EP2490507B1 - LED-Steuergerät - Google Patents

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EP2490507B1
EP2490507B1 EP11001440.4A EP11001440A EP2490507B1 EP 2490507 B1 EP2490507 B1 EP 2490507B1 EP 11001440 A EP11001440 A EP 11001440A EP 2490507 B1 EP2490507 B1 EP 2490507B1
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EP
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leds
channel
channels
led
control device
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EP11001440.4A
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Jochen Suck
Hussein Baydoun
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Delphi International Operations Luxembourg SARL
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Delphi Technologies Inc
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to an LED control unit, in particular for headlights, via which a plurality of LEDs, that is light emitting diodes, can be controlled channel by channel, wherein in each case a predeterminable maximum number of LEDs in series is switchable. It further relates to an LED lighting system, in particular for headlights, with a plurality of LEDs and such an LED control unit.
  • the light-emitting diodes or LEDs are driven channel by channel, wherein the channels may each comprise a plurality of LEDs connected in series.
  • the channels may each comprise a plurality of LEDs connected in series.
  • LED controllers that can also individually control the LEDs to optimize the illumination and placement of the LEDs in the headlamp. It would be conceivable to switch the LEDs again in series by channel. If the LEDs should also be individually controllable, this could result in the fact that no longer all the associated LEDs are switched on or needed in each channel at the same time. Nevertheless, a respective active channel would always have to provide the energy for all LEDs associated with it, as it has been common practice to short the unneeded LEDs.
  • a common power-free, ie, hard, short circuit with a resistance of substantially 0 ohms would involve the risk of current spikes and damage to the other LEDs. It would be conceivable, instead of a hard short circuit, to provide a soft short circuit with a resistance value> 0 ohm, in which the same electrical power is converted as in a controlled LED. But if several LEDs are deactivated in a respective channel, then the Effectiveness of the entire LED lighting and in particular the relevant control electronics, since for each deactivated LED still required for a driven LED power must be provided in the channel, so no energy is saved. For a particular channel would thus regardless of whether the maximum number of LEDs or only a part of it is required, always the same energy incurred.
  • WO 2008/060469 A2 is an LED control device, in particular for headlamps described, via which a plurality of LEDs channel by channel can be controlled. In each case, a predefinable maximum number of LEDs can be connected in series in the various channels.
  • a comparable LED control unit is in the US 2010/264834 A1 described.
  • the invention has for its object to provide an improved LED control device and an improved LED lighting system of the type mentioned that not only allow variable illumination or variably positionable activation of LEDs, but also ensure the highest possible efficiency.
  • this object is achieved in that it is designed so that the LEDs are at least partially individually controllable and switching elements each variable from channel to channel so switchable that the respective controlled LEDs to a minimum number of channels be bundled and thus in each case the maximum number of series-switchable LEDs is controlled in as many channels.
  • the LEDs can now be efficiently interconnected from channel to channel so that the channels can each be operated with their maximum number of LEDs.
  • additional switching elements are provided, via which the LEDs can be switched to the individual channels or the LEDs are bundled to the most effective number of channels.
  • the same maximum number of LEDs can be connected in series in the different channels.
  • the LED control unit is designed so that no longer required channels can be switched off due to non-controllable LEDs and / or switching to be controlled LEDs on other channels.
  • an LED controller has two channels each with a maximum of eight LEDs, and a first channel is operated with four active LEDs and four inactive LEDs, while the second channel is operated with three active and five inactive LEDs, with the usual short circuits in the first channel contains four short-circuited LEDs and in the second channel even five short-circuited LEDs.
  • both channels would have to be operated with a total of only seven LEDs switched on, while the remaining LEDs would be shorted via resistors.
  • the seven switched-on or activated LEDs which would have to be interconnected to two channels, can now be switched over to the first channel, while the second channel, which is no longer needed, can be switched off.
  • the LED control device can in particular be designed such that a respective respective ranking is assigned to a respective one of the switching elements variably from channel to channel switchable LED in the different channels. This results in a channel bundling of LEDs with fixed channel ranking, in which a respective controlled LED regardless of which channel it is assigned to each, always occupying the same ranking. For example, an LED that occupies position 1 in a respective channel can only be switched back to position 1 of a respective other channel.
  • the LED control unit can also be designed such that a respective LED can be variably switched over from channel to channel via the variable-ranking switching elements within the various channels.
  • a switching of the LEDs from channel to channel is possible, in which the LEDs can additionally also change their position in the respective channel.
