[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines für eine Fahrzeugleuchte vorgesehenen
Leuchtmittels mit mehreren Halbleiterlichtquellen, insbesondere LEDs und/oder OLEDs,
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein zur Ausführung des Verfahrens geeignetes
Leuchtmittel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
[0002] Es ist allgemein bekannt, dass wenn der elektrische Anlasser eines Verbrennungsmotors
eines Fahrzeugs bei eingeschaltetem Licht betätigt wird, das Licht durch das kurzzeitige
Absinken der Bordnetzspannung zumindest zu Beginn der Betätigung des Anlassers dunkler
wird oder kurz erlischt.
[0003] Der Grund hierfür ist, dass im normalen Fahrbetrieb bei laufendem Verbrennungsmotor
die Bordnetzspannung typischerweise zwischen 11V und 15V liegt. Zumindest während
der Betätigung des Anlassers sinkt die Bordnetzspannung auf Werte zwischen typischerweise
7V und 8V ab.
[0004] Bislang war dies kaum von Belang, da in der Vergangenheit das Anlassen außer im gekennzeichneten
Fahrschulbetrieb im ruhenden Verkehr erfolgt ist und meistens zur Schonung der Bordbatterie
das Licht erst nach dem Anlassen eingeschaltet wurde.
[0005] In Zeiten umgebungshelligkeitsgesteuerter Lichteinschaltung und von Start-Stopp-Automatismen,
welche bei am fließenden Verkehr teilnehmenden Fahrzeugen den Verbrennungsmotor -
sei es beim Stillstand etwa an einer Ampel oder bei der Gaswegnahme während der Fahrt
- abschalten und erst bei erneutem Bedarf wieder anlassen, stellt dies eine nicht
unerhebliche Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit dar, da die Lichtfunktionen,
welche bei aus- und bei eingeschaltetem Licht von den am Fahrzeug verbauten Fahrzeugleuchten
zu erfüllen sind, aufgrund der Helligkeitsschwankungen erschwert zu erkennen sind
oder fehlinterpretiert werden können, beispielsweise wenn ein grelles Bremslicht -
und sei es nur kurz - abdunkelt, obgleich weiterhin gebremst wird, aber gerade der
Verbrennungsmotor angelassen wird.
[0006] Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads bei der Umwandlung elektrischen Stroms in Licht
werden zur Verwendung in Fahrzeugen vermehrt Halbleiterlichtquellen als Lichtquellen
verwendet. Bei den Halbleiterlichtquellen handelt es sich bislang überwiegend um anorganische,
teilweise jedoch auch schon um organische Leuchtdioden.
[0007] Anorganische Leuchtdioden bestehen aus mindestens einem Lichtemittierende-Diode-Halbleiter-Chip,
kurz LED-Chip, sowie wenigstens einer beispielsweise durch Spritzgießen angeformten,
den mindestens einen LED-Chip ganz oder teilweise umhüllenden Primäroptik. Auch sind
Fahrzeugleuchten bekannt, in denen reine LED-Chips ohne angeformte Primäroptiken zum
Einsatz kommen.
[0008] Bekannt sind anorganische Leuchtdioden zur Durchsteckmontage (THT; Through Hole Technology),
oberflächenmontierbare (SMD; Surface Mounted Device) LEDs und LEDs, bei denen der
LED-Chip in Nacktmontagetechnik (COB; Chip On Board) direkt auf den Leuchtmittelträger
gebondet wird.
[0009] THT-Leuchtdioden, kurz THT-LEDs, sind ein gängig bekannter Typ anorganischer Leuchtdioden.
Sie werden auch als bedrahtete Leuchtdioden bezeichnet, da sie aus einer zumindest
in einer gewünschten Abstrahlrichtung transparenten Kapselung, z.B. in Form einer
Umspritzung oder eines Vergusses bestehen, welche einen den LED-Chip mit einem ersten
elektrischen Anschluss, beispielsweise in Form eines Anodenanschlusses verbindenden
Bonddraht und den mit einem zweiten elektrischen Anschluss, beispielsweise in Form
eines Kathodenanschlusses, verbundenen LED-Chip einschließt. Aus der Kapselung ragen
nur die auch als Beinchen bezeichneten Drähte des ersten elektrischen Anschlusses
und des zweiten elektrischen Anschlusses als die Anoden- und Kathodenanschlüsse der
THT-LED. Der beispielsweise als Kathodenanschluss ausgeführte zweite elektrische Anschluss
kann hierbei mit einem oben erwähnten Napf versehen sein, in dem der LED-Chip angeordnet
ist. Der Bonddraht führt vom beispielsweise als Anodenanschluss ausgeführten ersten
Anschluss von außerhalb des Napfs kommend zum LED-Chip.
[0010] SMD-Leuchtdioden, kurz SMD-LEDs, sind ein weiterer bekannter Typ anorganischer Leuchtdioden.
