[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mehreren elektrisch in Serie
geschalteten Leuchtmitteln, mindestens einem Überbrückungsstrompfad, durch den mindestens
eines der Leuchtmittel elektrisch überbrückbar ist, und einer Stromquelle zur Versorgung
der Leuchtmittel mit Strom.
[0002] Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art dienen die Überbrückungsstrompfade dazu,
einzelne Leuchtmittel selektiv ein- und auszuschalten. Dabei tritt das Problem auf,
dass bei einer selektiven Abschaltung einzelner Leuchtmittel eine erhöhte Spannung
über den nicht überbrückten, d.h. nicht ausgeschalteten, Leuchtmitteln abfällt. Der
erhöhte Spannungsabfall bewirkt einen erhöhten Stromfluss durch die nicht überbrückten
Leuchtmittel und kann zu einer Beschädigung dieser Leuchtmittel führen.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen, deren zuverlässige Funktion dauerhaft sichergestellt ist.
[0004] Zur Lösung der Aufgabe ist eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
[0005] Gemäß Anspruch 1 umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere elektrisch in
Serie geschaltete Leuchtmittel, mindestens einen Überbrückungsstrompfad, durch den
mindestens eines der Leuchtmittel elektrisch überbrückbar ist, eine Stromquelle zur
Versorgung der Leuchtmittel mit Strom und eine Strombeschränkungseinrichtung, welche
im Falle einer elektrischen Überbrückung mindestens eines der Leuchtmittel einen durch
die nicht überbrückten Leuchtmittel fließenden Strom beschränkt.
[0006] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die in Serie geschalteten Leuchtmittel
durch eine gemeinsame Stromquelle mit Strom versorgt. Somit ist es nicht notwendig,
für jedes Leuchtmittel eine eigene Stromquelle bereit zu stellen. Die Stromquelle
stellt einen im Wesentlichen konstanten Strom bereit. Die Spannung der Stromquelle
entspricht vorzugsweise etwa der Summe der Vorwärtsspannungen der in Serie geschalteten
Leuchtmittel. Unter Vorwärtsspannung wird hierbei die Spannung verstanden, die für
den normalen Leuchtbetrieb eines eingeschalteten Leuchtmittels an diesem anliegen
muss.
[0007] Durch den Überbrückungsstrompfad ist ein zugeordnetes Leuchtmittel elektrisch überbrückbar.
Hierdurch lässt sich das Leuchtmittel selektiv aus- bzw. einschalten, indem das Leuchtmittel
- zum Beispiel durch eine geeignete Steuerung gesteuert - elektrisch überbrückt wird
bzw. eine vorhandene elektrische Überbrückung aufgehoben wird.
[0008] Konkret bewirkt die elektrische Überbrückung des Leuchtmittels, dass die über das
Leuchtmittel abfallende Spannung auf einen Wert reduziert wird, der unter der Vorwärtsspannung
des Leuchtmittels liegt, so dass das Leuchtmittel entweder gar nicht mehr oder nur
noch mit verringerter Helligkeit leuchtet.
[0009] Der in Folge des Überbrückens des Leuchtmittels auftretende verringerte Spannungsabfall
über dieses Leuchtmittel führt dazu, dass ein entsprechend erhöhter Anteil der über
die Serienschaltung von Leuchtmitteln insgesamt abfallenden Spannung über die nicht
überbrückten Leuchtmittel abfällt. Unter der Annahme einer gleich bleibenden über
die Serienschaltung abfallenden Gesamtspannung hätte dies einen erhöhten Stromfluss
durch die nicht überbrückten Leuchtmittel und gegebenenfalls deren Beschädigung oder
Ausfall zur Folge.
[0010] Um einen solchen erhöhten Stromfluss durch die nicht überbrückten Leuchtmittel zu
vermeiden oder zumindest zu beschränken, ist erfindungsgemäß eine Strombeschränkungseinrichtung
vorgesehen, welche im Falle einer elektrischen Überbrückung mindestens eines der Leuchtmittel
den durch die nicht überbrückten Leuchtmittel fließenden Strom beschränkt.
[0011] Die Strombeschränkungseinrichtung kann dabei so ausgestaltet sein, dass sie im Falle
einer Überbrückung eines Leuchtmittels für einen zusätzlichen Spannungsabfall sorgt.