  • an LED occupying position 1 in a first channel may be moved to any position of a particular channel another channel can be switched.
  • This also applies to any other LED of a particular channel up to the last of the maximum number of LEDs provided in the channel in question.
  • an LED occupying the position 4 of a first channel can be switched over to any position of a further channel.
  • this fourth position of the first channel engaging LED is switchable to any position of the second channel.
  • said LED can be switched to any position of any other channel.
  • the LED control unit can be designed, for example, so that the LEDs can be controlled via only two channels.
  • the LED control device can in particular also be designed such that the LEDs can be controlled via more than two channels.
  • the LED lighting system according to the invention is characterized in that it comprises a multiplicity of LEDs as well as an LED control device according to the invention.
  • the sole figure of the drawing shows the switching principle of an exemplary embodiment of the LED control device according to the invention with a channel bundling of LEDs with a fixed channel order.
  • the LED controller 10 which may be provided in particular for headlights, a plurality of LEDs 12 channel-controlled.
  • a predeterminable maximum number n of LEDs 12 in series switchable in each case a predeterminable maximum number n of LEDs 12 in series switchable.
  • the LED controller 10 is designed so that the LEDs 12 are also individually controllable and switching elements 14 each variable from channel to channel so switchable that the respective controlled LEDs are bundled to a minimum number of channels and thus in as many channels each the maximum number n of series-connected LEDs 12 is controlled.
  • n of LEDs 12 can be connected in series in the different channels A, B,...
  • the LED controller 10 can now be designed in particular so that no longer required channels can be switched off due to non-actuated LEDs 12 and / or a switch to be controlled LEDs on other channels.
  • the LED controller 10 is designed so that a respective switchable over the switching elements 14 from channel to channel LED 12 in the different channels A, B, ... is assigned in each case the same ranking.
  • the LED control unit 10 is designed, for example, so that the LEDs 12 are only two channels A, B can be controlled. In principle, however, the LEDs 12 can also be controlled via more than two channels.
  • the switching principle of an exemplary embodiment of an LED controller 10 is shown with such channel bundling with a fixed ranking and, for example, an interconnection of LEDs 12 between two channels A, B, wherein the LEDs 12 do not change their position in the channels can.
  • the first LED 12 in the channel A can only be switched to the first LED position in the channel B.
  • the remaining LEDs 12 of a respective channel up to the last LED of the maximum number n of LEDs in the channel can only be switched to the fourth position of the second channel B.
  • a corresponding expansion or expansion can take place, so that For example, the provided on the fourth position of the first channel A LED 12 can be switched to the fourth position of any other channel.
  • the various channels A, B may each comprise a DC / DC converter.
  • B switching elements 16 may be provided.

Landscapes

  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein LED-Steuergerät, insbesondere für Frontscheinwerfer, über das eine Vielzahl von LEDs, das heißt Leuchtdioden, kanalweise ansteuerbar ist, wobei in verschiedenen Kanälen jeweils eine vorgebbare maximale Anzahl von LEDs in Reihe schaltbar ist. Sie betrifft ferner ein LED-Lichtsystem, insbesondere für Frontscheinwerfer, mit einer Vielzahl von LEDs und einem solchen LED-Steuergerät.
  • Bei den derzeit üblichen LED-Steuergeräten werden die Leuchtdioden bzw. LEDs kanalweise angesteuert, wobei die Kanäle jeweils mehrere in Reihe geschaltete LEDs umfassen können. Es besteht ein Bedarf an LED-Steuergeräten, über die die LEDs auch einzeln angesteuert werden können, um die Ausleuchtung und die Anordnung der LEDs im Scheinwerfer zu optimieren. Dabei wäre denkbar, die LEDs wieder kanalweise in Reihe zu schalten. Sollen die LEDs auch einzeln ansteuerbar sein, so könnte dies zur Folge haben, dass nicht mehr in jedem Kanal gleichzeitig sämtliche diesem zugeordneten LEDs eingeschaltet bzw. benötigt werden. Dennoch müsste ein jeweiliger aktiver Kanal stets die Energie für sämtliche diesem zugeordnete LEDs bereitstellen, da es bisher allgemein üblich ist, die nicht benötigten LEDs kurzzuschließen. Ein üblicher leistungsfreier, das heißt harter Kurzschluss mit einem Widerstandswert von im Wesentlichen 0 Ohm würde jedoch die Gefahr von Stromspitzen und einer Beschädigung der anderen LEDs mit sich bringen. Es wäre nun zwar denkbar, anstelle eines harten Kurzschlusses einen weichen Kurzschluss mit einem Widerstandswert > 0 Ohm vorzusehen, in dem die gleiche elektrische Leistung wie in einer angesteuerten LED umgesetzt wird. Sind nun aber in einem jeweiligen Kanal mehrere LEDs deaktiviert, so nimmt die Effektivität der gesamten LED-Beleuchtung und insbesondere der betreffenden Ansteuerelektronik ab, da für jede deaktivierte LED nach wie vor die für eine angesteuerte LED erforderliche Leistung im Kanal erbracht werden muss, also keine Energie eingespart wird. Für einen jeweiligen Kanal würde also unabhängig davon, ob die maximale Anzahl von LEDs oder nur ein Teil davon benötigt wird, stets die gleiche Energie anfallen.
