WO2012175288A1 - Treiberanordnung und verfahren zur detektion eines fehlerzustandes einer leuchteinheit - Google Patents

Treiberanordnung und verfahren zur detektion eines fehlerzustandes einer leuchteinheit Download PDF

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WO2012175288A1
WO2012175288A1 PCT/EP2012/060045 EP2012060045W WO2012175288A1 WO 2012175288 A1 WO2012175288 A1 WO 2012175288A1 EP 2012060045 W EP2012060045 W EP 2012060045W WO 2012175288 A1 WO2012175288 A1 WO 2012175288A1
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strand
control value
strands
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PCT/EP2012/060045
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Werner Schögler
Manfred Pauritsch
Stefan Wiegele
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Ams Ag
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    • 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]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/52—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits in a parallel array of LEDs
    • 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]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices

Definitions

  • the invention relates to a driver arrangement for a lighting unit, to a lighting arrangement with such a driver arrangement, and to a method for detecting a fault condition of a lighting unit.
  • illumination units are widely used, in which are used as lighting means lichtemit ⁇ animal diodes, LEDs.
  • ⁇ which such light units used as backlight for flat panel displays on LCD or TFT base.
  • driver arrangements are provided which regulate the current and voltage to the lighting unit.
  • a lighting unit has a plurality of strings of series-connected LEDs, in each of which a controlled current source is provided which can determine the current through the series connection of the diodes.
  • all strings are supplied with the same operating voltage, which is provided, for example, by a switched-mode voltage converter.
  • Lighting unit it may also be necessary to provide additional, ex ⁇ ternal components, which the possible high measuring ⁇ voltage at said measuring points to a voltage level which can be processed by the driver arrangement.
  • a lighting unit in which a fault condition is potentially to be detected has a multiplicity of strands.
  • Each strand of the lighting unit has a series circuit of light emitting diodes and a current source having a first and a second terminal, where ⁇ in the series connection of diodes between a supply voltage input of the light unit and the first terminal of the power source is connected and the second on - Connection of the power source is connected via a resistor element to a reference potential terminal.
  • the lichtemittie ⁇ - generating diodes are for example conventional LEDs or laser diodes. Both in normal operation and upon detection of a potential fault condition, an output voltage of a voltage converter can be set via a control value be ⁇ relationship, a control signal which is provided to the Leuchtein ⁇ integral to the supply voltage input.
  • measured values are recorded, to a PO based on the measured values and is imputed ⁇ control values or control signals be detected in one or more of the strands.
  • the measured values correspond for example to the respective voltage drop across the resistance element of the string. Due to the measurement at the second terminal of the current source, an analysis can be carried out with reduced effort, irrespective of a possible higher or too high voltage at the first terminal of the current source, as to whether a fault condition exists in one of the strings.
  • the two ⁇ te connection of the respective power sources can therefore be referred to as a current measuring terminal.
  • a driver assembly for a lighting unit as described above comprises a control unit.
  • the control unit is arranged to generate from a set in the control unit each control value, a corresponding control signal for a voltage converter, which is configured to provide on the basis of the control signal a from ⁇ output voltage at the supply voltage input of the lighting unit.
  • the control unit is also designed to record a measured value at each of the second terminals of the current sources, and to store one of the set control values for each string on the basis of the detected measured values. Furthermore, the control unit is set up to detect on the basis of the stored control values whether an error condition exists in one of the strands.
  • the set control value can be stored together with the measured value when a specific reading is present, or a measured reading can be stored along with a particular set control value as a result of the setting.
  • the measurement at the second terminals of the current sources or at a connection point between the current source and the resistance element can be done with little effort and without the need for further circuit-related elements, for example for voltage protection.
  • control unit is set up to detect on the basis of the stored control values whether one or more diodes are electrically bridged in one of the strings, in particular are bridged with low resistance, and / or are short-circuited. For example, it can therefore be detected whether there is a short-circuit situation in one or more of the strings, which could jeopardize the operational safety of the lighting unit or of the driver arrangement.
  • the affected string can be deactivated, for example, by the driver arrangement, while the remaining strings can continue to be operated without an error condition.
  • control unit is Haut- directed to adjust the control value variable on the basis of the measured values for each strand of a line condition of the strand for the set control value to ermit ⁇ stuffs, and on the basis of detected conduction states for to detect at least two different control values, whether in one of the strands an error condition exists.
  • the conduction state is defined, for example, by whether there is a current flow through the strand or not, or whether an electrical conduction takes place in the strand or not.
  • the control unit is, for example, adapted to determine the conduction state of the strand by a comparison of the detected at the second terminal of the power source of the strand measured ⁇ value with a condition reference value.
  • the driver assembly or the control unit includes one or more comparators, which fed the measured value of each strand and the condition reference value ⁇ the.
  • the control unit sets two or more different control values, which lead to different output voltages of the voltage converter, which are applied to the supply voltage input of the lighting unit.
  • the corresponding line state can be determined on each line based on the detected measured value.
  • control unit is adapted to STEU ⁇ Erwert in several steps phased out, and mittein to ER based on the erstoff for the set control values ⁇ th line states for each strand of the control value for the conduction state of the string changes to a Change control value for the strand to get. Furthermore, the control unit is set up to detect on the basis of the change control values whether an error condition exists in one of the strands.
  • the setting of the control values takes place, for example, in increments which increase in value or, alternatively, in steps decreasing in terms of value, but in each case preferably with a monotone gradient.
  • the conduction state of the string for example, for each set control value and for each strand in each case determined and checked whether differs the Kirszu ⁇ was a strand of the adjusted tax value of the lead state for the last set control value un ⁇ . If such a line state change rela ⁇ hung, a line status change is de- tektiert in a string, the currently set control value or the last set control value is stored as a change control value for the strand.
  • a detecting whether a Tokyozu ⁇ stood in a train is present is carried out for example by ei ⁇ NEN comparison of the individual changing control values of the strands.
  • control unit is set up here to determine an extreme value of the change control values, that is to say a maximum value or a minimum value, and to detect a fault condition in a string, if one Deviation between the change control value of this strand and the extreme value is greater than a change threshold. If the strands are error-free, it can be expected that the change control values will be within a certain range, for example as a result of manufacturing tolerances
  • control unit in which the control unit is set up to variably set the control value, and to determine a line state of the line for the set control value on the basis of the detected measured values for each line, the control unit is also set to set the control value to one set the first control value and to determine the line state of the string for the first control value for each strand, and set the control value to a second control value and to determine the line state of the strand for the second control value for each strand.
  • the control unit is further configured to detect a fault condition in a string when the conduction state of that strand for the first control value is equal to the conduction state of that strand for the second control value.
  • the first control value is chosen such that, as expected, all strands have the same conduction state, for example all strands are in an electrically conductive state.
  • the second control value is selected for play ⁇ such that such strands, in which there is no error condition, for the second control value a revised line state, for example, have a non-conductive state ⁇ .
  • one of the strings shows no change in its conduction state between the first and second control values, it can be assumed that there is a fault condition in this string, so that an error condition for this string is detected by the control unit.
  • the first control value is for example selected from a usual loan work area for the operation of the light unit, in which a sufficient for the activation of the strands clamping ⁇ voltage is provided to the supply voltage input of the lighting unit.
  • the second control value is provided for a clamping ⁇ voltage of the voltage converter, which is lower than the output voltage for the first control value, said second, lower output voltage is selected, for example, that it is not expected to be suitable for a sufficient power supply during operation of the lighting unit ,
  • control unit is set up to activate the current source of the string for each string and to deactivate the current sources of the other strings, to set the control value such that the measured value on the string with the activated current source reaches a predetermined value, and store the control value set for the strand with the activated current source.
  • the control unit is also set up to detect on the basis of a comparison of the stored control values whether an error condition exists in one of the strands.
  • the current sources in the strings can be adjusted or regulated by a control voltage, for example. so that such a power source can be Deak tivated ⁇ for example, in that no control voltage is supplied to the power source.
  • a control voltage for example.
  • On the basis of the measured value of the respective single strand activated to regulate the output voltage of the voltage converter is carried out by varying the generated from the control unit of the STEU ⁇ erwerts, to control the clamping ⁇ voltage transformer. Due to manufacturing tolerances in the diodes, deviations may occur between the individual strings, which output voltage must be set in order to achieve the predetermined value for the measured value at the second terminal. However, such a deviation usually moves within previously known limits, so that an excessive deviation of the control value to be set points to a fault condition in the affected line.
  • control unit is adapted to determine a ⁇ Ex tremwert the stored control values, so to detect, for example, a minimum value or a maximum value, and a fault condition in a train when a deviation between the stored value of this control.
  • Strand and the extreme value is greater than an activation ⁇ threshold value.
  • a further embodiment relates to a lighting arrangement with a driver arrangement according to one of the previously described described embodiments, as well as with a lighting unit as described above and with a voltage converter, which is adapted to provide on the basis of a control signal output from the driver arrangement, an output voltage to the supply voltage input of the lighting unit.
  • a further embodiment relates to a method for detecting an error state of a lighting unit according to the previously described type.
  • at least two control values are set in succession and a control signal for a voltage converter, which is set up, is generated from a respectively set control value the base of the Steuersig ⁇ Nals provide an output voltage to the supply voltage input of the lighting unit.
  • a measured value is detected at each of the second terminals of the current sources. For each ⁇ the strand of one of the set control values on the basis of the measured values is stored, and based on the stored control values is detected whether one of the strands in a fault condition exists.
  • a variable setting of the control value, a determination for each ⁇ the strand, a conduction state of the train for the Lucas- set control value on the basis of the detected measurement values, and detecting on the basis of determined Kirszu- further carried stands for at least two different control values, whether there is an error condition in one of the strings.
  • the current source of the string is activated for each string and the current sources of the other strings are deactivated.
  • the control value is set such that the measured value on the string reaches a predetermined value with the activated current source.
  • the control value set for the string with the activated current source is stored, and based on a comparison of the stored control values, it is detected whether an error condition exists in one of the strings.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a driver arrangement
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a lighting arrangement with a driver arrangement
  • FIG. 3 shows a first exemplary signal-time diagram of FIG
  • Figure 4 shows a second exemplary signal-time diagram of
  • FIG. 1 shows an embodiment of a driver unit 100 for a lighting unit not shown here.