SMD-LEDs bestehen aus einem Leadframe mit wenigstens einer Bestückungsfläche für mindestens
einen LED-Chip sowie elektrischen Anschlussflächen. Das Leadframe ist von einem Kunststoffkörper
mit zumindest einer die wenigstens eine Bestückungsfläche freihaltenden Ausnehmung
teilweise umspritzt. Die elektrischen Anschlussflächen des Leadframes sind hierbei
als die elektrischen Anschlüsse der SMD-LED zur späteren Oberflächenmontage ebenfalls
freigehalten. Der mindestens eine LED-Chip ist am Grund der zumindest einen zur wenigstens
einen Bestückungsfläche reichenden Ausnehmung angeordnet und elektrisch kontaktiert.
Dabei ist der LED-Chip auf einer mit wenigstens einer ersten elektrischen Anschlussfläche
verbundenen ersten Partie des Leadframes angeordnet. Ein Bonddraht verbindet den LED-Chip
mit einer zweiten Partie des Leadframes, die wiederum mit wenigstens einer zweiten
elektrischen Anschlussfläche verbunden ist. Die an ihrem Grund zur Bestückungsfläche
reichende Ausnehmung kann reflektorartig ausgestaltet sein. Dabei bilden die Wandungen
der Ausnehmung den oben erwähnten Primärreflektor. Hierbei können die Wandungen reflektierend
beschichtet sein.
[0011] COB-Leuchtdioden, kurz COB-LEDs, bestehen aus einem direkt auf einem Leuchtmittelträger
anzuordnenden, ungehäusten LED-Chip und einem Bonddraht. Die Rückseite des LED-Chips
bildet dabei den ersten elektrischen Anschluss der COB-LED. Zur elektrischen Kontaktierung
wird der LED-Chip auf seiner Rückseite direkt mit einer ersten Leiterbahn eines Leuchtmittelträgers
z.B. durch Löten oder Schweißen elektrisch verbunden. Der den zweiten elektrischen
Anschluss der COB-LED bildende Bonddraht wird mit einer zweiten Leiterbahn des Leuchtmittelträgers
ebenfalls z.B. durch Löten oder Schweißen elektrisch verbunden.
[0012] Der Vollständigkeit halber sei ergänzend erwähnt, dass auch andere Kontaktierungen
wie z.B. der so genannte Flip-Chip-Aufbau möglich sind, bei dem die Kontaktmittel
des LED-Chips direkt mit einem kontaktierten Substrat verbunden sind. In diesen Fällen
wird kein Bonddraht verwendet.
[0013] Im Folgenden wird deshalb der Einfachheit halber nicht mehr zwischen anorganischer
Leuchtdiode und LED-Chip unterschieden und statt dessen einheitlich der Begriff LED
stellvertretend für beides verwendet, es sei denn, es ist explizit etwas anderes erwähnt.
Herausragende Eigenschaften von LEDs im Vergleich zu anderen, konventionellen Lichtquellen
von Leuchtmitteln sind eine wesentlich längere Lebensdauer und eine wesentlich höhere
Lichtausbeute bei gleicher Leistungsaufnahme. Mit anderen Worten weisen LEDs bei gleicher
Lichtstärke einen im Vergleich zu anderen Lichtquellen geringeren Stromverbrauch auf.
Hierdurch kann bei einer Verwendung einer oder mehrerer LEDS als Lichtquelle eines
Leuchtmittels beispielsweise in einer Fahrzeugleuchte die Belastung eines zur Stromversorgung
vorgesehenen Bordnetzes eines Fahrzeugs verringert werden, einhergehend mit Einsparungen
beim Energieverbrauch des Fahrzeugs. Ferner weisen LEDs eine weit höhere Lebensdauer
auf, als andere, zur Anwendung in einer Fahrzeugleuchte in Frage kommende Lichtquellen.
Durch die längere Lebensdauer wird unter Anderem durch die geringere Ausfallquote
die Betriebssicherheit und damit einhergehend die Qualität der Fahrzeugleuchte erhöht.
[0014] Eine kurz als OLED (Organic Light Emitting Diode; OLED) bezeichnete organische Leuchtdiode
ist ein leuchtendes Dünnschichtbauelement aus organischen halbleitenden Materialien
mit mindestens einer zwischen elektrisch leitenden, beispielsweise metallischen Schichten
für Anode und Kathode eingeschlossen Emitterschicht. Die Stärke oder anders ausgedrückt
Dicke der Schichten liegt in einer Größenordnung von etwa 100 nm. Typischerweise beträgt
sie je nach Aufbau 100 nm bis 500 nm. Zum Schutz gegen Wasser, Sauerstoff sowie zum
Schutz gegen andere Umwelteinflüsse, wie etwa Kratzbeschädigung und/oder Druckbelastung
sind OLEDs typischerweise mit einem anorganischen Material insbesondere mit Glas verkapselt.