  • In der WO 2008/060469 A2 ist ein LED-Steuergerät, insbesondere für Frontscheinwerfer, beschrieben, über das eine Vielzahl von LEDs kanalweise ansteuerbar ist. Dabei ist in den verschiedenen Kanälen jeweils eine vorgebbare maximale Anzahl von LEDs in Reihe schaltbar.
  • Ein vergleichbares LED-Steuergerät ist in der US 2010/264834 A1 beschrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes LED-Steuergerät sowie ein verbessertes LED-Lichtsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, die nicht nur eine variable Ausleuchtung bzw. variabel positionierbare Aktivierung von LEDs gestatten, sondern gleichzeitig auch einen möglichst hohen Wirkungsgrad gewährleisten.
  • Bezüglich des LED-Steuergeräts wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es so ausgeführt ist, dass die LEDs zumindest teilweise auch einzeln ansteuerbar und über Schaltelemente jeweils variabel von Kanal zu Kanal so umschaltbar sind, dass die jeweils angesteuerten LEDs auf eine minimale Anzahl von Kanälen gebündelt werden und damit in möglichst vielen Kanälen jeweils die maximale Anzahl von in Reihe schaltbaren LEDs angesteuert wird.
  • Aufgrund dieser Ausbildung ist nicht nur eine variable Ausleuchtung bzw. variabel positionierbare Aktivierung der LEDs möglich, es ist gleichzeitig auch ein relativ hoher Wirkungsgrad des gesamten LED-Steuergeräts bzw. des gesamten LED-Lichtsystems sichergestellt.
  • Die LEDs können nunmehr effizient von Kanal zu Kanal so verschaltet werden, dass die Kanäle jeweils mit deren maximalen Anzahl von LEDs betrieben werden können. Dazu sind zusätzliche Schaltelemente vorgesehen, über die die LEDs auf die einzelnen Kanäle umschaltbar sind bzw. die LEDs auf die effektivste Kanalanzahl gebündelt werden. Durch diese Kanalbündelung der LEDs wird der Wirkungsgrad des gesamten LED-Steuergeräts, das mehrere Kanäle umfassen kann, um ein Vielfaches gesteigert, da nicht benötigte Kanäle, die andernfalls nur wenige LEDs versorgen müssten, infolge einer solchen Kanalbündelung einfach abgeschaltet werden können.
  • Bevorzugt ist in den verschiedenen Kanälen jeweils dieselbe maximale Anzahl von LEDs in Reihe schaltbar.
  • Von Vorteil ist insbesondere, wenn das LED-Steuergerät so ausgeführt ist, dass aufgrund nicht anzusteuernder LEDs und/oder einer Umschaltung anzusteuernder LEDs auf andere Kanäle nicht mehr benötigte Kanäle abschaltbar sind.