  • the drive unit 100 includes, among other things, a control unit 110 which includes a test block 111, multiplexers 113, 114, a current output digital-to-analog converter IDAC 116, a control block NxGC 118, a digital feedback loop processing block 120, and DFL a comparator block 122 with comparators 123, 124, 125, 126.
  • the driver arrangement 100 has a control register REG 128, which is coupled to the control block 118 via the multiplexer 114.
  • An output of the digital-to-analog converter 116 is coupled to a voltage control output 130.
  • the control block 118 is over n separate lines with corresponding
  • n measuring ⁇ inputs 150, 152 are further connected to inverting inputs of n separate comparators 123, 124, 125, 126, which are only partially shown for reasons of clarity.
  • the comparators 123, 124, 125, 126 are connected at their respective non-inverting input to a terminal for supplying a state reference value VTH.
  • the outputs of the comparators are routed via an n-fold line to the test block 111.
  • the control block 118 has its output side connected to the processing block 120 via a return Kopp ⁇ lung line, wherein a control signal FBen to the test block 111 and an input of multiplexer 113 supplies, particularly in digita ⁇ ler form.
  • a second input of the multiplexer 113 is supplied by the test block 111 with a control value IC, wherein depending on a first selection signal BIST1 either the control value FBIN or the control value IC as a digital signal to the digital-to-analog converter 116 for conversion into an analog current signal on Voltage control output 130 is delivered.
  • An input of the second multiplexer 114 is connected to the Steue ⁇ approximation register 128, while the second input from the test block 111 with a control signal is supplied FBen.
  • the multiplexer 114 is controlled via a second selection signal BIST 2, which is also provided by the test block 111.
  • the signal output by the second multiplexer 114 is an n-fold signal, corresponding to the number of current control outputs 140, 142 or the measurement inputs 151, 152.
  • the driver arrangement 100 sends a control signal to a voltage converter via the digital / analog converter 116 to adjust the output voltage of this voltage converter.
  • the output voltage is used to power a lighting unit with multiple strands of light emitting diodes.
  • Control values for the digital-to-analog converter are provided in conventional operation by processing block 120 via signal FBIN.
  • the strands each comprise a controlled current source, which is carried Steue ⁇ control via provided by the control block 118 to the current control outputs 141, 142 signals.
  • a regulation of these control signals for the current sources takes place on the basis of measuring signals, which are detected at the measuring inputs 150, 152.
  • the multiplexer 113, 114 can be switched via the test block 111, so that the control signals IC or FBEN supplied by the test block 111 are supplied to the digital-to-analog converter 116 or the control block 118.
  • measured values are recorded at the measuring inputs 150, 152 in the test mode, processed via the comparator block 122, and sent to the test block 111 for further analysis.
  • FIG. 2 shows an illumination assembly having a driver arrangement 100 in accordance with the figure 1.
  • the Be ⁇ lighting arrangement comprising a switched-powered voltage converter SMPS 210, a control unit SMPS CTRL 220 for the voltage converter and a lamp unit LU 230.
  • the voltage converter 210 comprises a supply voltage input 211 on, to which an input voltage can be fed.
  • a coil 212 is connected, which at its second terminal via a switch 213 and a
  • Resistor element 214 is connected to a reference potential terminal and via a diode 215 to the voltage output 216 of the voltage converter 210. On the cathode side are on the diode 215 is a series circuit of two resistance elements 217, 218 and connected in parallel to this series connection capacitor 219 connected.
  • the control unit 220 has a pulse width modulator PWM 222 and a feedback block FB 224. One terminal of the feedback block 224 is connected to a connection node between the switch 213 and the resistance element 214, while the second terminal of the feedback element 224 is connected to a connection node between the resistance elements 217, 218.
  • the pulse width modulator 222 is supplied on the input side via a clock signal CLK and an output signal of the feedback block 224.
  • the pulse width modulator controls 222 the opening state of the switch 213.
  • the clocked-operated clamping ⁇ voltage transformer 210 and associated control unit 220 is in a known manner in a so-called boost mode, a voltage conversion of the input voltage at the voltage input 211 to an output voltage at the voltage output 216 performed.
  • connection node of the resistance elements 217, 218 is connected to the voltage control output 130 of the driver arrangement 100, wherein the magnitude of the current drawn by the digital-to-analog converter 116 can be used to control a level of the output voltage at the voltage output 216.
  • This output voltage is supplied to a supply voltage input 231 of the lighting unit 230 and serves to supply voltage to the several, in particular n, strings 240, 250, 260 of the lighting unit 230.
  • Each of the strings 240, 250, 260 comprises a series connection of light-emitting diodes 242, 252, 262, which in particular formed as LEDs are.
  • the series circuits 242, 252, 262 are each connected to a reference potential terminal via a current source 243, 253, 263 designed as a MOS transistor and a series-connected resistance element 245, 255, 265.
  • the control inputs of the transistors 243, 253, 263 are connected to the n current control outputs 140, 142 of the driver arrangement 100.
  • the second terminals 246, 256, 266 of the current sources or of the transistors 243, 253, 263 are connected to the n measuring inputs 151, 152 of the driver arrangement 100.
  • the second terminals 246, 256, 266 simultaneously form ei ⁇ NEN node between the transistors 243, 253, 263 and the resistive elements 245, 255, 265.
  • the second terminals 246, 256, 266 serve for example as Strommessanschlüs ⁇ se.
  • the voltage drop is too small across one of the resistance elements 245, 255, 265, the gate voltage at the corresponding transistor is turned on until the desired voltage is established.
  • the gate is no longer possible, via a feedback to the processing block 120, a request to increase the output voltage of the voltage converter, in particular by increasing the current drawn by the digital-to-analog converter 116 current.
  • the regulation is thus carried out in two stages, for example.
  • the illustrated arrangement, in particular the driver assembly 100 is capable of detecting whether one of the strands 240, 250, 260 an error condition exists, insbesonde ⁇ re whether bridged in one of the series circuits 242, 252, 262 one or more diodes low impedance and / or are shorted ⁇ sen.
  • a respective converter 116 set at the input of the digital-to-analog control value can be evaluated together with the resulting at this control value Measured value at terminals 246, 256, 266, determine to irregularities ⁇ a to a fault condition in the strands 240, 250, 260 indicate.
  • FIG. 3 shows a first exemplary signal-time diagram in which signals of the driver arrangement 100 or of the control unit 110 are illustrated.
  • the control value IC as an input value for the digital to analog converter 116 from the value 0, for example, in ler steps so that the output voltage U of the voltage converter 210 continuously increased.
  • the low to ⁇ floppy output voltage U of the voltage converter 210 no conduction takes place because of the necessary forward voltage of the diode, so that the measured values to the second to ⁇ circuits 246, 256, 266 of the current sources 243, 253, go 263 to 0 and thus smaller as the state reference value VTH.
  • the pipeline-states Cl, C2, C3, Cn can thus the n strands 240, 250, 260 and ER- construed to time To determined to be non-conductive ⁇ the.
  • the continuous increase in the control ⁇ value Ic is the output voltage U of the voltage converter risen so far ⁇ 210 that the line state in one of the Cl Strands from non-conductive to conductive changes.
  • the entspre ⁇ accordingly for set value control IC can be saved for the betroffe ⁇ nen strand as a change in tax base.
  • the conduction states of C2, C3, Cn change at the time points t3, t4, t5, which in turn result entspre ⁇ sponding change control values with the control values respectively set IC.
  • the maximum ⁇ nde ⁇ approximate control value of the control values previously acquired and stored can be determined which is present in 9F relationship ⁇ as A0.
  • the deviations of the change control values of the individual strings from the maximum determined change control value can be calculated, resulting in a difference ⁇ 1 for the line with the line state Cl and a difference ⁇ 2 for the line with the line state C2, for example. Due to different Ferti ⁇ supply deviations of the LEDs, particularly with respect to the forward voltage there may be slight variations in the total minimum forward voltage. However, these deviations can be distinguished from larger deviations resulting from a short circuit or bridging of diodes in one of the strings.
  • a change threshold can be set TH1, which is a maximum deviation from the largest change of control value zugelas ⁇ sen, reindeer order to be detected no error condition in the strand.
  • TH1 a maximum deviation from the largest change of control value zugelas ⁇ sen, reindeer order to be detected no error condition in the strand.
  • FIG. 4 shows a further signal-time diagram, which is based on a modification of the method described in FIG. Siert.
  • the control value IC for example, a control value is selected, in which such a high output voltage u of the voltage converter 210 results, in which usually all strands have a conductive line ⁇ state.
  • the control value is subsequently reduced step by step until the last of the strands has changed its conduction state from conducting to non-conducting.
  • the line state is again detected via the comparator block 122 by means of the comparison of the state reference value VTH. Accordingly, change at the times tO, tl, t2 the
  • the control values are stored at the change points of time as a change control values for the jewei ⁇ time strand to determine conclusively from the ge Boulevard ⁇ th changing control values of the maximum change control value.
  • the deviation of the individual change control values from the maximum control value determines whether an error condition exists in one of the strands.
  • a change threshold value TH2 is defined within which no fault condition is determined for the respective strings, for example for the string with the line condition Cn and the deviation ⁇ 2.
  • the deviation ⁇ 1 which is greater than the change Threshold TH2 is, which is why a Starbuckszu ⁇ stand, in particular a short circuit on one or more of the diodes is detected for this strand.
  • FIG. 5 shows a further signal-time diagram, which is based on a further exemplary embodiment of a method for detecting a fault condition with the driver arrangement 100 or the control unit 110.
  • the test block 111 initially sets a first control value, here the value C5, which corresponds, for example, to a normal operating point voltage for the lighting unit 230.
  • a first control value here the value C5
  • C5 which corresponds, for example, to a normal operating point voltage for the lighting unit 230.
  • Erwert ⁇ for this set STEU first the various line states Cl, C2, C3, Cn of the strands 240, 250, 260 determined.
  • a conducting state is determined for all line states C1, C2, C3, Cn.
  • control value IC is set by the test block 111 to a second control value, in the present case the value Bl, which corresponds to a lower voltage U.
  • Control value is selected, for example, such that the resulting output voltage of the voltage converter 210 leads to a non-conductive state in fault-free strings.
  • the corresponding line state C1, C2, C3, Cn is again determined for each of the strings 240, 250, 260.
  • Sig ⁇ nalverlauf there is a change for the conduction states C2, C3, Cn of the non-conductive state, so that accuracy can be assumed for the respective strands, so no error condition is detected.
