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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere
zur Ansteuerung einer Beleuchtungseinrichtung, wobei die Schaltung
parallel geschaltet eine erste Lichtquelle und eine zweite Lichtquelle
aufweist, wobei der ersten Lichtquelle eine erste Stromsenke und
der zweiten Lichtquelle eine zweite Stromsenke zugeordnet ist und
wobei der Schaltung ein Messmittel zugeordnet ist.
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Solche
Schaltungen für
Kraftfahrzeuge sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der
deutschen Offenlegungsschrift
DE 101 15 388 A1 eine Ansteuerschaltung für ein LED-Array
bekannt, wobei die Ansteuerschaltung mindestens einen ersten LED-Strang und mindestens
einen zweiten LED-Strang umfast, wobei seriell zu jedem LED-Strang
ein Schalter angeordnet ist und jeder LED-Strang einen Versorgungsanschluss
aufweist, wobei ein Regelkreis so ausgelegt ist, dass er den ersten
Schalter des ersten LED-Strangs so ansteuert, dass ein konstanter
Mittelwert des den ersten LED-Strang durchfließenden Stroms erzielt wird,
wobei der Regelkreis zur Ansteuerung auch der Schalter der weiteren
LED-Stränge
ausgelegt ist. Die Ansteuerungsschaltung umfasst weiterhin eine
Gesamtstromerfassungsvorrichtung, mit der die Summe der Ströme durch
mindestens zwei LED-Stränge
ermittelbar ist.
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Nachteilig
ist hieran, dass eine Unterscheidung zwischen einem sogenannten
Master-LED-Strang und weiteren LED-Strängen erfolgt, so dass bei einer
Funktionsstörung
des sogenannten Master-LED-Strangs ein Ausfall der Schaltung erfolgt,
was die Funktionssicherheit der Schaltung nachteilig beeinflusst.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Ansteuerungsschaltung
für ein Kraftfahrzeug,
insbesondere zur Ansteuerung einer Beleuchtungseinrichtung, wobei
Ausfälle
der Beleuchtung bzw. der Lichtquelle bzw. sonstige Fehlerzustände erkannt
werden und eine flexible Reaktion auf solche Fehler erfolgt. Weiterhin
soll die thermische Verlustleistung minimiert werden.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Schaltung für
ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Ansteuerung einer Beleuchtungseinrichtung,
wobei die Schaltung parallel geschaltet eine erste Lichtquelle und
eine zweite Lichtquelle aufweist, wobei der ersten Lichtquelle eine
erste Stromsenke und der zweiten Lichtquelle eine zweite Stromsenke
zugeordnet ist, wobei der Schaltung ein Messmittel zugeordnet ist
und wobei das Messmittel zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit
der ersten Lichtquelle und zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit
der zweiten Lichtquelle vorgesehen ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß in einfacher
Weise möglich,
periodisch nacheinander oder aber gleichzeitig parallel jede der
Lichtquellen auf ihre Funktionsfähigkeit
zu überprüfen und eine
angepasste Reaktion herbeizuführen.
Ferner ist es durch die Parallelschaltung der Lichtquellen ebenfalls
möglich,
die Verlustleistung so gering wie möglich zu halten.
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Erfindungsgemäß ist es
weiterhin bevorzugt, dass die Schaltung einen der ersten Lichtquellen
zugeordneten ersten Schalter und einen der zweiten Lichtquelle zugeordneten
zweiten Schalter aufweist, wobei der Schaltung ein Steuermittel
derart zugeordnet ist, das in Abhängigkeit der Funktionsfähigkeit
der ersten Lichtquelle der erste Schalter schaltbar ist und dass
in Abhängigkeit
der Funktionsfähigkeit
der zweiten Lichtquelle der zweite Schalter schaltbar ist. Hierdurch
ist es erfindungsgemäß möglich, bei
einem Totalausfall einer der Lichtquellen eine selektive Abschaltung
und damit eine Minimierung der Verlustleitung herbeizuführen. Ferner
wird hierdurch auch eine Kostenreduzierung dadurch erzielt, dass
durch die Verringerung der thermischen Verlustleistung eine höhere zulässige Umgebungstemperatur
der Schaltung möglich
ist, so dass kostengünstigere
Bauteile mit geringeren Anforderungen erfindungsgemäß bei der
Schaltung verwendbar sind bzw. dass die Haltbarkeit bzw. die Lebensdauer
der Schaltungskomponenten und insbesondere auch der Komponenten der
Lichtquellen (insbesondere Leuchtdioden) vergrößert wird.