Dieser zusätzliche Spannungsabfall wirkt bevorzugt so, dass er einer Zunahme der über
die nicht überbrückten Leuchtmittel abfallenden Spannung entgegenwirkt, d.h. also
diese verhindert oder zumindest reduziert bzw. beschränkt.
[0012] Bei einer solchen Ausgestaltung der Strombeschränkungseinrichtung wird also der im
Falle einer Überbrückung eines oder mehrerer Leuchtmittel durch die nicht überbrückten
Leuchtmittel fließende Strom dadurch beschränkt, dass einer Zunahme der über die nicht
überbrückten Leuchtmittel abfallenden Spannung durch Erzeugen eines zusätzlichen Spannungsabfalls
entgegengewirkt wird.
[0013] Ein solcher zusätzlicher Spannungsabfall kann beispielsweise in Serie zu der Serienschaltung
aus Leuchtmitteln, d.h. der Serienschaltung vor- oder nachgeschaltet, innerhalb der
Serienschaltung, z.B. in Serie zu einem Leuchtmittel, oder innerhalb eines Überbrückungsstrompfades
erzeugt werden, durch den ein Leuchtmittel überbrückt wird.
[0014] Die erfindungsgemäße Beschränkung des im Falle einer Überbrückung eines Leuchtmittels
durch die nicht überbrückten Leuchtmittel fließenden Stromes verhindert, dass die
nicht überbrückten Leuchtmittel durch eine übermäßige Zunahme des durch sie fließenden
Stromes belastet oder beschädigt werden. Im Ergebnis ist hierdurch eine zuverlässige
Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung dauerhaft sichergestellt.
[0015] Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung
und den Zeichnungen beschrieben.
[0016] So kann die Strombeschränkungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform unabhängig
von der Stromquelle sein. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da die
Unabhängigkeit der Strombeschränkungseinrichtung von der Stromquelle größtmögliche
Flexibilität hinsichtlich der Gestaltung der Gesamtvorrichtung bietet. Die Stromquelle
und die Strombeschränkungseinrichtung können mit anderen Worten getrennt voneinander
entworfen, optimiert, hergestellt und eingebaut werden.
[0017] Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist jedem Leuchtmittel ein eigener
Überbrückungsstrompfad zugeordnet. Auf diese Weise kann jedes Leuchtmittel einzeln
überbrückt, d.h. also ein- und ausgeschaltet werden. Dies gewährleistet eine optimale
Flexibilität in der Steuerung der einzelnen Leuchtmittel und ermöglicht ein breites
Spektrum an Anwendungen und Leuchtmustem.
[0018] Das Öffnen und Schließen eines Überbrückungsstrompfades erfolgt vorzugsweise mittels
eines in dem Überbrückungsstrompfad angeordneten Schalters. Prinzipiell kommen als
Schalter für die Überbrückungsstrompfade unter anderem elektrische Schalter, mechanische
Schalter und elektromechanische Schalter in Frage.
[0019] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eines der Leuchtmittel eine Leuchtdiode
(LED). Insbesondere können alle Leuchtmittel LEDs sein. In letzterem Fall ist es besonders
bevorzugt, wenn alle LEDs vom gleichen Typ sind und/oder einen im Wesentlichen identischen
Vorwärtsstrom aufweisen. Unter dem Vorwärtsstrom einer LED bzw. eines Leuchtmittels
allgemein wird hier der Strom verstanden, der bei dem normalen Leuchtbetrieb eines
eingeschalteten Leuchtmittels durch das Leuchtmittel fließt, mit anderen Worten also
der Strom, der durch das Leuchtmittel fließt, wenn die Vorwärtsspannung gemäß voranstehender
Definition an dem Leuchtmittel anliegt.