  • the line condition ⁇ Cl remains even after the settling time TS in the conducting state, so that the conduction state of the associated strand supply for the first control value is equal to the conduction state of this strand for the second control value. Due to the lack of change in the line state, an error state, in particular a short circuit via one or more diodes of the string is therefore detected for the associated strand.
  • the detection can be carried out in a shorter time by the test carried out in one step.
  • the settling time ts results, for example, from the time required by the voltage converter 210 to set the voltage set with the second control value.
  • FIG. 6 shows a further signal-time diagram, which is based on an embodiment of a method for detecting a fault condition with the driver arrangement 100 or the control unit 110. This will be during a
  • Test phase TT successively activates the current sources 243, 253, 263 of the present eight different strands, while the other strands are disabled.
  • the activation for example, via the control signal of the test FBen ⁇ blocks 111, which is passed through multiplexer 114 to the control block 118th
  • no voltage is conducted to the corresponding gate terminals or control terminals of the transistors.
  • Current source is a conventional voltage control performed as in the working mode.
  • voltage regulation is carried out by the control block 118 by evaluating the measured values at the measuring input concerned until the measured value reaches a predetermined value.
  • a control value for each of the strands in the respectively steady state results, which represents a suitable voltage U for this strand.
  • the control values stored for the individual strands are compared with one another in order to detect a possible fault condition in one of the strands.
  • an extreme value in particular a maximum value, is determined from the stored control values, as well as the deviation of the stored control values for each of the strands from this extreme value.
  • the deviations result in a defect-free strand, for example, again due to production-related differences in the forward voltage of Diodes. Larger deviations, however, indicate that one or more diodes are short-circuited or low-resistance bridged.
  • the test methods described in connection with FIGS. 3 to 6 can alternatively be carried out.
  • the choice of procedures can be made dependent on whether a pure test operation outside of the regular operation of the lighting unit is performed or whether to perform a test in health ⁇ zen test phases during regular operation.
  • the embodiments of the driver arrangement 100 described are characterized by little additional expense of circuitry, since in particular the control of the voltage converter ⁇ and the control of the current sources of the individual strands are in any case necessary for the normal operation of themaschineeranord ⁇ voltage.
  • an error is evaluated by evaluating a voltage at the terminals 246, 256, 266, ie the source terminals of the current sources 243, 253, 263 formed as MOS transistors. Accordingly, a voltage evaluation at the drain terminals can be performed the transistors 243, 253, 263 are dispensed with, where usually a higher voltage can be ⁇ as they can be evaluated directly, ie without the use of additional circuit parts. Likewise, Terne diodes are dispensed with, which detect via comparators as highest occurring voltage in the illumination unit 230.
  • the described embodiments of the driver arrangement are also independent of whether, as shown here, MOS transistors as current sources or
  • Bipolar transistors or other known Stromettinschal ⁇ tions are used as power sources.
  • the zugehö--engine control unit 220 only serve as an example of a controlled by the driver arrangement voltage source for supplying the light emitting unit 230.
  • An alternative From ⁇ design of such a voltage source or egg ⁇ nes voltage converter can readily with the beriane- NEN driver arrangement can be used, as long as a control of the voltage level via the driver arrangement is possible.
  • another element instead of the digital-to-analog converter with current output, another element can also be used which converts the control value set in the driver arrangement into a control signal for the current transformer. It is also possible that a current transformer is set directly by the control value with respect to its output voltage.

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Eine Treiberanordnung (100) für eine Leuchteinheit (230) weist eine Steuereinheit (110) auf. Die Leuchteinheit (230) umfasst eine Vielzahl von Strängen (240, 250, 260), bei denen jeder Strang eine Serienschaltung (242, 252, 262) von lichtemittierenden Dioden und eine Stromquelle (243, 253, 263) mit einem ersten und einem zweiten Anschluss (246, 256, 266) aufweist, wobei die Serienschaltung (242, 252, 262) von Dioden zwischen einen Versorgungsspannungseingang (231) der Leuchteinheit (230) und den ersten Anschluss der Stromquelle (243, 253, 263) geschaltet ist und der zweite Anschluss (246, 256, 266) der Stromquelle über ein Widerstandselement (245, 255, 265) mit einem Referenzpotenzialanschluss verbunden ist. Die Steuereinheit (110) ist eingerichtet, aus einem jeweils eingestellten Steuerwert ein Steuersignal für einen Spannungswandler (210) zu erzeugen, welcher eingerichtet ist, auf der Basis des Steuersignals eine Ausgangsspannung an dem Versorgungsspannungseingang (231) der Leuchteinheit (230) bereitzustellen, an jedem der zweiten Anschlüsse (246, 256, 266) der Stromquellen (243, 253, 263) einen Messwert zu erfassen, auf der Basis der erfassten Messwerte für jeden Strang (240, 250, 260) einen eingestellten Steuerwert zu speichern, und auf der Basis der gespeicherten Steuerwerte zu detektieren, ob in einem der Stränge (240, 250, 260) ein Fehlerzustand vorliegt.

Description

Beschreibung
TREIBERANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR DETEKTION EINES FEHLERZUSTANDES EINER LEUCHTEINHEIT
Die Erfindung betrifft eine Treiberanordnung für eine Leuchteinheit, eine Beleuchtungsanordnung mit einer solchen Treiberanordnung sowie ein Verfahren zur Detektion eines Fehlerzustandes einer Leuchteinheit.
Bei aktuellen Beleuchtungsanwendungen werden vielfach Leuchteinheiten eingesetzt, bei denen als Leuchtmittel lichtemit¬ tierende Dioden, LEDs, verwendet werden. Beispielsweise wer¬ den solche Leuchteinheiten als Hintergrundbeleuchtung für Flachbildschirme auf LCD- oder TFT-Basis genutzt. Zur Ansteu- erung der Leuchteinheiten sind üblicherweise Treiberanordnungen vorgesehen, welche Strom und Spannung an der Leuchteinheit regeln. Beispielsweise weist eine solche Leuchteinheit mehrere Stränge von in Serie geschalteten LEDs auf, bei denen in jedem Strang eine gesteuerte Stromquelle vorgesehen ist, welche den Strom durch die Serienschaltung der Dioden festlegen kann. In vielen Fällen sind dabei sämtliche Stränge mit der gleichen Betriebsspannung versorgt, welche zum Beispiel von einem geschaltet betriebenen Spannungswandler bereitge- stellt wird.
Neben der eigentlichen Treiberfunktion kann eine solche Treiberanordnung für eine Leuchteinheit auch Mittel zur Fehlerde- tektion in der Leuchteinheit aufweisen, mit denen beispiels- weise Stränge erkannt werden können, die aufgrund von Bau¬ teilfehlern, mechanischer Beschädigung oder ähnlichem, keinen Anschluss an die Betriebsspannung haben, beziehungsweise durch die deswegen kein Stromfluss erfolgt. Weiterhin kann mit solchen Mitteln zu erkennen versucht werden, ob in einer der Serienschaltungen der Dioden ein Kurz- schluss auftritt, welcher eine oder mehrere Dioden in der Se- rienschaltung elektrisch überbrückt. In einem solchen Fall kann es wegen des geringeren Spannungsabfalls über die Se¬ rienschaltung der Dioden zu einer überhöhten Belastung der Stromquelle führen, welche beispielsweise dadurch erhöhte Verlustleistung erzeugt, welche als Wärme von der Leuchtein- heit abgegeben wird. Dies kann dazu führen, dass die Leucht¬ einheit beziehungsweise die Treiberanordnung einen sicheren Betriebsbereich verlässt, wodurch Schaltungsteile beschädigt werden können oder es sogar zu einer Gefährdung eines Benutzers des betroffenen Gerätes führt.
Bei herkömmlichen Treiberanordnungen wird beispielsweise eine Spannung am Verbindungspunkt zwischen der Serienschaltung der LEDs und der Stromquelle abgegriffen, um auf Basis dieser Spannung einen möglichen Fehlerzustand des entsprechenden Strangs zu detektieren, da diese Spannung direkt den Spannungsabfall über die Serienschaltung der Dioden wiedergibt. Jedoch können an diesem Messpunkt sowohl relativ hohe Spannungen im Bereich der Betriebsspannung der Leuchteinheit als auch sehr niedrige Spannungen, beispielsweise 0, auftreten, je nach Leitungszustand der Serienschaltung. Eine Fehleraus¬ werteschaltung in einer herkömmlichen Treiberanordnung ist daher mit erhöhtem Aufwand auch für die Verarbeitung solcher höherer Spannungen auszulegen. Bei Anwendungen mit erhöhten Betriebsspannungen für die
Leuchteinheit kann es zudem notwendig sein, zusätzliche, ex¬ terne Bauelemente vorzusehen, welche die mögliche hohe Mess¬ spannung an den genannten Messpunkten auf ein Spannungsniveau herabsetzen, welches von der Treiberanordnung verarbeitet werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Konzept zur Detektion eines Fehlerzustandes in einer Leuchteinheit mit mehreren Strängen mit lichtemittierenden Dioden anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildun- gen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beispielsweise weist eine Leuchteinheit, bei der potenziell ein Fehlerzustand detektiert werden soll, eine Vielzahl von Strängen auf. Jeder Strang der Leuchteinheit weist eine Se- rienschaltung von lichtemittierenden Dioden und eine Stromquelle mit einem ersten und einem zweiten Anschluss auf, wo¬ bei die Serienschaltung von Dioden zwischen einem Versor- gungsspannungseingang der Leuchteinheit und dem ersten Anschluss der Stromquelle geschaltet ist und der zweite An- schluss der Stromquelle über ein Widerstandselement mit einem Referenzpotenzialanschluss verbunden ist. Die lichtemittie¬ renden Dioden sind beispielsweise herkömmliche LEDs oder auch Laserdioden . Sowohl im regulären Betrieb als auch bei der Detektion eines potenziellen Fehlerzustandes kann über einen Steuerwert be¬ ziehungsweise ein Steuersignal eine Ausgangsspannung eines Spannungswandlers eingestellt werden, welche der Leuchtein¬ heit an den Versorgungsspannungseingang bereitgestellt wird.