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Weiterhin
ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass
die Schaltung einen für
die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle vorgesehenen Regler
aufweist, insbesondere einen Stromregler oder eine Spannungsregler.
Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, eine
gezielte Anpassung der an den Lichtquellen bereitgestellten elektrischen
Spannungen bzw. des elektrischen Stromes dadurch zu erzielen, dass
jeweils nur die benötigte
Spannung anliegt um eine gewisse Lichtleistung zu erbringen bzw.
um einen bestimmten Strom durch die Lichtquelle bzw. durch die Leuchtdioden
zu erzielen. Hierdurch wird weiterhin, etwa bei einem Teilausfall
der Lichtquellen (Legierung einer oder mehrerer Leuchtdioden), eine
angepasste Strom- bzw.
Spannungsregelung möglich,
so dass weiterhin die Verlustleitung reduziert wird bzw. auch in
weiteren möglichen
Fehlerfällen
die jeweilige Verlustleitung reduziert wird. Ist die Verlustenergie durch
die Legierung von Leuchtdioden zu hoch, kann die jeweilige Lichtquelle
abgeschaltet werden.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin
bevorzugt, dass der Regler in Abhängigkeit der Funktionsfähigkeit
der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle ansteuerbar ist.
Hierdurch kann eine flexible Anpassung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltung
an die jeweiligen Funktionsverhältnisse
der Lichtquellen erzielt werden, so dass ein besonders niedriges
Niveau der Verlustleitung erzielt werden kann und weiterhin auch
die Beleuchtungseigenschaften der Lichtquellen sich höchstens
für einen
Benutzer unsichtbar bzw. zumindest weitgehend unsichtbar verändern.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin
bevorzugt, dass der Regler nach einer Änderung der Funktionsfähigkeit
der ersten Lichtquelle oder der zweiten Lichtquelle mit einer Zeitverzögerung von
weniger als oder gleich einer Sekunde ansteuerbar ist, bevorzugt von
weniger als oder gleich 500 ms besonders bevorzugt von weniger als
oder gleich 300 ms, ganz besonders bevorzugt von weniger als oder
gleich 100 ms. Hierdurch wird eine schnelle Reaktion bzw. Adaptierung
der Funktionsweise der Schaltung an einen Fehlerfall möglich, so
dass eine unzulässig
hohe Verlustleistung höchstens über einen
sehr kurzen Zeitraum anliegt und daher keine Bauteile bzw. Komponenten
der Schaltung beschädigt.
Dies reduziert weiter die Produktionskosten der Schaltung, weil
kostengünstiger
Bauteile Verwendung finden können.
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Bevorzugt
ist erfindungsgemäß weiterhin, dass
die erste Lichtquelle eine erste Leuchtdiode, bevorzugt eine Mehrzahl
von ersten Leuchtdioden aufweist und/oder dass die zweite Lichtquelle
eine zweite Leuchtdiode, bevorzugt eine Mehrzahl von zweiten Leuchtdioden
aufweist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine sogenannte Leuchtdiodenkette
als Lichtquelle herangezogen werden, was den Vorteil aufweist, dass
zum einen eine hohe Flexibilität
erzielt wird, weil die Anzahl der Leuchtdioden zur Anpassung an
unterschiedliche Beleuchtungsstärken
oder Spannungsniveaus oder dergleichen variiert werden kann. Ferner
ist damit auch ein höheres
Maß an Ausfallsicherheit
verbunden, weil eine größere Anzahl von
Einzellichtquellen in der Beleuchtungsvorrichtung Verwendung findet,
so dass der Ausfall einer bestimmten Einzellichtquelle (insbesondere
eine Leuchtdiode) eine weit geringere Auswirkung hat als dies bei
einer Verwendung beispielsweise von vergleichsweise wenigen Glühlampen
oder dergleichen hätte.