[0020] LEDs eignen sich besonders gut für eine Ansteuerung mittels Pulsweitenmodulation
und für ein wiederholtes Ein- und Ausschalten allgemein, da sie auch durch wiederholtes
Ein- und Ausschalten allenfalls minimal verschleißen. Die Vorwärtsspannungen von LEDs
liegen zudem typischerweise in einem Bereich, der es erlaubt, mehrere in Serie geschaltete
LEDs durch insbesondere im Automobilbereich typischerweise verwendete Gleichspannungen,
wie z.B. 12 Volt oder 24 Volt, mit Strom zu versorgen, gegebenenfalls unter Einsatz
eines Stromwandlers. Sind alle LEDs vom gleichen Typ, so besitzen sie, abgesehen von
geringfügigen herstellungsbedingten Abweichungen, alle den gleichen Vorwärtsstrom
und können somit besonders effizient in einer Serienschaltung durch eine gemeinsame
Stromquelle betrieben werden. Entsprechendes gilt für andersartige Leuchtmittel eines
Typs oder auch für Leuchtmittel unterschiedlicher Arten und Typen, die einen im Wesentlichen
identischen Vorwärtsstrom aufweisen.
[0021] Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Strombeschränkungseinrichtung
eine Konstantstromquelle bzw. -senke, die zu der Serienschaltung aus Leuchtmitteln
elektrisch in Serie geschaltet ist. Eine Konstantstromquelle lässt einen konstanten
Stromwert durch, indem sie die an ihren Anschlüssen anliegende Spannung so anpasst,
dass die an dem an der Konstantromquelle angeschlossenen restlichen Stromkreis anliegende
Spannung einen Wert annimmt, der in diesem Stromkreis einen Stromfluss des an der
Konstantstromquelle eingestellten Stromwertes zur Folge hat.
[0022] Eine derartige Konstantstromquelle bzw. -senke beschränkt den durch die nicht überbrückten
Leuchtmittel fließenden Strom in der nachfolgend dargestellten Weise: Unmittelbar
nach dem Überbrücken eines oder mehrerer Leuchtmittel liegt an der Stromquelle, die
zur Stromversorgung der Leuchtmittel vorgesehen ist, im Wesentlichen dieselbe Spannung
an wie unmittelbar vor dem Überbrücken, sodass ohne die Strombeschränkungseinrichtung
ein erhöhter Strom durch die nicht überbrückten Leuchtmittel fließen würde.
[0023] Die in Serie zu den Leuchtmitteln geschaltete Konstantstromquelle erzeugt in Folge
des Überbrückens jedoch einen zusätzlichen Spannungsabfall, der bewirkt, dass die
über die in Serie geschalteten und nicht überbrückten Leuchtmittel abfallende Spannung
entsprechend reduziert bzw. beschränkt wird, wodurch der durch die nicht überbrückten
Leuchtmittel fließende Strom beschränkt oder sogar im Wesentlichen konstant gehalten
wird.
[0024] Besonders bevorzugt ist es, wenn der von der Konstantstromquelle gelieferte Strom
im Wesentlichen dem Vorwärtsstrom der in Reihe geschalteten Leuchtmittel entspricht,
da dadurch ein effizienter Betrieb der nicht überbrückten Leuchtmittel sichergestellt
ist. Der von der Konstantstromquelle gelieferte Strom kann aber auch ein wenig höher
als der Nominalstrom der zur Stromversorgung der Leuchtmittel vorgesehenen Stromquelle
sein.
[0025] Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Strombeschränkungseinrichtung
einen elektrischen Widerstand, der in einem Überbrückungsstrompfad angeordnet ist.
Vorteilhafterweise ist in jedem der Überbrückungsstrompfade ein solcher elektrischer
Widerstand angeordnet. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der genannte elektrische
Widerstand mit einem Schalter zum Öffnen und Schließen des jeweiligen Überbrückungsstrompfades
in Serie geschaltet ist.
[0026] Der elektrische Widerstand bewirkt bei geschlossenem Überbrückungsstrompfad einen
zusätzlichen Spannungsabfall in dem Überbrückungsstrompfad und verringert somit die
durch die Überbrückung bewirkte Zunahme des Spannungsabfalls über die nicht überbrückten
Leuchtmittel. Durch diese Verringerung der Zunahme des Spannungsabfalls wird der durch
die nicht überbrückten Leuchtmittel fließende Strom beschränkt. Da Widerstände kostengünstige
elektrische Standardkomponenten darstellen, handelt es sich hierbei um eine besonders
kostengünstige Variante einer Strombeschränkungseinrichtung.