An dem zweiten Anschluss der Stromquelle jedes Strangs werden Messwerte erfasst, um auf Basis der Messwerte sowie einge¬ stellter Steuerwerte beziehungsweise Steuersignale einen po- tenziellen Fehlerzustand in einem oder mehreren der Stränge detektieren zu können. Die Messwerte entsprechen beispielsweise dem jeweiligen Spannungsabfall über dem Widerstandsele¬ ment des Strangs. Durch die Messung an dem zweiten Anschluss der Stromquelle kann unabhängig von einer möglichen höheren beziehungsweise zu hohen Spannung am ersten Anschluss der Stromquelle mit verringertem Aufwand eine Analyse erfolgen, ob in einem der Stränge ein Fehlerzustand vorliegt. Der zwei¬ te Anschluss der jeweiligen Stromquellen kann dementsprechend auch als Strommessanschluss bezeichnet werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Treiberanordnung für eine Leuchteinheit, wie zuvor beschrieben, eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit ist eingerichtet, aus einem jeweils in der Steuereinheit eingestellten Steuerwert ein entsprechendes Steuersignal für einen Spannungswandler zu erzeugen, welcher eingerichtet ist, auf der Basis des Steuersignals eine Aus¬ gangsspannung an dem Versorgungsspannungseingang der Leuchteinheit bereitzustellen. Die Steuereinheit ist zudem einge- richtet, an jedem der zweiten Anschlüsse der Stromquellen einen Messwert zu erfassen, und auf der Basis der erfassten Messwerte für jeden Strang einen der eingestellten Steuerwerte zu speichern. Ferner ist die Steuereinheit eingerichtet, auf der Basis der gespeicherten Steuerwerte zu detektieren, ob in einem der Stränge ein Fehlerzustand vorliegt.
Somit können für bestimmte Steuerwerte beziehungsweise Steu¬ ersignale jeweils Messwerte an den zweiten Anschlüssen der Stromquellen der einzelnen Stränge erfasst werden, um bei- spielsweise aus einer Kombination des erfassten Messwerts und des dafür eingestellten Steuerwerts einen potenziellen Fehlerzustand eines jeden Strangs zu analysieren. Dabei kann der eingestellte Steuerwert zusammen mit dem Messwert gespeichert werden, wenn ein bestimmter Messwert vorliegt, oder aber ein gemessener Messwert kann zusammen mit einem bestimmten eingestellten Steuerwert als Ergebnis der Einstellung gespeichert werden .
Die Messung an den zweiten Anschlüssen der Stromquellen beziehungsweise an einem Verbindungspunkt zwischen Stromquelle und Widerstandselement kann mit geringem Aufwand und ohne die Notwendigkeit von weiteren schaltungstechnischen Elementen, beispielsweise zum Spannungsschutz, erfolgen. Insbesondere kann auf eine Messung an den ersten Anschlüssen der Stromquellen, an denen üblicherweise Spannungen anliegen, die größer als der Arbeitsbereich der Treiberschaltung ist, verzichtet werden.
Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, auf der Basis der gespeicherten Steuerwerte zu detektieren, ob in einem der Stränge eine oder mehrere Dioden elektrisch überbrückt, insbesondere niederohmig überbrückt, und/oder kurzge- schlössen sind. Beispielsweise kann demnach detektiert wer¬ den, ob in einem oder mehreren der Stränge eine Kurzschlusssituation vorhanden ist, welche die Betriebssicherheit der Leuchteinheit beziehungsweise der Treiberanordnung gefährden könnte. Im Fall der Detektion eines solchen Fehlerzustandes kann der betroffene Strang beispielsweise von der Treiberanordnung deaktiviert werden, während die übrigen Stränge ohne Fehlerzustand weiter betrieben werden können.
Gemäß einer Ausgestaltungsform ist die Steuereinheit einge- richtet, den Steuerwert variabel einzustellen, auf der Basis der erfassten Messwerte für jeden Strang einen Leitungszustand des Strangs für den eingestellten Steuerwert zu ermit¬ teln, und auf der Basis von ermittelten Leitungszuständen für wenigstens zwei unterschiedliche Steuerwerte zu detektieren, ob in einem der Stränge ein Fehlerzustand vorliegt.
Der Leitungszustand ist beispielsweise dadurch definiert, ob ein Stromfluss durch den Strang vorhanden ist oder nicht, beziehungsweise ob in dem Strang eine elektrische Leitung stattfindet oder nicht.
Die Steuereinheit ist beispielsweise dazu eingerichtet, den Leitungszustand des Strangs durch einen Vergleich des an dem zweiten Anschluss der Stromquelle des Strangs erfassten Mess¬ werts mit einem Zustandsreferenzwertes zu ermitteln. Bei¬ spielsweise weist die Treiberanordnung oder die Steuereinheit einen oder mehrere Komparatoren auf, denen der Messwert eines jeden Strangs sowie der Zustandsreferenzwert zugeführt wer¬ den .
In verschiedenen Ausführungsformen werden von der Steuereinheit zwei oder mehr verschiedene Steuerwerte eingestellt, welche zu unterschiedlichen Ausgangsspannungen des Spannungswandlers führen, welche an dem Versorgungsspannungseingang der Leuchteinheit anliegen. Für jeden der unterschiedlichen Spannungswerte am Versorgungsspannungseingang der Leuchteinheit kann auf Basis des erfassten Messwerts an jedem Strang der entsprechende Leitungszustand festgestellt werden. Durch eine Auswertung des jeweils eingestellten Steuerwerts und der daraus resultierenden Leitungszustände der einzelnen Stränge kann ein Rückschluss auf einen potenziellen Fehlerzustand der einzelnen Stränge gezogen werden. Dabei wird insbesondere auf mögliche Zustandsänderungen des Leitungszustandes in den ein¬ zelnen Strängen bei verschiedenen eingestellten Steuerwerten abgestellt . Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, den Steu¬ erwert in mehreren Schritten stufenweise einzustellen, und auf der Basis der für die eingestellten Steuerwerte ermittel¬ ten Leitungszustände für jeden Strang den Steuerwert zu er- mittein, für den sich der Leitungszustand des Strangs ändert, um einen Änderungssteuerwert für den Strang zu erhalten. Ferner ist die Steuereinheit dabei eingerichtet, auf der Basis der Änderungssteuerwerte zu detektieren, ob in einem der Stränge ein Fehlerzustand vorliegt.
Die Einstellung der Steuerwerte erfolgt beispielsweise in wertemäßig ansteigenden Schritten oder alternativ in wertemäßig abfallenden Schritten, in jedem Fall aber vorzugsweise mit monotoner Steigung.
Insbesondere wird beispielsweise für jeden eingestellten Steuerwert und für jeden Strang jeweils der Leitungszustand des Strangs bestimmt und überprüft, ob sich der Leitungszu¬ stand eines Strangs für den eingestellten Steuerwert von dem Leitungszustand für den zuletzt eingestellten Steuerwert un¬ terscheidet. Wenn ein solcher Leitungszustandwechsel bezie¬ hungsweise eine Leitungszustandsänderung in einem Strang de- tektiert wird, wird der aktuell eingestellte Steuerwert oder der zuletzt eingestellte Steuerwert als Änderungssteuerwert für den Strang gespeichert. Eine Detektion, ob ein Fehlerzu¬ stand in einem Strang vorliegt, wird beispielsweise durch ei¬ nen Vergleich der einzelnen Änderungssteuerwerte der Stränge durchgeführt . In einer Ausgestaltungsform ist die Steuereinheit hierbei eingerichtet, einen Extremwert der Änderungssteuerwerte zu ermitteln, also einen Maximalwert oder einen Minimalwert, und einen Fehlerzustand in einem Strang zu detektieren, wenn eine Abweichung zwischen dem Änderungssteuerwert dieses Strangs und dem Extremwert größer als ein Änderungsschwellwert ist. Bei einer Fehlerfreiheit der Stränge ist zu erwarten, dass die Änderungssteuerwerte in einem bestimmten Bereich liegen, der beispielsweise durch Fertigungstoleranzen bezüglich
Durchlassspannungen der Dioden gegeben ist. Bei einer zu großen Abweichung von dem Extremwert wird angenommen, dass die Abweichung jenseits von Fertigungstoleranzen begründet durch einen Fehlerzustand ist. Dementsprechend wird bei einer Ab- weichung größer als der Änderungsschwellwert ein Fehlerzu¬ stand in dem Strang detektiert.
Bei einer weiteren Ausgestaltungsform der Treiberanordnung, bei der die Steuereinheit eingerichtet ist, den Steuerwert variabel einzustellen, und auf der Basis der erfassten Messwerte für jeden Strang einen Leitungszustand des Strangs für den eingestellten Steuerwert zu ermitteln, ist die Steuereinheit zudem eingerichtet, den Steuerwert auf einen ersten Steuerwert einzustellen und für jeden Strang den Leitungszustand des Strangs für den ersten Steuerwert zu ermitteln, und den Steuerwert auf einen zweiten Steuerwert einzustellen und für jeden Strang den Leitungszustand des Strangs für den zweiten Steuerwert zu ermitteln. Die Steuereinheit ist ferner dabei eingerichtet, einen Fehlerzustand in einem Strang zu detektieren, wenn der Leitungszustand dieses Strangs für den ersten Steuerwert gleich dem Leitungszustand dieses Strangs für den zweiten Steuerwert ist.
Beispielsweise ist der erste Steuerwert derart gewählt, dass erwartungsgemäß alle Stränge den gleichen Leitungszustand aufweisen, beispielsweise alle Stränge sich in einem stromleitenden Zustand befinden. Der zweite Steuerwert ist bei¬ spielsweise derart gewählt, dass solche Stränge, in denen sich kein Fehlerzustand befindet, für den zweiten Steuerwert einen geänderten Leitungszustand, beispielsweise einen nicht¬ leitenden Zustand aufweisen. Wenn jedoch einer der Stränge keine Änderung in seinem Leitungszustand zwischen erstem und zweitem Steuerwert zeigt, kann von einem Fehlerzustand in diesem Strang ausgegangen werden, so dass von der Steuereinheit ein Fehlerzustand für diesen Strang detektiert wird.