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Erfindungsgemäß ist ferner
bevorzugt, dass die Schaltung bei ausreichender Wiederholrate getaktet
betreibbar ist, insbesondere mit einem Taktverhältnis von Einschaltzeitintervall
zu Ausschaltzeitintervall von kleiner als oder gleich 1 zu 100,
bevorzugt von kleiner als oder gleich 1 zu 200, besonders bevorzugt
von kleiner als oder gleich 1 zu 500, ganz besonders bevorzugt von
kleiner als oder gleich 1 zu 1000. Hierdurch kann die Dynamik der
Beleuchtungseinrichtung in sehr großen Grenzen variiert werden,
so dass ein größerer Anwendungsbereich der
erfindungsgemäßen Schaltung
als Ansteuerschaltung für
Beleuchtungseinrichtungen möglich
ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung.
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2 zeigt
schematisch die erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltung
mit mehr Details.
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3 zeigt
schematisch eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltung.
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4 zeigt
schematisch eine dritte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltung.
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5 zeigt
schematisch ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung verschiedener
Schaltzustände
an wichtigen Stellen der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung.
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In 1 ist
in schematischer Weise eine erfindungsgemäße Schaltung 10 dargestellt,
wobei die Schaltung 10 insbesondere zur Ansteuerung einer Beleuchtungseinrichtung
vorgesehen ist. Hierzu weist die Schaltung 10 beispielhaft
eine erste Lichtquelle 11 und eine zweite Lichtquelle 12 auf.
Die Lichtquellen 11, 12 sind insbesondere als
sogenannte Ketten von Leuchtdioden vorgesehen, wobei die erste Lichtquelle
eine erste Leuchtdiode 11' bzw.
bevorzugt eine Mehrzahl von ersten Leuchtdioden 11' aufweist und
wobei die zweite Lichtquelle 12 eine zweite Leuchtdiode 12' und bevorzugt
eine Mehrzahl von zweiten Leuchtdioden 12' aufweist. Die Lichtquellen 11, 12 sind
erfindungsgemäß jeweils
mit einer Stromsenke (alternativ einer Stromquelle) verbunden bzw.
dieser zugeordnet, wobei die erste Lichtquelle 11 einer
ersten Stromsenke 21 und die zweite Lichtquelle 12 einer
zweiten Stromsenke 22 zugeordnet ist. Als Stromsenken 21, 22 wird
hierbei insbesondere eine Anordnung aus einem Transistor, insbesondere
ein sogenannter MOS-FET-Transistor (Metal Oxide semiconductor field
effect transistor) oder alternativ ein Bipolar-Transistor, und einem Operationsverstärker vorgesehen.
Weiterhin weist die Schaltung 10 einen Regler 60 auf,
welcher das Spannungsniveau (oder Stromniveau), welches an den parallel
geschalteten Lichtquellen 11, 12 anliegt, regelt.
Sowohl von der Anordnung umfassend die erste Lichtquelle 11 und
die erste Stromsenke 21 ausgehend sowie von der Anordnung
umfassend die zweite Lichtquelle 12 und die zweite Stromsenke 22 ausgehend,
ist erfindungsgemäß eine Verbindung
zu einem Messmittel 40 vorgesehen, welches die Funktionsfähigkeit
der ersten Lichtquelle 11 bzw. der zweiten Lichtquelle 12 zu überprüfen in der
Lage ist. Diese Überprüfung findet
erfindungsgemäß entweder dauernd
statt (d.h. zeitgleich parallel sowohl für die erste Lichtquelle 11 und
für die
zweite Lichtquelle 12) oder aber sequentiell statt (d.h.
die Lichtquellen 11, 12 werden nacheinander eingeschaltet
und das jeweilige Resultat dem Messmittel 40 zugeführt). Das Messmittel 40 ist
ferner mit einem Steuermittel 50 verbunden bzw. mit diesem
zusammengefasst oder auch integriert vorgesehen, wobei mittels des
Steuermittels 50 Einfluss auf das Verhalten der Schaltung 10 derart
genommen wird, dass im Falle eines Ausfalls beispielsweise der ersten
Lichtquelle 11 auch die entsprechende erste Stromsenke 21 und
somit der gesamte Schaltungszweig der ersten Lichtquelle 11 (im
Folgenden auch als Leuchtdioden-Strang oder LED-Strang bezeichnet)
abgeschaltet wird. Gleiches gilt selbstverständlich auch für die zweite
Lichtquelle 12.