[0027] Gemäß noch einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst die Strombeschränkungseinrichtung
einen Schalter zum Öffnen und Schließen eines Überbrückungsstrompfades, z.B. einen
elektrischen Schalter und insbesondere einen MOSFET-Schalter, wobei dieser Schalter
im Vergleich zu Schaltern, die herkömmlicherweise zur Unterbrechung eines Überbrückungsstromfades
verwendet werden, einen erhöhten elektrischen Durchlasswiderstand aufweist.
[0028] Bei dieser Ausführungsform stellt also der Schalter selbst einen zusätzlichen in
dem Überbrückungsstrompfad angeordneten Widerstand dar, der bei geschlossenem Überbrückungsstrompfad
einen zusätzlichen Spannungsabfall hervorruft, während bei geöffnetem Überbrückungsstrompfad
keine Leistungsaufnahme geschieht. Somit erfüllt der Schalter eine Doppelfunktion,
nämlich die Schaltfunktion und gleichzeitig die Strombeschränkungsfunktion. Diese
Variante der Strombeschränkungseinrichtung kommt grundsätzlich also ohne zusätzliche
Komponenten, wie z.B. Widerstände oder Konstantstromquelle, aus.
[0029] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Wert des Gesamtwiderstands
eines geschlossenen Überbrückungsstrompfades so gewählt, dass die bei geschlossenem
Überbrückungsstrompfad über den Überbrückungsstrompfad abfallende Spannung geringer
ist, als die zum normalen Betrieb des durch den Überbrückungsstrompfad überbrückten
Leuchtmittels notwendige Spannung. Durch eine geeignete Wahl des Gesamtwiderstandes
ist sichergestellt, dass ein durch den Überbrückungsstrompfad überbrücktes Leuchtmittel
wirksam ausgeschaltet ist und kein Licht mehr abgibt. Die Einstellung des Gesamtwiderstands
des Überbrückungsstrompfades kann beispielsweise über einen zu einem elektrischen
Schalter in Serie geschalteten zusätzlichen Widerstand oder durch einen erhöhten Durchlasswiderstand
des elektrischen Schalters selbst oder durch eine Kombination aus beidem erfolgen.
[0030] Für die Festlegung des konkreten Wertes des Gesamtwiderstands eines Überbrückungsstrompfades
sind insbesondere die Vorwärtsspannung und der Vorwärtsstrom des Leuchtmittels, d.h.
also Spannung und Strom bei normalem eingeschaltetem Leuchtbetrieb, sowie der maximale
gewünschte Strom im Falle einer Überbrückung zu berücksichtigen, sowie die maximale
und minimale Anzahl von gleichzeitig überbrückten Leuchtmitteln gemäß der jeweiligen
Anwendung der Vorrichtung.
[0031] Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst
eine auf einer Pulsweitenmodulation basierende Steuerung eines einen Überbrückungsstrompfad
öffnenden bzw. schließenden Schalters. Eine solche Steuerung erlaubt unter anderem
das Dimmen einzelner Leuchtmittel, indem die Leuchtmittel mit einem dem Dimmungsgrad
entsprechenden Tastverhältnis und einer Frequenz, die so hoch ist, dass das menschliche
Auge keine diskreten Ein- und Ausschaltvorgänge wahrnimmt, ein- und ausgeschaltet
werden.
[0032] Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Frontscheinwerfer eines
Kraftfahrzeugs können auf diese Weise zum Beispiel unterschiedliche Lichtintensitäten
entsprechend einer Verwendung des Scheinwerfers als Fern- Abblend- oder Standlicht
realisiert werden. Zusätzlich ist es möglich, die von einzelnen Leuchtmitteln abgegebene
Lichtleistung selektiv zu reduzieren. Beispielsweise können im Fall eines entgegenkommenden
Fahrzeugs ausgewählte Leuchtmittel in ihrer Helligkeit so reduziert werden, dass ein
Blenden des Fahrers des entgegen kommenden Fahrzeugs vermieden wird, während die Leuchtmittel,
welche die übrige Fahrzeugumgebung bestrahlen, mit unverminderter Helligkeit betrieben
werden können.