Der erste Steuerwert ist beispielsweise gewählt aus einem üb- liehen Arbeitsbereich für den Betrieb der Leuchteinheit, bei dem eine für die Ansteuerung der Stränge ausreichende Span¬ nung an den Versorgungsspannungseingang der Leuchteinheit bereitgestellt wird. Der zweite Steuerwert ist für eine Span¬ nung des Spannungswandlers vorgesehen, die niedriger als die Ausgangsspannung für den ersten Steuerwert ist, wobei diese zweite, niedrigere Ausgangsspannung beispielsweise so gewählt ist, dass sie erwartungsgemäß nicht für eine ausreichende Spannungsversorgung während des Betriebs der Leuchteinheit geeignet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform ist die Steuereinheit eingerichtet, für jeden Strang die Stromquelle des Strangs zu aktivieren und die Stromquellen der anderen Stränge zu deaktivieren, den Steuerwert derart einzustellen, dass der Mess- wert an dem Strang mit der aktivierten Stromquelle einen vorbestimmten Wert erreicht, und den für den Strang mit der aktivierten Stromquelle eingestellten Steuerwert zu speichern. Die Steuereinheit ist zudem eingerichtet, auf der Basis eines Vergleichs der gespeicherten Steuerwerte zu detektieren, ob in einem der Stränge ein Fehlerzustand vorliegt.
Die Stromquellen in den Strängen lassen sich beispielsweise durch eine Steuerspannung einstellen beziehungsweise regeln, so dass eine solche Stromquelle beispielsweise dadurch deak¬ tiviert werden kann, dass keine Steuerspannung an die Stromquelle zugeführt wird. Auf Basis des Messwerts an dem jeweils einzigen aktivierten Strang erfolgt eine Regelung der Aus- gangsspannung des Spannungswandlers durch Variation des Steu¬ erwerts, der von der Steuereinheit erzeugt wird, um den Span¬ nungswandler zu steuern. Aufgrund von Fertigungstoleranzen bei den Dioden kann es zu Abweichungen zwischen den einzelnen Strängen kommen, welche Ausgangsspannung eingestellt werden muss, um den vorbestimmten Wert für den Messwert an dem zweiten Anschluss zu erreichen. Eine solche Abweichung bewegt sich jedoch üblicherweise in vorbekannten Grenzen, so dass eine zu große Abweichung des einzustellenden Steuerwerts auf einen Fehlerzustand in dem betroffenen Strang hinweist.
Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, einen Ex¬ tremwert der gespeicherten Steuerwerte zu ermitteln, also beispielsweise einen Minimalwert oder einen Maximalwert, und einen Fehlerzustand in einem Strang zu detektieren, wenn eine Abweichung zwischen dem gespeichertem Steuerwert dieses
Strangs und dem Extremwert größer als ein Aktivierungs¬ schwellwert ist.
Beispielsweise ist bei überbrückten oder kurzgeschlossenen Dioden in einem Strang eine geringere Ausgangsspannung des
Spannungswandlers nötig, um den vorbestimmten Wert als Mess¬ wert dieses Strangs zu erhalten. Dementsprechend ergibt sich für diesen Strang eine Abweichung von dem Extremwert, insbesondere von dem Maximalwert der Steuerwerte, welche größer als der Aktivierungsschwellwert ist.
Eine weitere Ausführungsform betrifft eine Beleuchtungsanord¬ nung mit einer Treiberanordnung gemäß einer der zuvor be- schriebenen Ausführungsformen, sowie mit einer Leuchteinheit wie zuvor beschrieben und mit einem Spannungswandler, welcher eingerichtet ist auf der Basis eines von der Treiberanordnung abgegebenen Steuersignals eine Ausgangsspannung an den Ver- sorgungsspannungseingang der Leuchteinheit bereitzustellen.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren zur De- tektion eines Fehlerzustandes einer Leuchteinheit gemäß der zuvor beschriebenen Art. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden in aufeinanderfolgender Weise wenigstens zwei Steuerwerte eingestellt und aus einem jeweils eingestellten Steuerwert ein Steuersignal für einen Spannungswandler erzeugt, welche eingerichtet ist auf der Basis des Steuersig¬ nals eine Ausgangsspannung an dem Versorgungsspannungseingang der Leuchteinheit bereitzustellen. An jedem der zweiten Anschlüsse der Stromquellen wird ein Messwert erfasst. Für je¬ den Strang wird einer der eingestellten Steuerwerte auf der Basis der erfassten Messwerte gespeichert, und auf der Basis der gespeicherten Steuerwerte wird detektiert, ob in einem der Stränge ein Fehlerzustand vorliegt.
In einer Ausgestaltungsform des Verfahrens erfolgt ferner ein variables Einstellen des Steuerwerts, ein Ermitteln, für je¬ den Strang, eines Leitungszustands des Strangs für den einge- stellten Steuerwert auf der Basis der erfassten Messwerte, und ein Detektieren auf der Basis von ermittelten Leitungszu- ständen für wenigstens zwei unterschiedliche Steuerwerte, ob in einem der Stränge ein Fehlerzustand vorliegt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens wird für jeden Strang die Stromquelle des Strangs aktiviert und die Stromquellen der anderen Stränge deaktiviert. Der Steuerwert wird derart eingestellt, dass der Messwert an dem Strang mit der aktivierten Stromquelle einen vorbestimmten Wert erreicht. Der für den Strang mit der aktivierten Stromquelle eingestellte Steuerwert wird gespeichert und auf der Basis eines Vergleichs der gespeicherten Steuerwerte wird detek- tiert, ob in einem der Stränge ein Fehlerzustand vorliegt.
Weitere Ausgestaltungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den verschiedenen Ausführungsformen, die in Zusammenhang mit der Treiberanordnung beziehungsweise der Steuereinheit der Treiberanordnung beschrieben sind. Insbesondere lässt sich das beschriebene Verfahren beispielsweise mit beziehungsweise in einer solchen Treiberanordnung oder Steuereinheit ausführen .
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbei¬ spielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- bezie hungsweise wirkungsgleiche Elemente tragen hierbei gleiche Bezugs zeichen . Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Treiberanordnung,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsanordnung mit einer Treiberanordnung,
Figur 3 ein erstes beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von
Signalen in Zusammenhang mit der Treiberanordnung, Figur 4 ein zweites beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von
Signalen in Zusammenhang mit der Treiberanordnung, ein drittes beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von Signalen in Zusammenhang mit der Treiberanordnung, und Figur 6 ein viertes beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von
Signalen in Zusammenhang mit der Treiberanordnung.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer Treibereinheit 100 für eine hier nicht dargestellte Leuchteinheit. Die Treiber- einheit 100 weist unter anderem eine Steuereinheit 110 auf, welche einen Testblock 111, Multiplexer 113, 114, einen Digi- tal-Analog-Wandler IDAC 116 mit Stromausgang, einen Regelblock NxGC 118, einen Verarbeitungsblock 120 für eine digitale Rückkopplungsschleife DFL und einen Komparatorenblock 122 mit Vergleicher 123, 124, 125, 126 umfasst. Ferner weist die Treiberanordnung 100 ein Steuerungsregister REG 128 auf, welches über den Multiplexer 114 mit dem Regelblock 118 gekoppelt ist. Ein Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 116 ist mit einem Spannungssteuerausgang 130 gekoppelt. Der Regelblock 118 ist über n separate Leitungen mit entsprechenden
Stromsteuerausgängen 140, 142 verbunden, und weist zudem n separate Leitungen zu Messeingängen 150, 152 auf. Die n Mess¬ eingänge 150, 152 sind ferner mit invertierenden Eingängen der n separaten Vergleicher 123, 124, 125, 126 verbunden, die aus Übersichtsgründen nur teilweise dargestellt sind. Die Vergleicher 123, 124, 125, 126 sind mit ihrem jeweiligen nicht invertierenden Eingang an einem Anschluss zur Zuführung eines Zustandsreferenzwertes VTH angeschlossen. Die Ausgänge der Vergleicher sind über eine n-fache Leitung an den Test- block 111 geführt.
Der Regelblock 118 ist ausgangsseitig über eine Rückkopp¬ lungsleitung an den Verarbeitungsblock 120 angeschlossen, welcher ein Steuersignal FBEN an den Testblock 111 und einen Eingang des Multiplexers 113 liefert, insbesondere in digita¬ ler Form. Ein zweiter Eingang des Multiplexers 113 wird von dem Testblock 111 mit einem Steuerwert IC versorgt, wobei in Abhängigkeit eines ersten Auswahlsignals BIST1 entweder der Steuerwert FBIN oder der Steuerwert IC als digitales Signal an den Digital-Analog-Wandler 116 zur Umsetzung in ein analoges Stromsignal am Spannungssteuerausgang 130 geliefert wird. Ein Eingang des zweiten Multiplexers 114 ist an das Steue¬ rungsregister 128 angeschlossen, während der zweite Eingang vom Testblock 111 mit einem Steuersignal FBEN versorgt wird. Eine Steuerung des Multiplexers 114 erfolgt über ein zweites Auswahlsignal BIST2, welches ebenfalls vom Testblock 111 be- reitgestellt wird. Das vom zweiten Multiplexer 114 abgegebene Signal ist ein n-fach Signal, entsprechend der Anzahl der Stromsteuerausgänge 140, 142 beziehungsweise der Messeingänge 151, 152. Im regulären Betrieb wird von der Treiberanordnung 100 über den Digital-Analog-Wandler 116 ein Steuersignal an einen Spannungswandler abgegeben, um die Ausgangsspannung dieses Spannungswandlers einzustellen. Die Ausgangsspannung wird zur Versorgung einer Leuchteinheit mit mehreren Strängen von Leuchtdioden verwendet. Steuerwerte für den Digital-Analog- Wandler werden im herkömmlichen Betrieb vom Verarbeitungsblock 120 über das Signal FBIN bereitgestellt. Die Stränge weisen jeweils eine gesteuerte Stromquelle auf, deren Steue¬ rung über vom Regelblock 118 an den Stromsteuerausgängen 141, 142 bereitgestellten Signale erfolgt. Eine Regelung dieser Steuersignale für die Stromquellen erfolgt auf Basis von Messsignalen, die an den Messeingängen 150, 152 erfasst werden. Über das Ausgangssignal des Steuerungsregisters 128, welches über den zweiten Multiplexer 114 an den Regelblock 118 zugeführt wird, kann im regulären Betrieb festgesetzt werden, welche der n verschiedenen Stromquellen aktiviert beziehungsweise geregelt werden und welche inaktiv bleiben sol- len .
Im Testbetrieb können über den Testblock 111 die Multiplexer 113, 114 umgeschaltet werden, so dass die vom Testblock 111 gelieferten Steuersignale IC beziehungsweise FBEN an den Di- gital-Analog-Wandler 116 beziehungsweise den Regelblock 118 geliefert werden. Um einen möglichen Fehlerzustand der einzelnen Stränge zu analysieren beziehungsweise detektieren, werden im Testbetrieb Messwerte an den Messeingängen 150, 152 aufgezeichnet, über den Komparatorenblock 122 verarbeitet, und zur weiteren Analyse an den Testblock 111 gegeben.