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Ferner
ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass
mittels des Messmittels 40 auch festgestellt werden kann,
ob beispielsweise eine der ersten Leuchtdioden 11' bzw. eine der
zweiten Leuchtdioden 12'' legiert (d.h.
niederohmig) sind und somit keinen Spannungsabfall mehr erzeugen,
was bei gleichbleibender an dem entsprechenden LED-Strang anliegender
Speisespannung zu einer größeren Verlustleistung
führt,
die erfindungsgemäß möglichst niedrig
gehalten werden soll. Wenn die Verlustleistung in der Stromsenke
wegen der Legierung von Leuchtdioden zu hoch wird, kann diese selektiv
abgeschaltet werden. Der Regler 60 umfasst erfindungsgemäß insbesondere
einen Stromregler oder einen Spannungsregler, wobei als Beispiel
eines Stromreglers etwa ein erstes Regelbauelement 61 beispielsweise
in Form eines integrierten Schaltkreises Verwendung finden kann
und wobei der Regler 60 weiterhin ein zweites Regelbauelement 62,
beispielsweise in Form eines sogenannten DC/DC Wandlerteils, aufweisen
kann. Hierbei wird ausgehend von der an der Schaltung 10 anliegenden
Batteriespannung Ubatt durch den Regler 60 am
Eingang 65 der parallelgeschalteten LED-Stränge bzw.
der Lichtquellen 11, 12 die jeweils benötigte Spannung
erzeugt bzw. eingeregelt, so dass der von den Lichtquellen 11, 12 benötigte Strom
fließen
kann.
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Die
Schaltung gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung funktioniert wie folgt:
An einem Ausgang 64 des
ersten Regelbauelementes 61 (eigentlicher Stromregler)
wird das zweite Regelbauelement 62 und daran die Lichtquellen 11, 12 angeschlossen.
Jede Lichtquelle 11, 12 umfasst einen der Leuchtdioden-Zweige,
die über
die Stromsenken 21, 22 auf möglichst eine exakt gleiche Stromstärke geregelt
werden. Hierbei können
die Stromsenken 21, 22 auch als Stromquellen ausgeführt sein.
Die durch die Lichtquellen 11, 12 fließenden Ströme werden
jeweils über
einen sogenannten Sense-Widerstand 41 (beispielsweise von
einer Größe von 470
mΩ) durch
einen Addierer 50' aufaddiert. Parallel
zu diesem Vorgang wird die Information über die Funktionsfähigkeit
der ersten und zweiten Lichtquelle 11, 12 dem
Messmittel 40 über
entsprechende Messleitungen 42 zugeleitet. Das Messmittel 40 und das
Steuermittel 50 ist nun in der Lage, den Addierer 50' (mit einer
nachgeordneten Spannungsverstärkungsregelung 50'') derart anzusteuern, dass an einem
Ausgang 51 des Addierers 50' bzw. der Spannungsverstärkungsregelung 50'' ein Spannungsniveau anliegt, welches
einem Steuerungsanschluss (Feedbackanschluss, nachfolgend ebenfalls
mit dem Bezugszeichen 51 bezeichnet) der ersten Regelbauelements 61 zugeführt wird,
so dass die Spannungsregelung am Eingang 65 der Lichtquellen 11, 12 auf die
geänderte
Situation (beispielsweise Ausfall eines der LED-Stränge) adäquat, d.
h. mit dem Anliegen eines ausreichenden Spannungsniveaus reagiert
werden kann.
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Diese
Funktionsweise soll nachfolgend an einem Beispiel dargestellt werden.
Wenn beispielsweise zwei LED-Zweige (Lichtquellen 11, 12)
mit je 150 mA betrieben werden, dann soll der Regler 60 den
auf der Leitung 65 fließende Strom auf insgesamt 300
mA regeln. Wenn lediglich einer der LED-Zweige betrieben wird, dann
soll der Regler 60 nur noch auf 150 mA liefern. Dafür ist in
der ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltung 10 die
umschaltbare Spannungsverstärkungsregelung 50'' erforderlich. Wenn insgesamt zwei LED-Zweige betrieben
werden (mit jeweils 150 mA) und einer davon ausfällt, dann muss die Spannung am
Ausgang der Anordnung aus Addierer 50' und Spannungsverstärkungsregelung 50'' um den Faktor zwei verstärkt werden,
damit die erforderliche Spannung am Feedbackeingang 51 des
ersten Regelbauelementes 61 verdoppelt wird (was aufgrund
der Funktionsweise des ersten Regelbauelements 61 zur Folge
hat, dass der Stromregler 60 nur noch auf 150 mA regelt).