[0033] Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die zur Versorgung der Leuchtmittel
mit Strom vorgesehene Stromquelle eine Regelungsvorrichtung, die dazu ausgebildet
ist, den Ausgangsstrom der Stromquelle auf einen Soll-Wert zu regeln, wobei der Soll-Wert
vorzugsweise dem Vorwärtsstrom der in Serie geschalteten Leuchtmittel entspricht.
Durch die Verwendung einer solchen Stromquelle kann der über einen längeren Zeitraum
betrachtete zeitliche Mittelwert des im Falle einer elektrischen Überbrückung eines
oder mehrerer Leuchtmittel durch die nicht überbrückten Leuchtmittel fließenden Stroms
unabhängig von der Strombeschränkungseinrichtung auf den Soll-Wert reduziert werden.
[0034] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die zur Versorgung der Leuchtmittel
vorgesehene Stromquelle einen Schaltregler und insbesondere einen stromgesteuerten
Aufwärtswandler. Eine derartige Stromquelle ist besonders geeignet, um die notwendigen
Leistungen und Spannungen für den Betrieb von mehreren in Reihe geschalteten Leuchtmitteln
bereit zu stellen.
[0035] Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst die zur Versorgung der Leuchtmittel
vorgesehene Stromquelle einen Ausgangskondensator. Ein solcher Kondensator trägt in
vorteilhafter Weise zu einer Glättung der von der Stromquelle gelieferten Ausgangsspannung
bei, insbesondere bei Verwendung eines Schaltreglers als Stromquelle.
[0036] Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Strombeschränkungseinrichtung besteht dabei
keine Gefahr, dass im Falle des Überbrückens eines oder mehrerer Leuchtmittel ein
durch eine Entladung des Ausgangskondensators hervorgerufener und durch die nicht
überbrückten Leuchtmittel fließender Strom eine Beschädigung der Leuchtmittel verursacht,
da ein solcher Strom durch die Strombeschränkungseinrichtung beschränkt wird. Die
Strombeschränkungseinrichtung verhindert außerdem, dass sich die Spannung an dem Ausgangskondensator
bei einem raschen Ein- und Ausschalten der Leuchtmittel entsprechend hochfrequent
erhöht bzw. reduziert, was aufgrund des umgekehrten piezoelektrischen Effekts zu einer
unerwünschten Geräuschentwicklung am Kondensator führen könnte.
[0037] Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand von vorteilhaften
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es
zeigen:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform mit einer Strombeschränkungseinrichtung,
die eine Konstantstromquelle umfasst;
- Fig. 2
- eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform mit einer Strombeschränkungseinrichtung,
die in den Überbrückungsstrompfaden angeordnete elektrische Widerstände umfasst; und
- Fig. 3
- eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform mit einer Strombeschränkungseinrichtung,
die MOSFETs mit erhöhten Durchlasswiderständen umfasst.
[0038] In Fig. 1 ist eine erste beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt. Die Vorrichtung umfasst mehrere Leuchtmittel in der Form von LEDs 10,
die elektrisch in Serie geschaltet sind. In der hier beschriebenen Ausführungsform
sind alle LEDs 10 vom gleichen Typ, wobei es prinzipiell aber ebenso möglich ist,
LEDs unterschiedlicher Typen zu verwenden.
[0039] Parallel zu jeder LED 10 ist jeweils ein Überbrückungsstrompfad 12 vorgesehen, der
durch einen Schalter 14 geöffnet und geschlossen werden kann. Die Schalter 14 werden
von einer auf Pulsweitenmodulation basierenden Steuerung angesteuert, mittels derer
die einzelnen Schalter 14 selektiv mit unterschiedlichen Tastverhältnissen geöffnet
und geschlossen werden können.
[0040] Zur Versorgung der LEDs 10 mit Strom ist eine Stromquelle 16 vorgesehen, die einen
stromgesteuerten Aufwärtswandler 18 umfasst und an deren Ausgang 20 die Serienschaltung
aus LEDs 10 angeschlossen ist. Der Soll-Wert des Ausgangsstroms des Aufwärtswandlers
18 ist so eingestellt, dass er im Wesentlichen dem Wert des Vorwärtsstroms der LEDs
10 entspricht, d.h. dem Strom, der durch eine LED 10 fließt, wenn die Vorwärtsspannung
an dieser anliegt.