  • Besitzt ein LED-Steuergerät beispielsweise zwei Kanäle mit jeweils maximal acht LEDs und wird ein erster Kanal mit vier aktiven LEDs und vier inaktiven LEDs betrieben, während der zweite Kanal mit drei aktiven und fünf inaktiven LEDs betrieben wird, so wären mit den bisher üblichen Kurzschlüssen im ersten Kanal vier kurzgeschlossene LEDs und im zweiten Kanal sogar fünf kurzgeschlossene LEDs enthalten. Entsprechend der bisher üblichen Steuergerätephilosophie müssten nun beide Kanäle mit insgesamt nur sieben eingeschalteten LEDs betrieben werden, während die restlichen LEDs über Widerstände kurzzuschließen wären. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung können nun beim genannten Ausführungsbeispiel die sieben eingeschalteten bzw. angesteuerten LEDs, die bisher auf zwei Kanäle verschaltet sein müssten, auf den ersten Kanal umgeschaltet werden, während der nicht mehr benötigte zweite Kanal abgeschaltet werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann das LED-Steuergerät insbesondere so ausgeführt sein, dass einer jeweiligen über die Schaltelemente variabel von Kanal zu Kanal umschaltbaren LED in den verschiedenen Kanälen jeweils eine gleiche Rangordnung zugeordnet ist. Es ergibt sich somit eine Kanalbündelung von LEDs mit fester Kanalrangordnung, bei der eine jeweilige angesteuerte LED unabhängig davon, welchem Kanal sie jeweils zugeordnet wird, stets dieselbe Rangordnung einnimmt. So kann beispielsweise eine LED, die in einem jeweiligen Kanal die Position 1 einnimmt, jeweils nur wieder auf die Position 1 eines jeweiligen anderen Kanals umgeschaltet werden.
  • Gemäß einer alternativen Variante kann das LED-Steuergerät jedoch auch so ausgeführt sein, dass eine jeweilige LED über die Schaltelemente mit variabler Rangordnung innerhalb der verschiedenen Kanäle variabel von Kanal zu Kanal umschaltbar ist.
  • Bei der sich hierbei ergebenden Kanalbündelung von LEDs mit variabler Kanalrangordnung ist ein Umschalten der LEDs von Kanal zu Kanal möglich, bei dem die LEDs zusätzlich auch noch ihre Position im jeweiligen Kanal ändern können. So kann beispielsweise eine die Position 1 in einem ersten Kanal einnehmende LED auf jede beliebige Position eines jeweiligen weiteren Kanals umgeschaltet werden. Dies gilt auch für jede beliebige andere LED eines jeweiligen Kanals bis zur letzten der im betreffenden Kanal vorgesehenen maximalen Anzahl von LEDs. So kann beispielsweise eine die Position 4 eines ersten Kanals einnehmende LED auf eine beliebige Position eines weiteren Kanals umgeschaltet werden. Beispielsweise bei einem Zweikanalsystem ist diese die vierte Position des ersten Kanals einnehmende LED auf eine beliebige Position des zweiten Kanals umschaltbar. Bei einem Mehrkanalsystem kann die genannte LED auf eine beliebige Position eines beliebigen weiteren Kanals umgeschaltet werden.
  • Das LED-Steuergerät kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass die LEDs über nur zwei Kanäle ansteuerbar sind. Das LED-Steuergerät kann jedoch insbesondere auch so ausgeführt sein, dass die LEDs über mehr als zwei Kanäle ansteuerbar sind.
  • Das erfindungsgemäße LED-Lichtsystem zeichnet sich dadurch aus, dass es eine Vielzahl von LEDs sowie ein erfindungsgemäßes LED-Steuergerät umfasst.
  • Die einzige Figur der Zeichnung zeigt das Schaltprinzip einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen LED-Steuergeräts mit einer Kanalbündelung von LEDs mit fester Kanalrangordnung.
  • Über das LED-Steuergerät 10, das insbesondere für Frontscheinwerfer vorgesehen sein kann, ist eine Vielzahl von LEDs 12 kanalweise ansteuerbar. Dabei ist in den verschiedenen Kanälen A, B, ... jeweils eine vorgebbare maximale Anzahl n von LEDs 12 in Reihe schaltbar.
  • Das LED-Steuergerät 10 ist so ausgeführt, dass die LEDs 12 auch einzeln ansteuerbar und über Schaltelemente 14 jeweils variabel von Kanal zu Kanal so umschaltbar sind, dass die jeweils angesteuerten LEDs auf eine minimale Anzahl von Kanälen gebündelt werden und damit in möglichst vielen Kanälen jeweils die maximale Anzahl n von in Reihe schaltbaren LEDs 12 angesteuert wird.
  • In den verschiedenen Kanälen A, B, ... kann jeweils dieselbe maximale Anzahl n von LEDs 12 in Reihe schaltbar sein.
  • Das LED-Steuergerät 10 kann nun insbesondere so ausgeführt sein, dass aufgrund nicht anzusteuernder LEDs 12 und/oder einer Umschaltung anzusteuernder LEDs auf andere Kanäle nicht mehr benötigte Kanäle abschaltbar sind.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das LED-Steuergerät 10 so ausgeführt, dass einer jeweiligen über die Schaltelemente 14 variabel von Kanal zu Kanal umschaltbaren LED 12 in den verschiedenen Kanälen A, B, ... jeweils dieselbe Rangordnung zugeordnet ist.