Wenn bei einem solchen Ausfall eines der LED-Stränge der Stromfluss durch diesen
ausgefallenen LED-Strang unterbleibt, so reagiert die Regelung der
Schaltung 10 zunächst
derart, dass das Spannungsniveau am Eingang 65 der Lichtquellen 11, 12 auf
die maximal eingestellte Grenzspannung des ersten Regelbauelementes 61 hochgeregelt wird.
(weil am Feedbackeingang 51 des ersten Regelbauelementes 61 eine
zu geringe Spannung anliegt). Jedoch wird in einer solchen Situation
der Strom in dem noch funktionierenden der LED-Zweige bzw. Lichtquellen 11, 12 nach
wie vor konstant auf 150 mA gehalten, was auf die Funktion der KonstantStromsenken 21, 22 zurückzuführen ist.
Daher muss der restliche Spannungsabfall letztlich über die
funktionierende der Stromsenken 21, 22 abgefangen werden,
so dass momentan eine sehr große
Verlustleistung auftritt. Dieser Zustand muss mit einer möglichst
kurzen Verzögerungszeit
unterbunden werden. Hierzu erkennt das Messmittel 40 über die
Messleitungen 42, dass eine der LED-Stränge bzw. eine der Lichtquellen 11, 12 ausgefallen
ist und es wird der entsprechende LED-Zweig abgeschaltet.
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Daraufhin
wird die Spannung am Ausgang der Spannungsverstärkungsregelung 50'' wieder auf das Niveau im eingeregelten
Zustand angehoben, so dass der Regler 60 bzw. das erste
Regelbauelement 61 wieder auf das normale Spannungsniveau
am Eingang 65 der Lichtquellen 11, 12 zurückregeln kann.
Es ist damit durch die erfindungsgemäße Schaltung 10 sichergestellt,
dass es keine instabilen Zustände
gibt. Somit gibt es auch kein Aufblitzen oder sonst eine einen Benutzer
störende
Beeinträchtigung
der Funktion der Lichtquelle. Gerade weil die defekte Lichtquelle
selektiv abgeschaltet wird, ist es ausgeschlossen, dass die Lichtquelle
zeitweise funktioniert und dann wieder zeitweise nicht. Beim Ausfall von
einer der Lichtquellen 11, 12 nehmen lediglich die
Helligkeit der Beleuchtungseinrichtung (welche erfindungsgemäß insbesondere
als eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung für eine Anzeigeeinrichtung ist)
lediglich um einen definierten Wert ab und bleibt dann wiederum
stabil, was genau das gewünschte
Verhalten einer solchen Anordnung ist und gegebenenfalls von einem
Benutzer gar nicht wahrgenommen wird, etwa dann, wenn der Ausfall
der Lichtquellen 11, 12 bei Tageslicht passiert
und aufgrund der Umgebungsausleuchtung der Rückgang der Hintergrundbeleuchtung
gar nicht auffällt.
Durch längere
Einschaltzeiten der noch funktionierenden Lichtquellen kann in Bereichen
die Helligkeit auf den Sollwert von zwei oder mehr Lichtquellen
nachgeregelt werden.
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In 2 ist
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltung gemäß der ersten Ausführungsform
für den
Fall von zwei Lichtquellen 11, 12 in größerem Detail
dargestellt. Wiederum ist die erste Lichtquelle 11, die
zweite Lichtquelle 12, die erste Leuchtdiode 11', die zweite
Leuchtdiode 12', die
erste Stromsenke 21, die zweite Stromsenke 22, der
Regler 60 mit dem ersten Regelbauelement 61 und
dem zweiten Regelbauelement 62, der Eingang 65 der
Lichtquellen 11, 12 sowie der Regeleingang 51 sowie
der Addierer 50' mit
Spannungsverstärkungsregelung 50'' dargestellt. Weiterhin ist ebenfalls
das Messmittel 40 und das Steuermittel 50 im linken
Teil der 2 dargestellt. Über die
Elemente der 1 hinaus ist in 2 weiterhin
auch ein erster Schalter 31 und ein zweiter Schalter 32 dargestellt,
wobei die Schalter 31, 32 zur gesteuerten Abschaltung
einzelner Leuchtdiodenzweige bzw. einzelner Lichtquellen 11, 12 vorgesehen
sind. Dies wird durch entsprechende Steuerleitungen (nicht einzeln mit
einem Bezugszeichen versehen) über
das Steuermittel 50 durchgeführt.