[0041] Die Stromquelle 16 umfasst einen Ausgangskondensator 22, in Fig. 1 bezeichnet mit
"C
out". Der Ausgangskondensator 22 trägt zum stabilen Betrieb des Aufwärtswandlers 18 bei
und glättet die am Ausgang 20 der Stromquelle 16 bereitgestellte Ausgangsspannung
"U
out".
[0042] Die Stromquelle 16 umfasst ferner einen Messwiderstand 28, der zwischen einen Versorgungseingang
24 und einen Rückkopplungseingang 26 des Aufwärtswandlers 18 geschaltet ist. Der Messwiderstand
28 stellt einen relativ kleinen elektrischen Widerstand dar und dient zur Messung
des durch die LEDs 10 fließenden Stromes, in Fig. 1 bezeichnet mit "I
led", anhand der an dem Messwiderstand 28 abfallenden Spannung.
[0043] Eine Konstantstromquelle bzw. -senke 30 ist zu der Serienschaltung der LEDs 10 in
Serie geschaltet. Der Wert des von der Konstantstromquelle bzw. -senke 30 durchgelassenen
Stromes entspricht im Wesentlichen dem Vorwärtsstrom der LEDs 10. Die Konstantstromquelle
30 wirkt als Strombeschränkungseinrichtung, wie nachfolgend genauer erläutert wird.
[0044] Fig. 1 zeigt alle Überbrückungsstrompfade 12 in geöffnetem Zustand. Werden nun eine
oder mehrere der LEDs 10 durch Schließen des jeweiligen Überbrückungsstrompfades 12
überbrückt, so sinkt der an den überbrückten LEDs 10 auftretende Spannungsabfall,
in Fig. 1 bezeichnet mit "U
D", nahezu bis auf null ab. Ohne die Konstantstromquelle 30 würde sich unmittelbar
nach dem Überbrücken der LEDs 10 dieselbe Spannung, die sich vor dem Überbrücken auf
eine größere Zahl von nicht überbrückten LEDs 10 verteilte, auf eine geringere Anzahl
von nicht überbrückten LEDs 10 verteilen und zu einem Überstrom in diesen LEDs 10
führen.
[0045] Die Konstantstromquelle 30 beschränkt den durch die nicht überbrückten LEDs 10 fließenden
Strom, indem sie für einen zusätzlichen Spannungsabfall sorgt, in Fig. 1 bezeichnet
mit "Us". Die an den nicht überbrückten LEDs 10 anliegende Spannung wird somit um
diesen zusätzlichen Spannungsabfall reduziert.
[0046] Da die Konstantstromquelle 30 so eingestellt ist, dass der von ihr durchgelassene
Strom dem Vorwärtsstrom der LEDs 10 entspricht, nimmt der an der Konstantstromquelle
30 auftretende Spannungsabfall genau den Wert an, der dazu führt, dass an den nicht
überbrückten LEDs 10 jeweils die Vorwärtsspannung der LEDs 10 abfällt und somit der
Vorwärtsstrom der LEDs 10 durch die nicht überbrückten LEDs 10 fließt.
[0047] Durch die Beschränkung des im Falle des Überbrückens eines oder mehrerer LEDs 10
durch die nicht überbrückten LEDs 10 fließenden Stroms durch die Konstantstromquelle
30 wird verhindert, dass eine Entladung des Ausgangskondensators 22 in Folge der Überbrückung
zu einer Beschädigung der nicht überbrückten LEDs 10 führt.
[0048] Gleichzeitig wird durch die Strombeschränkung verhindert, dass sich die Spannung
an dem Ausgangskondensator 22 bei einem raschen Ein- und Ausschalten der LEDs 10 mit
einer dem Ein- und Ausschalten entsprechenden Frequenz erhöht bzw. reduziert, was
aufgrund des umgekehrten piezoelektrischen Effekts zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung
am Ausgangskondensator 22 führen könnte.
[0049] Werden die ausgeschalteten LEDs 10 mittels Unterbrechung des jeweiligen Überbrückungsstrompfades
12 durch Öffnen des jeweiligen Schalters 14 wieder eingeschaltet, so reduziert die
Konstantstromquelle 30 umgekehrt die an ihr abfallende Spannung, sodass die an den
LEDs 10 abfallende Spannung weniger stark oder gar nicht mehr reduziert wird und wiederum
der Vorwärtsstrom durch die LEDs 10 fließt.
