkannt werden.
  • In der gemeinsamen Stromzuführung 04 kann eine mit der Kontrollelektronik 07 über eine Steuerleitung 14 verbundene Einrichtung 15 angeordnet sein, mit der bei einem erkannten Ausfall die gemeinsame Stromzuführung 04 unterbrochen wird. Dadurch wird die betroffene Leuchtfunktion deaktiviert.
  • Ebenso ist denkbar, dass bei erkanntem Ausfall der betroffene LED-Zweig 03 von der gemeinsamen Stromzuführung 04 getrennt wird, beispielsweise indem die Stromeinstellung 06 des betroffenen LED-Zweigs 03 so geregelt wird, dass kein Strom mehr durch den betroffenen LED-Zweig 03 fließt.
  • Bei erkanntem Ausfall einer oder mehrerer LEDs 02 in einem oder mehreren LED-Zweigen 03 kann die Kontrollelektronik 07 ein Ausfallerkennungssignal ausgegeben, das beispielsweise dazu benutzt werden kann, den Ausfall z.B. in einer Anzeige in oder an einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs zu signalisieren, oder den Ausfall in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs zur späteren Abfrage z.B. im Rahmen einer Inspektion zu hinterlegen.
  • Im Normalbetrieb kann die Stromeinstellung 06 gleichzeitig als Mess- bzw. Referenzwiderstand dienen, an dem das Potential eines LED-Zweigs 03 abgegriffen wird. Bei konstanter Versorgungsspannung ist ein konstanter Spannungsabfall an dem Messwiderstand zu erwarten. Die Kontrollelektronik 07 untersucht alle LED-Zweige 03, ob das gemessene Potential außerhalb eines definierten Intervalls liegt. Wenn eine LED 02 ausfällt, ändert sich das in dem betroffenen LED-Zweig gemessene Potential.
  • Wichtig ist hervorzuheben, dass die Kontrollelektronik grundsätzlich auch in der Lage ist, das Potential eines LED-Zweigs 03 mit einem zu einem früheren Zeitpunkt gemessenen Potential des selben LED-Zweigs zu vergleichen. In diesem Fall entspräche der zweite LED-Zweig, an dem ein zweites Potential abgegriffen bzw. erfasst wird, dem ersten LED-Zweig zu einem späteren Zeitpunkt.
  • Die Erfindung löst das Problem einer Ausfallerkennung sowohl bei Unterbrechung als auch Kurzschluss von Leuchtmitteln, wie etwa LEDs 02, die häufig zu Beleuchtungszwecken in Reihe geschaltet werden. Vor allem eine Kurzschlusserkennung war nach dem Stand der Technik bislang nur äußerst aufwendig möglich. Die Erfindung ist für alle LED-Typen bzw. -Arten ohne Einschränkung auf die Anzahl der verwendeten LEDs anwendbar. Die Schaltungsanordnung 01 ist Robust und zuverlässig. Durch Verwendung einer Kontrollelektronik 07 ist es mit geringem Aufwand möglich, die erfindungsgemäße Ausfallerkennung in LED-Dimmer und verschiedene Kommunikationseinrichtungen in einem Kraftfahrzeug, wie z.B. in einem synchronen Feldbus (LIN; Local Inteconnect Network) oder in einem asynchronen Feldbus (CAN; Controller Area Network) zu integrieren bzw. die Erfindung in einem solchen Umfeld zu verwirklichen.
  • Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von Kraftfahrzeugleuchten gewerblich anwendbar.

Claims (11)

  1. Ausfallerkennung für Leuchtmittel (02) in Kraftfahrzeugleuchten mit mehreren parallelen Zweigen (03) bestehend aus jeweils mindestens einem in Reihe geschalteten Leuchtmittel (02),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein erstes elektrisches Potential in einem ersten Zweig (03) erfasst und mit einem in einem zweiten Zweig (03) mit einem dem ersten Zweig (03) identischen Aufbau erfassten zweiten elektrischen Potential verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Potentiale zweier Zweige (03) um einen vorgegebenen Betrag ein Ausfall erkannt wird.
  2. Ausfallerkennung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Erfassung der Potentiale in den einzelnen Zweigen (03) zeitlich nacheinander erfolgt.
  3. Ausfallerkennung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ausgehend von einer Betriebsspannung und/oder eines Spannungsabfalls der einzelnen Leuchtmittel (02) ein Potentialsollwert der Zweige (03) vorgegeben ist, mit dem die erfassten Potentiale der Zweige (03) verglichen werden.
  4. Ausfallerkennung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zusätzlich ein von der Spannung eines Bordnetzes (05) abhängiges Referenzpotential erfasst wird.
  5. Ausfallerkennung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Referenzpotential wie das Potential eines Zweigs (03) erfasst wird.
  6. Ausfallerkennung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Referenzpotential permanent erfasst wird.
  7. Ausfallerkennung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei erkanntem Ausfall alle Zweige (03) von einer Stromzuführung (04) getrennt werden.
  8. Ausfallerkennung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei erkanntem Ausfall der betroffene Zweig (03) von einer Stromzuführung (04) getrennt wird.
  9. Ausfallerkennung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei erkanntem Ausfall ein Ausfallerkennungssignal ausgegeben wird.
  10. Ausfallerkennung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    lichtemittierende Dioden (LEDs) als Leuchtmittel (02).
  11. Ausfallerkennung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die parallelen Zweige (02) von einer gemeinsamen Stromzuführung (04) gespeist werden.
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