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Bei
der Schaltung gemäß der ersten
Ausführungsform
(und auch der weiteren Ausführungsformen)
ist es selbstverständlich
möglich,
dass neben der ersten und zweiten Lichtquelle 11, 12 weitere Lichtquellen
in Form von weiteren parallel geschalteten Leuchtdiodenzweigen Verwendung
finden. In diesem Fall sind entsprechende Stromsenken (nicht dargestellt),
entsprechende Schalter (ebenfalls nicht dargestellt) sowie die entsprechenden
Steuerleitungen erforderlich.
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In 3 ist
in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung 10 dargestellt.
Hierbei sind neben der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle 11, 12 drei
weitere Lichtquellen 13, 14, 15 als Leuchtdiodenketten
schematisch dargestellt. Wiederum weist jede der Lichtquellen 11 bis 15 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Schaltung 10 eine
Stromsenke auf, wobei jedoch lediglich die erste Stromsenke 21 in
der 3 dargestellt ist. Das Gleiche gilt für den Schalter,
d. h. in 3 ist lediglich der erste Schalter 31 für die erste
Lichtquelle 11 dargestellt. Die Ansteuerung der Lichtquellen 11, 12 erfolgt
bei der zweiten Ausführungsform
der Erfindung über
den Regler 60 und entsprechende Stromsenken 21 analog
zu der ersten Ausführungsform
der Erfindung. Wiederum ist daher der Regler 60 mit dem
ersten Regelbauelement 61 und dem zweiten Regelbauelement 62,
der Eingang 65 der Lichtquellen 11 bis 15,
der Regeleingang 51 sowie der Addierer 50' dargestellt.
Weiterhin ist ebenfalls das Messmittel 40 und das Steuermittel 50 im
linken Teil der 3 dargestellt.
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Hinsichtlich
des Messmittels 40 bzw. der Auswertung der einzelnen Leuchtdiodenstränge ergeben
sich Unterschiede. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung werden
(im Gegensatz zur ersten Ausführungsform
der Erfindung) auch die Funktionen der Spannungsverstärkungsregelung 50'' (gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung) von dem Steuermittel 50 übernommen. Hierzu weist das
Steuermittel 50 eine Ausgangsleitung 52 auf, welche
auf den Addierer 50' wirkt,
so dass an dem Ausgang 51 des Addierers 50' die für die Stabilisierung
des Regelkreises notwendige Spannung auch bei Ausfall von einzelnen
der Leuchtdiodenketten bzw. Lichtquellen anliegt. Für jeden
ausfallenden Leuchtdiodenzweig wird zunächst durch das Messmittel 40 über Messleitungen 42 (von
denen der Einfachheit halber lediglich eine Messleitung 42 dargestellt
ist) erkannt, dass der Leuchtdiodenzweig ausgefallen ist. Von dem
Steuermittel 50 wird nachfolgend der Eingang 52 des
Addierers 50' derart
hochgeregelt (insbesondere mittels eines Digital/Analog-Wandlers
oder mittels eines sogenannten PPG (programmable pulse generator)),
dass die Spannung am Ausgang 51 des Addierers auf dem Niveau verbleibt,
welches für
eine geregelte Spannung am Eingang 65 der Lichtquellen
notwendig ist. Im Beispiel der zweiten Ausführungsform gemäß 3 ist es
beispielhaft so, dass der Strom durch jede der Lichtquellen 100
mA trägt,
wobei jedoch dieser Wert lediglich beispielhaft zu verstehen ist.
Daher ist für jede
ausfallende Leuchtdiodenkette das Spannungsniveau auf der Steuerleitung 52 um
(je nach vorgesehener Widerstandskonfiguration) beispielsweise 100 mV
zu erhöhen.
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In 4 ist
eine dritte Ausführungsform
der Schaltung 10 schematisch dargestellt. Wiederum ist die
erste Lichtquelle 11, die zweite Lichtquelle 12,
die erste Stromsenke 21, die zweite Stromsenke 22,
das erste Regelbauelement 61, das zweite Regelbauelement 62,
der erste Schalter 31 und der zweite Schalter 32 sowie
das Messmittel 40 und das Steuermittel 50 dargestellt.