[0050] Fig. 2 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die sich lediglich in der Ausbildung der Strombeschränkungseinrichtung von der in
Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform unterscheidet.
[0051] Die Strombeschränkungseinrichtung der Vorrichtung gemäß zweiter Ausführungsform umfasst
elektrische Widerstände 32, die in den Überbrückungsstrompfaden 12 jeweils in Serie
zu den Schaltern 14 geschaltet sind.
[0052] Bei Überbrückung einer oder mehrerer LEDs 10 stellt der Ausgang 20 der Stromquelle
16 zumindest vorübergehend eine im Wesentlichen unverändert hohe Spannung bereit.
Wären die Widerstände 32 nicht vorgesehen, so würde die über die überbrückten LEDs
10 abfallende Spannung nahezu auf null reduziert und die unverändert hohe von der
Stromquelle 16 bereitgestellt Spannung würde sich über eine geringere Anzahl von LEDs
10 verteilen, sodass ein erhöhter Strom durch die nicht überbrückten LEDs 10 fließen
würde.
[0053] Die in den Überbrückungsstrompfaden 12 angeordneten Widerstände 32 bewirken jedoch
einen zusätzlichen Spannungsabfall in den geschlossenen Überbrückungsstrompfaden 12
infolge des durch die geschlossenen Überbrückungsstrompfade 12 und die darin angeordneten
Widerstände 32 fließenden Stromes. Dieser zusätzliche Spannungsabfall reduziert die
an den nicht überbrückten LEDs 10 abfallende Spannung entsprechend und verhindert
somit eine übermäßige Spannungserhöhung an den nicht überbrückten LEDs 10, die zu
einer Beschädigung dieser LEDs 10 führen könnte.
[0054] Für die Werte der Widerstände 32 gelten folgende Bedingungen: Einerseits muss der
Wert eines Widerstands 32 so klein sein, dass durch die überbrückte LED 10 deutlich
weniger Strom fließt als durch die nicht überbrückte LED 10, damit die LED 10 wirksam
ausgeschaltet ist. Andererseits müssen die Werte der Widerstände 32 so groß sein,
dass bei der Überbrückung einer oder mehrerer LEDs 10 ein zusätzlicher Spannungsabfall
durch die Widerstände 32 derart bewirkt wird, dass eine übermäßige Erhöhung der über
die nicht überbrückten LEDs 10 abfallenden Spannung und daraus möglicherweise resultierende
Beschädigung der nicht überbrückten LEDs 10 verhindert wird.
[0055] Bei der Festlegung der Werte der Widerstände 32 ist selbstverständlich auch zu berücksichtigen,
wie viele der LEDs 10 typischerweise gleichzeitig aus- bzw. eingeschaltet sind.
[0056] Fig. 3 zeigt eine dritte beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die sich lediglich in der Ausbildung der Strombeschränkungseinrichtung von der in
Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform unterscheidet.
[0057] Bei der Vorrichtung gemäß dritter Ausführungsform ist die Strombeschränkungseinrichtung
durch die Schalter der Überbrückungsstrompfade 12 gebildet. Bei den Schaltern handelt
es sich in diesem Fall um MOSFET-Schalter 34, die - im Vergleich zu Schaltern 14 der
ersten und zweiten Ausführungsform oder zu Schaltern, die in den Überbrückungsstrompfaden
einer bekannten Vorrichtung verwendet werden - einen erhöhten elektrischen Durchlasswiderstand
aufweisen.
[0058] Die MOSFET-Schalter 34 dienen also nicht nur zum, ggf. pulsweitenmoduliert gesteuerten,
Öffnen und Schließen des jeweiligen Überbrückungsstrompfads 12, sondern sie bewirken
aufgrund ihres erhöhtem elektrischem Durchlasswiderstands im geschlossenen Zustand
gleichzeitig eine Beschränkung des durch die nicht überbrückten LEDs 10 fließenden
Stromes, entsprechend den in Fig. 2 dargestellten elektrischen Widerständen 32.