  • Das LED-Steuergerät 10 ist beispielsweise so ausgeführt, dass die LEDs 12 nur über zwei Kanäle A, B ansteuerbar sind. Grundsätzlich können die LEDs 12 jedoch auch über mehr als zwei Kanäle ansteuerbar sein.
  • Im vorliegenden Fall ergibt sich eine Kanalbündelung von LEDs 12 mit fester Kanalrangordnung.
  • In der einzigen Figur der Zeichnung ist das Schaltprinzip einer beispielhaften Ausführungsform eines LED-Steuergeräts 10 mit einer solchen Kanalbündelung mit fester Rangordnung und beispielsweise einer Verschaltung von LEDs 12 zwischen zwei Kanälen A, B wiedergegeben, wobei die LEDs 12 ihre Position in den Kanälen nicht verändern können. Es kann also beispielsweise die erste LED 12 im Kanal A nur in die erste LED-Position im Kanal B umgeschaltet werden. Dies gilt auch für die restlichen LEDs 12 eines jeweiligen Kanals bis zur letzten LED der maximalen Anzahl n von LEDs im Kanal. So kann beim vorliegenden Zweikanalsystem beispielsweise die auf der vierten Position des ersten Kanals A vorgesehene LED 12 nur auf die vierte Position des zweiten Kanals B umgeschaltet werden. Bei einem Mehrkanalsystem mit mehr als zwei Kanälen kann eine entsprechende Aufweitung bzw. Ausdehnung erfolgen, sodass beispielsweise die auf der vierten Position des ersten Kanals A vorgesehene LED 12 auf die vierte Position eines beliebigen anderen Kanals umgeschaltet werden kann.
  • Die verschiedenen Kanäle A, B können jeweils einen DC/DC-Wandler umfassen.
  • Zur Zu- bzw. Abschaltung eines jeweiligen Kanals A, B können Schaltelemente 16 vorgesehen sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    LED-Steuergerät
    12
    LED, Leuchtdiode
    14
    Schaltelement
    16
    Schaltelement

Claims (8)

  1. LED-Steuergerät (10), insbesondere für Frontscheinwerfer, über das eine Vielzahl von LEDs (12) kanalweise ansteuerbar ist, wobei in verschiedenen Kanälen (A, B) jeweils eine vorgebbare maximale Anzahl (n) von LEDs (12) in Reihe schaltbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das led-steuergerät (10) so ausgeführt ist, dass die LEDs (12) zumindest teilweise auch einzeln ansteuerbar und über Schaltelemente (14) jeweils variabel von Kanal zu Kanal so umschaltbar sind, dass die jeweils angesteuerten LEDs (12) auf eine minimale Anzahl von Kanälen gebündelt werden und damit in möglichst vielen Kanälen jeweils die maximale Anzahl (n) von in Reihe schaltbaren LEDs (12) angesteuert wird.
  2. LED-Steuergerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in den verschiedenen Kanälen (A, B) jeweils dieselbe maximale Anzahl (n) von LEDs (12) in Reihe schaltbar ist.
  3. LED-Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es so ausgeführt ist, dass aufgrund nicht anzusteuernder LEDs (12) und/oder einer Umschaltung anzusteuernder LEDs (12) auf andere Kanäle nicht mehr benötigte Kanäle abschaltbar sind.
  4. LED-Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es so ausgeführt ist, dass einer jeweiligen über die Schaltelemente (14) variabel von Kanal zu Kanal umschaltbaren LED (12) in den verschiedenen Kanälen (A, B) jeweils eine gleiche Rangordnung zugeordnet ist.
  5. LED-Steuergerät nach einem Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es so ausgeführt ist, dass eine jeweilige LED (12) über die Schaltelemente (14) mit variabler Rangordnung innerhalb der verschiedenen Kanäle (A, B) variabel von Kanal zu Kanal umschaltbar ist.
  6. LED-Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es so ausgeführt ist, dass die LEDs (12) über zumindest zwei Kanäle (A, B) ansteuerbar sind.
  7. LED-Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es so ausgeführt ist, die LEDs (12) über mehr als zwei Kanäle ansteuerbar sind.
  8. LED-Lichtsystem, insbesondere für Frontscheinwerfer, mit einer Vielzahl von LEDs (12) und einem LED-Steuergerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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