Im Gegensatz zu den ersten und zweiten Ausführungsformen der Schaltung 10 ist
kein Addierer 50' zur
Bereitstellung des am Rückkopplungseingang 51 des
ersten Regelbauelements 61 notwendigen Spannungsniveaus
vorhanden, sondern es wird mittels einer ersten Diode D1, insbesondere eine
Schottky-Diode, zwischen der ersten Stromsenke 21 und dem
Rückkopplungseingang 51 sichergestellt,
dass wenn das Spannungsniveau auf der Kathodenseite der ersten Diode
D1 aufgrund eines Ausfalls der ersten Lichtquelle 11 weitestgehend
zum Massepotential hin abfällt,
eine entsprechende Reaktion (aufgrund eines Durchschaltens der Diode
D1) am Rückkopplungseingang 51 (Abfall
der dort anliegenden Spannung) derart erfolgt, dass wiederum die Eingangsspannung
am Eingang 65 der Lichtquellen 11, 12 hochgeregelt
wird. Nach einem Ausschalten des entsprechenden LED-Zweiges (im
vorliegenden Fall beispielhaft der ersten Lichtquelle 11)
wird dann die Durchschaltung der ersten Diode D1 wiederum rückgängig gemacht.
Entsprechend zur Funktion mit dem ersten LED-Zweig wird mittels einer zweiten Diode
D2, insbesondere eine Schottky-Diode, zwischen der zweiten Stromsenke 22 und
dem Rückkopplungseingang 51 sichergestellt,
dass wenn das Spannungsniveau auf der Kathodenseite der zweiten Diode
D2 aufgrund eines Ausfalls der zweiten Lichtquelle 12 weitestgehend
zum Massepotential hin abfällt,
eine entsprechende Reaktion (aufgrund eines Durchschaltens der zweiten
Diode D2) am Rückkopplungseingang 51 (Abfall
der dort anliegenden Spannung) derart erfolgt, dass wiederum die
Eingangsspannung am Eingang 65 der Lichtquellen 11, 12 hochgeregelt
wird.
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Die
Bereitstellung der Information, ob eine der Lichtquellen 11, 12 ausgefallen
ist oder nicht, wird an das Messmittel 40 über eine
für alle
Lichtquellen 11, 12 gemeinsame Messleitung 43 (bzw.
Messanschluss 43')
geleitet. Es muss daher sequentiell eine Abtastung der verschiedenen
Leuchtdioden-Zweige erfolgen. Über
die Schalter 31, 32 wird der ausgefallene LED-Zweig
abgeschaltet. Hierzu wird (für
das Beispiel von zwei Lichtquellen 11, 12) eine
dritte Diode D' (ebenfalls
beispielsweise eine Schottky-Diode) und eine vierte Diode D'' (ebenfalls beispielsweise eine Schottky-Diode)
verwendet. Hierzu ist gemäß der dritten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltung 10 der
Eingang der Stromsenken 21, 22 (d.h. jeweils zwischen
den Lichtquellen 11, 12 und den Stromsenken 21, 22,
wodurch an dieser Stelle ein Messabgriff realisiert wird) mit der
Anodenseite, entweder der dritten Diode D' (erste Stromsenke) oder der vierten
Diode D'' (zweite Stromsenke)
verbunden. In zeitlich getakteter Weise (d.h. sequentiell) erfolgt
durch Steuerung mittels des Steuermittels 50 eine Abfrage,
welcher Spannungsabfall an den Lichtquellen 11, 12 vorliegt.
Falls beispielsweise an beiden Lichtquellen 11, 12 eine
der Leuchtdioden ausgefallen ist, kann dies im Steuermittel 50 aufgrund des
gemessenen Spannungsabfalls erkannt werden und es kann das Spannungsniveau
am Eingang 65 der Lichtquellen 11, 12 zur
Reduzierung der Verlustleistung vermindert werden. Ein weiterer
Messanschluss 42' dient
der Messung des Spannungsabfalls über die gesamte Leuchtdioden-Kette
für eine
bestimmte Lichtquelle 11, 12. In 4 sind
zur Verdeutlichung der Funktionsweise weiterhin die Steuerleitungen
S1, S2, S3, S4 und S5 des Steuermittels 50 bzw. des Mess-
und Steuermittels 50 abgebildet. Hierbei dient die Steuerleitung
S1 dem periodischen Ein- und Ausschalten der Schaltung 10 bei
aktivierter Beleuchtungseinrichtung (etwa Hintergrundbeleuchtung
einer Anzeigevorrichtung) und mit einem Tastverhältnis von Einschaltzeitintervall
zu Ausschaltzeitintervall in Abhängig
der benötigten
Helligkeit der Lichtquellen. Die Steuerleitung S2 dient dem Ein- oder
Ausschalten der ersten Lichtquelle 11. Die Steuerleitung
S3 dient dem Ein- oder
Ausschalten der zweiten Lichtquelle 12. Die Steuerleitung
S4 dient der Trennung des Rückkoppelungseingangs 51 von Massepotential.
