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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, etwa aus den Druckschriften
DE 10 2005 047 610 A1 ,
DE 103 46 528 A1 bzw.
DE 10 2006 032 247 A1 . 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 umfasst, 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 gemäß Anspruch 1.
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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 Lichtquelle zugeordneten ersten Schalter und einen der zweiten Lichtquelle zugeordneten zweiten Schalter aufweist, wobei der Schaltung ein Steuermittel derart zugeordnet ist, dass 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 Verlustleistung 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 einen 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 Verlustleistung reduziert wird bzw. auch in weiteren möglichen Fehlerfällen die jeweilige Verlustleistung 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 Verlustleistung 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 1:100, bevorzugt von kleiner als oder gleich 1:200, besonders bevorzugt von kleiner als oder gleich 1:500, ganz besonders bevorzugt von kleiner als oder gleich 1:1000. 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. 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 sind 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) des 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, reagieren 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 fließenden 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 das Funktionieren 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. 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 nimmt lediglich die Helligkeit der Beleuchtungseinrichtung (welche erfindungsgemäß insbesondere als eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung für eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist) 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 der 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 Abhängigkeit 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 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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Bezugszeichenliste
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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
- Sense-Widerstände
- 50'
- Addierer
- 50''
- Spannungsverstärkungsregelung
- 51
- Ausgang der Addier- und Steuerregelung bzw. Feedbackeingang des ersten Regelbauelements
- 52
- Steuereingang der Addierers
- D1, D2, D', D''
- Dioden