Eine detailliertere Ausführung zu möglichen Testverfahren erfolgt im folgenden im Zusammenhang mit dem in Figur 2 dargestellten Blockschaltbild und den in den Figur 3 bis Figur 6 dargestellten Signal-Zeit-Diagrammen.
Figur 2 zeigt eine Beleuchtungsanordnung mit einer Treiberanordnung 100 entsprechend der Figur 1. Ferner umfasst die Be¬ leuchtungsanordnung einen geschaltet betriebenen Spannungs- wandler SMPS 210, eine Steuerungseinheit SMPS CTRL 220 für den Spannungswandler sowie eine Leuchteinheit LU 230. Der Spannungswandler 210 weist einen Versorgungsspannungseingang 211 auf, an dem eine Eingangsspannung zuführbar ist. An den Spannungseingang 211 ist eine Spule 212 angeschlossen, welche an ihrem zweiten Anschluss über einen Schalter 213 und ein
Widerstandselement 214 mit einem Bezugspotenzialanschluss und über eine Diode 215 an den Spannungsausgang 216 des Spannungswandlers 210 angeschlossen ist. Kathodenseitig sind an die Diode 215 eine Serienschaltung zweier Widerstandselemente 217, 218 sowie ein zu dieser Serienschaltung parallel geschalteter Kondensator 219 angeschlossen. Die Steuerungseinheit 220 weist einen Pulsweitenmodulator PWM 222 sowie einen Rückkopplungsblock FB 224 auf. Ein Anschluss des Rückkopplungsblocks 224 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen dem Schalter 213 und dem Widerstandselement 214 verbunden, während der zweite Anschluss des Rückkopplungsele- ments 224 an einen Verbindungsknoten zwischen den Widerstandselementen 217, 218 angeschlossen ist. Der Pulsweitenmodulator 222 wird eingangsseitig über ein Taktsignal CLK sowie ein Ausgangssignal des Rückkopplungsblocks 224 versorgt. Aus- gangsseitig steuert der Pulsweitenmodulator 222 den Öffnungs- zustand des Schalters 213. Mit dem getaktet betriebenen Span¬ nungswandler 210 und dazugehörigen Steuerungseinheit 220 wird in bekannter Weise in einem so genannten Boost-Modus eine Spannungswandlung der Eingangsspannung am Spannungseingang 211 zu einer Ausgangsspannung am Spannungsausgang 216 durch- geführt.
Der Verbindungsknoten der Widerstandselemente 217, 218 ist mit dem Spannungssteuerausgang 130 der Treiberanordnung 100 verbunden, wobei durch die Höhe des Stroms, welche von den Digital-Analog-Wandler 116 gezogen wird, sich eine Höhe der Ausgangsspannung am Spannungsausgang 216 steuern lässt.
Diese Ausgangsspannung wird an einen Versorgungsspannungsein- gang 231 der Leuchteinheit 230 abgegeben und dient zur Span- nungsversorgung der mehreren, insbesondere n Strängen 240, 250, 260 der Leuchteinheit 230. Jeder der Stränge 240, 250, 260 umfasst eine Serienschaltung von lichtemittierenden Dioden 242, 252, 262, welche insbesondere als LEDs ausgebildet sind. Die Serienschaltungen 242, 252, 262 sind jeweils über eine als MOS-Transistor ausgebildete Stromquelle 243, 253, 263 sowie ein in Serie geschaltetes Widerstandselement 245, 255, 265 mit einem Referenzpotenzialanschluss verbunden. Die Steuereingänge der Transistoren 243, 253, 263 sind mit den n Stromsteuerausgängen 140, 142 der Treiberanordnung 100 verbunden. Die zweiten Anschlüsse 246, 256, 266 der Stromquellen beziehungsweise der Transistoren 243, 253, 263 sind an die n Messeingänge 151, 152 der Treiberanordnung 100 angeschlossen. Die zweiten Anschlüsse 246, 256, 266 bilden gleichzeitig ei¬ nen Knotenpunkt zwischen den Transistoren 243, 253, 263 und den Widerstandselementen 245, 255, 265. Die zweiten Anschlüsse 246, 256, 266 dienen beispielsweise als Strommessanschlüs¬ se .
Beispielsweise werden im regulären Betrieb bei eingestellter Spannung des Spannungswandlers 210 die Stromquellen bezie¬ hungsweise Transistoren 243, 253, 263 so von dem Regelblock 118 gesteuert, dass die jeweiligen Messwerte an den Anschlüs- sen 246, 256, 266, insbesondere die Spannung über die Wider¬ standselemente 245, 255, 265 einen vorbestimmten Wert errei¬ chen. Beispielsweise wird bei zu kleinem Spannungsabfall über eines der Widerstandselemente 245, 255, 265 die Gatespannung am entsprechenden Transistor soweit aufgesteuert , bis sich die gewünschte Spannung einstellt. Falls eine weitere Span¬ nungserhöhung durch das Aufsteuern der Gates nicht mehr möglich ist, erfolgt über eine Rückkopplung an den Verarbeitungsblock 120 eine Aufforderung, die Ausgangsspannung des Spannungswandlers zu erhöhen, insbesondere durch Erhöhung des von den Digital-Analog-Wandler 116 gezogenen Stroms. Die Regelung erfolgt somit beispielsweise zweistufig. Die dargestellte Anordnung, insbesondere die Treiberanordnung 100 ermöglicht aber zudem eine Detektion, ob in einem der Stränge 240, 250, 260 ein Fehlerzustand vorliegt, insbesonde¬ re ob in einer der Serienschaltungen 242, 252, 262 eine oder mehrere Dioden niederohmig überbrückt und/oder kurzgeschlos¬ sen sind. Dazu kann in verschiedenen Variationen und Ausführungsformen ein jeweils am Eingang des Digital-Analog- Wandlers 116 eingestellte Steuerwert zusammen mit dem bei diesem Steuerwert resultierenden Messwert an den Anschlüssen 246, 256, 266 ausgewertet werden um Unregelmäßigkeiten fest¬ zustellen, die auf einen Fehlerzustand in einem der Stränge 240, 250, 260 hinweisen.
Figur 3 zeigt ein erstes beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm, bei dem Signale der Treiberanordnung 100 beziehungsweise der Steuereinheit 110 dargestellt sind. Zum Zeitpunkt tO wird be¬ gonnen, den Steuerwert IC als Eingangswert für den Digital- Analog-Wandler 116 vom Wert 0 schrittweise, beispielsweise in ler Schritten zu erhöhen, so dass sich die Ausgangsspannung U des Spannungswandlers 210 kontinuierlich erhöht. Bei der an¬ fänglich niedrigen Ausgangsspannung U des Spannungswandlers 210 findet wegen der notwendigen Durchlassspannung der Dioden keine Leitung statt, so dass die Messwerte an den zweiten An¬ schlüssen 246, 256, 266 der Stromquellen 243, 253, 263 gegen 0 gehen und somit kleiner als der Zustandsreferenzwert VTH sind. Über den Komparatorenblock 122 können somit die Lei- tungszustände Cl, C2, C3, Cn der n Stränge 240, 250, 260 er- fasst und um Zeitpunkt tO als nicht leitend festgestellt wer¬ den .
Zum Zeitpunkt tl ist die kontinuierliche Erhöhung des Steuer¬ werts IC die Ausgangsspannung U des Spannungswandlers 210 so¬ weit angestiegen, dass der Leitungszustand Cl in einem der Stränge von nicht leitend auf leitend wechselt. Der entspre¬ chend dafür eingestellte Steuerwert IC kann für den betroffe¬ nen Strang als Änderungssteuerwert gespeichert werden. In ähnlicher Weise ändern sich die Leitungszustände C2, C3, Cn zu den Zeitpunkten t3, t4, t5, woraus sich wiederum entspre¬ chende Änderungssteuerwerte mit den jeweils eingestellten Steuerwerten IC ergeben.
Wenn sämtliche Leitungszustände ihren Zustand von nicht lei- tend auf leitend gewechselt haben, kann der maximale Ände¬ rungssteuerwert der zuvor erfassten und gespeicherten Steuerwerte bestimmt werden, welche vorliegend bei 9F beziehungs¬ weise A0 liegt. Im Folgenden können die Abweichungen der Änderungssteuerwerte der einzelnen Stränge von dem maximal er- mitteltem Änderungssteuerwert berechnet werden, wodurch sich beispielsweise für den Strang mit dem Leitungszustand Cl ein Unterschied Δ1 und für den Strang mit dem Leitungszustand C2 ein Unterschied Δ2 ergibt. Aufgrund unterschiedlicher Ferti¬ gungsabweichungen bei den LEDs, insbesondere im Bezug auf die Durchlassspannung kann es zu geringfügigen Abweichungen der insgesamt minimalen Durchlassspannung kommen. Diese Abweichungen lassen sich aber unterscheiden von größeren Abweichungen, die aus einem Kurschluss oder einer Überbrückung von Dioden in einem der Stränge resultieren. Dem entsprechend kann ein Änderungsschwellwert TH1 festgelegt werden, der als maximale Abweichung vom größten Änderungssteuerwert zugelas¬ sen wird, um keinen Fehlerzustand in dem Strang zu detektie- ren. Folglich ist der Strang mit dem Leitungszustand Cl mit einem Kurzschluss behaftet, da die Abweichung Δ1 größer als der Änderungsschwellwert TH1 ist.
Figur 4 zeigt ein weiteres Signal-Zeit-Diagramm, das auf einer Abwandlung des in Figur 3 beschriebenen Verfahrens ba- siert. Insbesondere wird bei dem in Figur 4 dargestellten Ab¬ lauf mit größeren Steuerwerten IC begonnen, die in einer jeweils höheren Ausgangsspannung des Spannungswandlers 210 re¬ sultieren. Als Startwert für den Steuerwert IC wird dabei beispielsweise ein Steuerwert gewählt, bei dem eine so hohe Ausgangsspannung u des Spannungswandlers 210 resultiert, bei der üblicherweise sämtliche Stränge einen leitenden Leitungs¬ zustand aufweisen. Der Steuerwert wird anschließend soweit schrittweise reduziert, bis der letzte der Stränge seinen Leitungszustand von leitend auf nicht leitend gewechselt hat. Die Detektion des Leitungszustands erfolgt wiederum über den Komparatorenblock 122 mittels des Vergleichs des Zustandsre- ferenzwert VTH. Dementsprechend wechseln zu den Zeitpunkten tO, tl, t2 die
Stränge mit den Leitungszuständen C2, C3, Cn ihren Leitungszustand von leitend auf nicht leitend, während der Strang mit dem Leitungszustand Cl erst zum Zeitpunkt t4 in einen nicht leitenden Leitungszustand übergeht. Ähnlich wie bei dem in Figur 3 beschriebenen Verfahren werden die Steuerwerte zu den Änderungszeitpunkten als Änderungssteuerwerte für den jewei¬ ligen Strang gespeichert, um abschließend aus den gespeicher¬ ten Änderungssteuerwerten den maximalen Änderungssteuerwert zu bestimmen. Aus der Abweichung der einzelnen Änderungssteu- erwerten von dem maximalen Steuerwert ergibt sich wiederum, ob in einem der Stränge ein Fehlerzustand vorliegt.