Die Steuerleitung S5 dient der Abtastung der Spannungsregelung (oder
Stromregelung) am Eingang 65 der Lichtquellen und der Messleitung 42 bzw.
dem Messanschluss 42'.
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In 5 ist
in schematischer Weise ein Zeitdiagramm über verschiedene Zustände von
der Steuerleitungen S1, S2, S3, S4 und S5 des Steuermittels 50 dargestellt.
Die Schaltung 10 wird erfindungsgemäß getaktet betrieben. Dies
bedeutet, dass an einem Taktgeberausgang (Steuerleitung S1), der die
gesamte Schaltung ein und ausschaltet in regelmäßigen Abständen ein und ausgeschaltet
wird. Bei einem Funktionieren von beiden Lichtquellen 11 und 12 erfolgt
taktgleich ebenfalls ein Einschalten an den individuellen Schaltleitungen
(Steuerleitungen S2 und S3) für
die einzelnen Lichtquellen. Es ergibt sich hierbei lediglich eine
minimale Zeitverzögerung
zwischen dem Einschaltzeitpunkt der Schaltung und dem tatsächlichen
Funktionieren der Schaltung (Steuerleitung S5) von beispielsweise
etwa 1 bis 40 Mikrosekunden, bevorzugt von etwa 5 Mikrosekunden
(die Verzögerungszeit
ist in der Zeichnung mittels eines Pfeils angedeutet; die Verzögerungszeit
ist hierbei einstellbar vorgesehen). Dies ist insbesondere darauf
zurückzuführen, dass
in 4 die Addierstufe entfällt, die Reaktionszeiten der
ersten bzw. zweiten Diode D1/D2 und der Schalter 31, 32 im
Nanosekundenbereich liegt und zusätzlich die Reaktionszeit der
Operationsverstärker
der Stromsenken 21, 22 erheblich beschleunigt
werden konnte, weil a) dieser mit einer hohen Spannung versorgt
wird (zum Beispiel die Batteriespannung und dabei die Spannung auf
einen definierten Grenzwert begrenzt wird) und weil b) der Ausgang
des Operationsverstärkers vorgespannt
wird (beispielsweise über
einen Widerstand zu dessen Spannungsversorgung). Hierdurch ist es
möglich,
dass die Flankensteilheit beim Einschalten der Schaltung derart
groß ist,
dass die Schaltung zum Beispiel in 5 Mikrosekunden betriebsbereit
ist. Es ist dadurch möglich,
dass innerhalb von einer Wiederholzeit von beispielsweise 5 Millisekunden
(bei einer Wiederholrate von zum Beispiel etwa 200 pro Sekunde oder
auch von etwa 50 pro Sekunde bis etwa 600 pro Sekunde) die Schaltung
im Extremfall etwa mit einer Dynamik von 1:1000 oder sogar noch
höher betrieben
werden kann.
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- 10
- Schaltung
- 11
- Erste
Lichtquelle
- 12
- Zweite
Lichtquelle
- 21
- Erste
Stromsenke
- 22
- Zweite
Stromsenke
- 31
- Erster
Schalter
- 32
- Zweiter
Schalter
- 40
- Messmittel
- 50
- Steuermittel
- 60
- Regler
- 61
- Erstes
Regelbauelement
- 62
- Zweites
Regelbauelement
- 65
- Eingang
der Lichtquellen
- 63
- Ausgang
des ersten Regelbauelementes
- 41
- Sensewiderstände
- 50'
- Addierer
- 50''
- Spannungsverstärkungsregelung
- 51
- Ausgang
der Addier- und Steuerregelung bzw. Feedbackeingang des ersten
-
- Regelbauelements
- 52
- Steuereingang
der Addierers
- D1,
D2, D', D''
- Dioden