[0059] Obwohl die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen jeweils nur eine Art von
Strombeschränkungseinrichtung umfassen, d.h. also entweder die Konstantstromquelle
bzw. -senke 30, die Widerstände 32 und/oder die MOSFETs 34 mit erhöhtem elektrischem
Durchlasswiderstand, ist nachzuvollziehen, dass auch eine Ausführungsform denkbar
ist, die eine Kombination dieser verschiedenen Arten von Strombeschränkungseinrichtungen
aufweist, beispielsweise die Konstantstromquelle 30 in Kombination mit den Widerständen
32 und/oder den MOSFETs 34 mit erhöhtem elektrischem Durchlasswiderstand.
Bezugszeichenliste
[0060]
- 10
- LED
- 12
- Überbrückungsstrompfad
- 14
- Schalter
- 16
- Stromquelle
- 18
- Aufwärtswandler
- 20
- Ausgang der Stromquelle
- 22
- Ausgangskondensator
- 24
- Versorgungseingang
- 26
- Rückkopplungseingang
- 28
- Messwiderstand
- 30
- Konstantstromquelle bzw. -senke
- 32
- elektrischer Widerstand
- 34
- MOSFET-Schalter
1. Vorrichtung mit mehreren elektrisch in Serie geschalteten Leuchtmitteln (10), mindestens
einem Überbrückungsstrompfad (12), durch den mindestens eines der Leuchtmittel (10)
elektrisch überbrückbar ist, einer Stromquelle (16) zur Stromversorgung der Leuchtmittel
(10), die eine Regelungsvorrichtung (18, 28) zum Regeln des Ausgangsstroms der Stromquelle
(16) auf einen im Wesentlichen konstanten Wert umfasst, und einer Strombeschränkungseinrichtung,
welche im Falle einer elektrischen Überbrückung mindestens eines der Leuchtmittel
(10) einen durch die nicht überbrückten Leuchtmittel (10) fließenden Strom beschränkt,
wobei die Strombeschränkungseinrichtung eine Konstantstromquelle odersenke (30) umfasst,
die zu den Leuchtmitteln (10) elektrisch in Serie geschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Konstantstromquelle oder -senke (30) auf einen Stromwert eingestellt ist, der
höher ist als der Nominalstrom der zur Stromversorgung der Leuchtmittel (10) vorgesehenen
Stromquelle (16).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurchgekennzeichnet,
dass die Strombeschränkungseinrichtung von der Stromquelle (16) unabhängig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedem Leuchtmittel (10) ein eigener Überbrückungsstrompfad (12) zugeordnet ist.
4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Leuchtmittel eine Leuchtdiode (10) ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
alle Leuchtmittel Leuchtdioden (10) sind.
6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
der von der Konstantstromquelle oder -senke (30) gelieferte Strom im Wesentlichen
dem Vorwärtsstrom der in Serie geschalteten Leuchtmittel (10) entspricht.
7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strombeschränkungseinrichtung einen elektrischen Widerstand (32) des Überbrückungsstrompfades
(12) umfasst.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der elektrische Widerstand (32) mit einem Schalter (14) zum Öffnen und Schließen
des Überbrückungsstrompfades (12) in Serie geschaltet ist.
9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet,
dass der Wert des Gesamtwiderstands des Überbrückungsstrompfades (12) im geschlossenen
Zustand so gewählt ist, dass die bei geschlossenem Überbrückungsstrompfad (12) über
den Überbrückungsstrompfad (12) abfallende Spannung geringer ist als die zum normalen
Betrieb des durch den Überbrückungsstrompfad (12) überbrückten Leuchtmittels (10)
notwendige Spannung.
10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet,
dass zur Betätigung eines den Überbrückungsstrompfad (12) öffnenden bzw. schließenden
Schalters (14; 34) eine auf einer Pulsweitenmodulation basierende Steuerung vorgesehen
ist.
11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet,
dass die Stromquelle (16) einen Schaltregler (18) umfasst.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurchgekennzeichnet,
die Stromquelle (16) einen stromgesteuerten Aufwärtswandler (18), umfasst.
13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet,
dass die Stromquelle (16) einen Ausgangskondensator (22) umfasst.