In dem dargestellten Beispiel ist ähnlich wie in Figur 3 ein Änderungsschwellwert TH2 festgelegt, innerhalb dessen kein Fehlerzustand für die jeweiligen Stränge festgestellt wird, beispielsweise für den Strang mit dem Leitungszustand Cn und der Abweichung Δ2. Für den Strang mit dem Leitungszustand Cl beträgt die Abweichung Δ1, welche größer als der Änderungs- schwellwert TH2 ist, weshalb für diesen Strang ein Fehlerzu¬ stand, insbesondere ein Kurzschluss über eine oder mehrere der Dioden detektiert wird. Bei einer Durchführung eines Tests auf fehlerbehaftete, ins¬ besondere kurzschlussbehaftete Stränge einer Leuchteinheit gemäß dem in Figur 4 beschriebenen Ablauf werden die Stränge anfangs mit einer höheren Spannung U versorgt, die beispiels¬ weise im Bereich der Spannung während des regulären Betriebs der Leuchteinheit liegt. Dadurch kommt es für einen Betrach¬ ter der Leuchteinheit nur zu einem kürzeren Abdunkeln der Leuchteinheit, welches in Abhängigkeit des Zeitpunkts einer potenziellen Fehlerdetektion nahezu unbemerkt bleiben kann. Figur 5 zeigt ein weiteres Signal-Zeit-Diagramm, welches auf einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zur Detektion eines Fehlerzustandes mit der Treiberan¬ ordnung 100 beziehungsweise der Steuereinheit 110 beruht. Bei dieser Ausgestaltungsform wird von dem Testblock 111 zunächst ein erster Steuerwert, hier der Wert C5 eingestellt, welcher beispielsweise einer üblichen Arbeitspunktspannung für die Leuchteinheit 230 entspricht. Für diesen eingestellten Steu¬ erwert werden zunächst die verschiedenen Leitungszustände Cl, C2, C3, Cn der Stränge 240, 250, 260 ermittelt. Bei dem dar- gestellten Signalverlauf wird für alle Leitungszustände Cl, C2, C3, Cn ein leitender Zustand festgestellt.
Anschließend wird von dem Testblock 111 der Steuerwert IC auf einen zweiten Steuerwert eingestellt, vorliegend den Wert Bl, welcher einer niedrigeren Spannung U entspricht. Der zweite
Steuerwert ist beispielsweise derart gewählt, dass die daraus resultierende Ausgangsspannung des Spannungswandlers 210 bei fehlerfreien Strängen zu einem nichtleitenden Zustand führt. Nach einer Einschwingzeit Ts wird wiederum für jeden der Stränge 240, 250, 260 der entsprechende Leitungszustand Cl, C2, C3, Cn ermittelt. Bei dem vorliegend dargestellten Sig¬ nalverlauf ergibt sich für die Leitungszustände C2, C3, Cn eine Änderung auf den nicht leitenden Zustand, so dass für die zugehörigen Stränge eine Fehlerfreiheit angenommen werden kann, also kein Fehlerzustand detektiert wird. Der Leitungs¬ zustand Cl verbleibt jedoch auch nach der Einschwingzeit TS in dem leitendem Zustand, sodass der Leitungszustand des zu- gehörigen Strangs für den ersten Steuerwert gleich dem Leitungszustand dieses Strangs für den zweiten Steuerwert ist. Aufgrund der fehlenden Änderung des Leitungszustands wird demnach für den zugehörigen Strang ein Fehlerzustand, insbesondere ein Kurzschluss über eine oder mehrere Dioden des Strangs detektiert.
Wegen des größeren Spannungssprungs bei dem in Zusammenhang mit Figur 5 erläutertem Verfahren kommt es kurzzeitig zu ei¬ ner möglicherweise sichtbaren Abdunklung der Leuchteinheit 230. Jedoch kann die Detektion durch den in einem Schritt durchgeführten Test in kürzerer Zeit erfolgen.
Die Einschwingzeit ts ergibt sich beispielsweise aus der Zeit, die der Spannungswandler 210 benötigt, um die mit dem zweiten Steuerwert eingestellte Spannung einzustellen.
Figur 6 zeigt ein weiteres Signal-Zeit-Diagramm, welches auf einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Detektion eines Fehlerzustands mit der Treiberanordnung 100 beziehungsweise der Steuereinheit 110 beruht. Hierbei werden während einer
Testphase TT nacheinander die Stromquellen 243, 253, 263 von vorliegend acht verschiedenen Strängen aktiviert, während die jeweils übrigen Stränge deaktiviert werden. Die Aktivierung erfolgt beispielsweise über das Steuersignal FBEN des Test¬ blocks 111, welches über den Multiplexer 114 an den Regelblock 118 geführt wird. Beispielsweise wird zur Deaktivierung der übrigen Stränge beziehungsweise Stromquellen keine Span- nung an die entsprechenden Gateanschlüsse bzw. Steueranschlüsse der Transistoren geführt. Für den jeweils einzelnen aktivierten Strang, also den Strang mit der aktivierten
Stromquelle wird eine herkömmliche Spannungsregelung wie im Arbeitsbetrieb durchgeführt.
Dementsprechend wird von dem Regelblock 118 durch Auswertung der Messwerte an dem betroffenen Messeingang eine Spannungsregelung durchgeführt, bis der Messwert einen vorbestimmten Wert erreicht. Dazu wird zum Einen die Gate-Spannung bzw. Steuerspannung an dem Stromsteuerausgang des betroffenen
Strangs eingestellt, aber auch über die Rückkopplung über den Verarbeitungsblock 120 eine Anpassung des Steuerwerts FBIN derart durchgeführt, dass über den Digital-Analog-Wandler 116 die Spannung U am Spannungswandler 210 entsprechend einge- stellt wird.
Daraus folgend ergibt sich für jeden der Stränge im jeweils eingeschwungenen Zustand ein Steuerwert, welcher für diesen Strang eine passende Spannung U repräsentiert. Am Ende der Testphase werden die für die einzelnen Stränge gespeicherten Steuerwerte miteinander verglichen, um daraus einen möglichen Fehlerzustand in einem der Stränge zu detektieren. Insbesondere wird aus den gespeicherten Steuerwerten ein Extremwert, insbesondere ein Maximalwert ermittelt, sowie die Abweichung der gespeicherten Steuerwerte für jeden der Stränge von diesem Extremwert. Die Abweichungen ergeben sich bei einem fehlerfreien Strang beispielsweise wiederum durch produktionstechnisch bedingte Unterschiede in der Durchlassspannung der Dioden. Größere Abweichungen deuten jedoch darauf hin, dass eine oder mehrere Dioden kurzgeschlossen oder niederohmig überbrückt sind. In dem beispielhaft dargestellten Signaldia¬ gramm ergibt sich für den sechsten Strang eine Abweichung Δ6, die größer als ein Aktivierungsschwellwert TH3 ist, so dass für diesen sechsten Strang ein Fehlerzustand detektiert wird. Die Abweichungen der übrigen Stränge liegen unterhalb des Aktivierungsschwellwerts TH3, sodass für diese Stränge eine Fehlerfreiheit angenommen wird.
Mit der in Figur 1 dargestellten Treiberanordnung lassen sich die in Zusammenhang mit den Figuren 3 bis Figur 6 beschriebenen Testverfahren alternativ ausführen. Beispielsweise kann die Wahl eines der Verfahren davon abhängig gemacht werden, ob ein reiner Testbetrieb außerhalb des regulären Betriebs der Leuchteinheit durchgeführt wird oder ob ein Test in kur¬ zen Testphasen während des regulären Betriebs durchgeführt wird. Die Ausführungsformen der beschriebenen Treiberanordnung 100 zeichnen sich durch geringen zusätzlichen Schal- tungsaufwand aus, da insbesondere die Regelung des Spannungs¬ wandlers und die Regelung der Stromquellen der einzelnen Stränge ohnehin für den regulären Betrieb der Treiberanord¬ nung benötigt werden. Bei der vorliegend beschriebenen Anordnung erfolgt zur Detek- tion eines Fehlerzustandes eine Auswertung einer Spannung an den Anschlüssen 246, 256, 266, also den Sourceanschlüssen der als MOS-Transistoren ausgebildeten Stromquellen 243, 253, 263. Dem entsprechend kann auf eine Spannungsauswertung an den Drainanschlüssen der Transistoren 243, 253, 263 verzichtet werden, an denen üblicherweise eine höhere Spannung an¬ liegen kann als sie direkt, also ohne Verwendung zusätzlicher Schaltungsteile, ausgewertet werden kann. Ebenso kann auf ex- terne Dioden verzichtet werden, welche über Komparatoren eine als höchste auftretende Spannung in der Beleuchtungseinheit 230 detektieren. Die beschriebenen Ausführungsformen der Treiberanordnung sind auch unabhängig davon, ob, wie vorlie- gend dargestellt, MOS-Transistoren als Stromquellen oder
Bipolar-Transistoren oder weitere bekannte Stromquellenschal¬ tungen als Stromquellen eingesetzt werden.
Der in Figur 2 dargestellte Spannungswandler und die zugehö- rige Steuerungseinheit 220 dienen lediglich als Beispiel für eine durch die Treiberanordnung gesteuerte Spannungsquelle zur Versorgung der Leuchteinheit 230. Eine alternative Aus¬ gestaltung einer solchen Spannungsquelle beziehungsweise ei¬ nes Spannungswandlers kann ohne weiteres mit der beschriebe- nen Treiberanordnung verwendet werden, solange eine Steuerung der Spannungshöhe über die Treiberanordnung möglich ist. Ferner kann statt des Digital-Analog-Wandlers mit Stromausgang auch ein anderes Element verwendet werden, welches den in der Treiberanordnung eingestellten Steuerwert in ein Steuersignal für den Stromwandler umsetzt. Ebenso ist es möglich, dass ein Stromwandler direkt durch den Steuerwert bezüglich seiner Ausgangsspannung eingestellt wird.

Claims

Treiberanordnung (100) für eine Leuchteinheit (230), die Leuchteinheit (230) umfassend eine Vielzahl von Strängen
(240, 250, 260), bei denen jeder Strang eine Serienschal¬ tung (242, 252, 262) von Licht emittierenden Dioden und eine Stromquelle (243, 253, 263) mit einem ersten und ei¬ nem zweiten Anschluss aufweist, wobei die Serienschaltung
(242, 252, 262) von Dioden zwischen einen Versorgungs- spannungseingang (231) der Leuchteinheit (230) und den ersten Anschluss der Stromquelle (243, 253, 263) geschal¬ tet ist und der zweite Anschluss (246, 256, 266) der Stromquelle (243, 253, 263) über ein Widerstandselement
(245, 255, 265) mit einem Referenzpotentialanschluss ver¬ bunden ist, die Treiberanordnung (100) aufweisend eine Steuereinheit (110), die eingerichtet ist,
aus einem jeweils in der Steuereinheit (110) eingestell¬ ten Steuerwert ein entsprechendes Steuersignal für einen Spannungswandler (210) zu erzeugen, welcher eingerichtet ist, auf der Basis des Steuersignals eine Ausgangsspan¬ nung an dem Versorgungsspannungseingang (231) der Leuchteinheit (230) bereitzustellen;
an jedem der zweiten Anschlüsse (246, 256, 266) der
Stromquellen (243, 253, 263) einen Messwert zu erfassen; auf der Basis der erfassten Messwerte für jeden Strang einen der eingestellten Steuerwerte (IC, FBIN) zu speichern; und
auf der Basis der gespeicherten Steuerwerte zu detektie- ren, ob in einem der Stränge (240, 250, 260) ein Fehlerzustand vorliegt.
2. Treiberanordnung (100) nach Anspruch 1,
bei der die Steuereinheit (110) eingerichtet ist, auf der Basis der gespeicherten Steuerwerte zu detektieren, ob in einem der Stränge (240, 250, 260) eine oder mehrere Dio¬ den elektrisch überbrückt, insbesondere niederohmig überbrückt, und/oder kurzgeschlossen sind.
Treiberanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
bei der die Steuereinheit (110) eingerichtet ist, den Steuerwert (IC) variabel einzustellen;
auf der Basis der erfassten Messwerte für jeden Strang einen Leitungszustand des Strangs für den eingestellten
Steuerwert (IC) zu ermitteln; und
auf der Basis von ermittelten Leitungszuständen für wenigstens zwei unterschiedliche Steuerwerte zu detektie¬ ren, ob in einem der Stränge (240, 250, 260) ein Fehlerzustand vorliegt.
Treiberanordnung (100) nach Anspruch 3,
bei der die Steuereinheit (110) eingerichtet ist, den Leitungszustand des Strangs durch einen Vergleich des an dem zweiten Anschluss der Stromquelle (243, 253, 263) des Strangs erfassten Messwerts mit einem Zustandsreferenz- wert (VTH) zu ermitteln.
Treiberanordnung (100) nach Anspruch 3 oder 4,
bei der die Steuereinheit (110) eingerichtet ist, den Steuerwert (IC) in mehreren Schritten stufenweise einzustellen;
auf der Basis der für die eingestellten Steuerwerte ermittelten Leitungszustände für jeden Strang den Steuerwert (IC) zu ermitteln, für den sich der Leitungszustand des Strangs ändert, um einen Änderungssteuerwert für den Strang zu erhalten; und auf der Basis der Änderungssteuerwerte zu detektieren, ob in einem der Stränge (240, 250, 260) ein Fehlerzustand vorliegt .
6. Treiberanordnung (100) nach Anspruch 5,
bei der die Steuereinheit (110) eingerichtet ist, einen Extremwert der Änderungssteuerwerte zu ermitteln, und ei¬ nen Fehlerzustand in einem Strang zu detektieren, wenn eine Abweichung zwischen dem Änderungssteuerwert dieses Strangs und dem Extremwert größer als ein Änderungs¬ schwellwert (TH1, TH2) ist.
7. Treiberanordnung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der die Steuereinheit (110) eingerichtet ist, den Steuerwert (IC) auf einen ersten Steuerwert einzu¬ stellen und für jeden Strang den Leitungszustand des Strangs für den ersten Steuerwert zu ermitteln;
den Steuerwert (IC) auf einen zweiten Steuerwert einzu¬ stellen und für jeden Strang den Leitungszustand des Strangs für den zweiten Steuerwert zu ermitteln; und einen Fehlerzustand in einem Strang zu detektieren, wenn der Leitungszustand dieses Strangs für den ersten Steuer¬ wert gleich dem Leitungszustand dieses Strangs für den zweiten Steuerwert ist.
8. Treiberanordnung (100) nach Anspruch 7,
bei der der erste Steuerwert für eine höhere Ausgangs¬ spannung an dem Spannungswandler (210) als der zweite Steuerwert vorgesehen ist.
9. Treiberanordnung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei der der Leitungszustand durch ein Leiten oder ein Nicht-Leiten des Strangs bestimmt ist. Treiberanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Steuereinheit (110) eingerichtet ist,
für jeden Strang die Stromquelle des Strangs zu aktivie¬ ren und die Stromquellen der anderen Stränge zu deaktivieren ;
den Steuerwert (FBIN) derart einzustellen, dass der Mess¬ wert an dem Strang mit der aktivierten Stromquelle einen vorbestimmten Wert erreicht;
den für den Strang mit der aktivierten Stromquelle eingestellten Steuerwert (FBIN) zu speichern; und
auf der Basis eines Vergleichs der gespeicherten Steuerwerte zu detektieren, ob in einem der Stränge (240, 250, 260) ein Fehlerzustand vorliegt.
Treiberanordnung (100) nach Anspruch 10,
bei der die Steuereinheit (110) eingerichtet ist, einen Extremwert der gespeicherten Steuerwerte zu ermitteln, und einen Fehlerzustand in einem Strang zu detektieren, wenn eine Abweichung zwischen dem gespeicherten Steuerwert dieses Strangs und dem Extremwert größer als ein Ak¬ tivierungsschwellwert (TH3)ist.
Beleuchtungsanordnung mit einer Treiberanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer Leuchteinheit (230), die Leuchteinheit (230) umfassend eine Viel¬ zahl von Strängen (240, 250, 260), bei denen jeder Strang eine Serienschaltung (242, 252, 262) von Licht emittierenden Dioden und eine Stromquelle (243, 253, 263) mit einem ersten und einem zweiten Anschluss aufweist, wobei die Serienschaltung (242, 252, 262) von Dioden zwischen einen Versorgungsspannungseingang (231) der Leuchteinheit
(230) und den ersten Anschluss der Stromquelle (243, 253, 263) geschaltet ist und der zweite Anschluss (246, 256, 266) der Stromquelle (243, 253, 263) über ein Wider¬ standselement (245, 255, 265) mit einem Referenzpotenti- alanschluss verbunden ist, und mit einem Spannungswandler (210), welcher eingerichtet ist, auf der Basis eines von der Treiberanordnung (100) abgegebenen Steuersignals eine Ausgangsspannung an dem Versorgungsspannungseingang (231) der Leuchteinheit (230) bereitzustellen.
Verfahren zur Detektion eines Fehlerzustands einer
Leuchteinheit (230), die Leuchteinheit (230) umfassend eine Vielzahl von Strängen (240, 250, 260), bei denen je¬ der Strang eine Serienschaltung (242, 252, 262) von Licht emittierenden Dioden und eine Stromquelle (243, 253, 263) mit einem ersten und einem zweiten Anschluss aufweist, wobei die Serienschaltung (242, 252, 262) von Dioden zwischen einen Versorgungsspannungseingang (231) der Leuchteinheit (230) und den ersten Anschluss der Stromquelle (243, 253, 263) geschaltet ist und der zweite Anschluss (246, 256, 266) der Stromquelle (243, 253, 263) über ein Widerstandselement (245, 255, 265) mit einem Referenzpo- tentialanschluss verbunden ist, das Verfahren umfassend: Aufeinanderfolgendes Einstellen von wenigstens zwei Steu¬ erwerten (IC, FBIN);
Erzeugen, aus einem jeweils eingestellten Steuerwert (IC, FBIN) , eines Steuersignals für einen Spannungswandler (210), welcher eingerichtet ist, auf der Basis des Steu¬ ersignals eine Ausgangsspannung an dem Versorgungsspannungseingang (231) der Leuchteinheit (230) bereitzustel¬ len;
Erfassen eines Messwerts an jedem der zweiten Anschlüsse (246, 256, 266) der Stromquellen (243, 253, 263); Speichern, für jeden Strang, eines der eingestellten Steuerwerte auf der Basis der erfassten Messwerte; und Detektieren, auf der Basis der gespeicherten Steuerwerte, ob in einem der Stränge (240, 250, 260) ein Fehlerzustand vorliegt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend,
Variables Einstellen des Steuerwerts;
Ermitteln, für jeden Strang, eines Leitungszustands des Strangs für den eingestellten Steuerwert (IC) auf der Ba¬ sis der erfassten Messwerte; und
Detektieren auf der Basis von ermittelten Leitungszustän- den für wenigstens zwei unterschiedliche Steuerwerte, ob in einem der Stränge (240, 250, 260) ein Fehlerzustand vorliegt.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, ferner umfassend, Aktivieren, für jeden Strang, der Stromquelle (243, 253, 263) des Strangs und Deaktivieren der Stromquellen (243, 253, 263) der anderen Stränge;
Einstellen des Steuerwerts (FBIN) derart, dass der Mess¬ wert an dem Strang mit der aktivierten Stromquelle (243, 253, 263) einen vorbestimmten Wert erreicht;
Speichern des für den Strang mit der aktivierten Strom- quelle (243, 253, 263) eingestellten Steuerwerts; und
Detektieren auf der Basis eines Vergleichs der gespei¬ cherten Steuerwerte, ob in einem der Stränge (240, 250, 260) ein Fehlerzustand vorliegt.
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