Zwar gibt es Anstrengungen, das Glas durch Kunststoff zu ersetzen, die jedoch insbesondere
um beispielsweise die Lebensdaueranforderung von Fahrzeugleuchten und deren Lichtquellen
mit mehreren 1000 Stunden hinreichend gut zu erfüllen noch nicht vom gewünschten Erfolg
gekrönt sind, weil die Dichtigkeit der alternativen Materialien für die Verkapselung
nicht ausreichend gut genug ist.
[0015] Im Unterschied zu anorganischen Leuchtdioden benötigen OLEDs keine einkristallinen
Materialien. Im Vergleich zu LEDs lassen sich OLEDs daher in kostengünstiger Dünnschichttechnik
herstellen. OLEDs ermöglichen dadurch die Herstellung flächiger Lichtquellen, die
einerseits sehr dünn und andererseits als durch die Lichtscheibe einer Fahrzeugleuchte
hindurch sichtbare leuchtende Fläche eingesetzt einen besonders homogenes Erscheinungsbild
aufweisen.
[0016] LEDs weisen eine Durchlassspannung auf, die es erlaubt, bei normaler, im Fahrbetrieb
bei laufendem Verbrennungsmotor vorherrschender Bordnetzspannung mehrere LEDs in Reihe
beziehungsweise in Serie zu einem LED-Strang anzuordnen und die Bordnetzspannung als
Versorgungsspannung an den LED-Strang anzulegen. Aufgrund der höheren Durchlassspannung
von OLEDs ist diejenige Zahl von in Reihe beziehungsweise in Serie zu einem OLED-Strang
verschaltbarer OLEDs, die es unter Aufrechterhaltung der Lichtabstrahlung erlaubt,
die im Fahrbetrieb bei laufendem Verbrennungsmotor vorherrschende Bordnetzspannung
als Versorgungsspannung an einen OLED-Strang anzulegen geringer, als bei LEDs.
[0017] Neben den geschilderten Vorteilen weisen Halbleiterlichtquellen allerdings den Nachteil
auf, dass sie aufgrund ihres Funktionsprinzips und ihrer kurzen Reaktionszeit nicht
wie herkömmliche Lichtquellen nur zum Abdunkeln neigen, etwa wenn bei eingeschaltetem
Licht der elektrische Anlasser eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs betätigt wird
und dadurch die Bordnetzspannung absinkt, sondern beim Absinken der an ihnen anliegenden
elektrischen Spannung unter deren jeweilige Durchlassspannung beziehungsweise bei
einem Absinken der Bordnetzspannung unter eine sich durch die Summe der Durchlassspannungen
der in Reihe zu einem Halbleiterlichtquellen-Strang verschalteten Halbleiterlichtquellen
ergebende Mindestversorgungsspannung schlagartig vollkommen erlöschen.
[0018] Dies verschärft die einleitend geschilderte Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit
durch den zunehmenden Ersatz überwiegend reaktionsträger, herkömmlicher Lichtquellen,
wie etwa Glühbirnen, Halogenlampen und Gasentladungslampen durch Halbleiterlichtquellen.
[0019] Um dem zu begegnen, wird bislang die Zahl der in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Strang
angeordneten Halbleiterlichtquellen auf eine Anzahl verringert, bei der auch noch
bei beispielsweise durch die Betätigung eines elektrischen Anlassers eines Verbrennungsmotors
abgesenkter Bordnetzspannung die Aufrechterhaltung einer elektrischen Spannung an
jeder im Halbleiterlichtquellen-Strang angeordneten Halbleiterlichtquelle oberhalb
deren Durchlassspannung sichergestellt ist. Zum Schutz vor einer Zerstörung oder vorzeitigen
Alterung durch Überspannung bei normaler, im Fahrbetrieb bei laufendem Verbrennungsmotor
vorherrschender Bordnetzspannung, werden Halbleiterlichtquellen, wie etwa die erwähnten
LEDs und/oder OLEDs, und/oder Halbleiterlichtquellen-Stränge, wie etwa die erwähnten
LED-Stränge und/oder OLED-Stränge, darüber hinaus bislang in Serie mit Strombegrenzern
oder ähnlich wirkenden Schaltungselementen verbaut, welche bei normaler Bordnetzspannung
diese auf eine Versorgungsspannung verringern, bei der die in Serie geschalteten Halbleiterlichtquellen
keinen Schaden nehmen, und welche bei abgesenkter Bordnetzspannung noch den Betrieb
der in Serie geschalteten Halbleiterlichtquellen erlauben.
[0020] Nachteilig hieran ist, dass durch diese Optimierung auf eine abgesenkte Bordnetzspannung
während des überwiegenden Teils des Fahrbetriebs, während dem nicht eine abgesenkte,
sondern normale Bordspannung vorherrscht, ein nicht unerheblicher Teil der dem Bordnetz
zum Betrieb von zur Erfüllung von zur Teilnahme am Straßenverkehr gesetzlich vorgeschriebenen
Lichtfunktionen vorgesehenen Halbleiterlichtquellen entnommenen und anderwertig wider
zur Verfügung zu stellenden elektrischen Energie als Verlustleistung ungenutzt verloren
geht.
[0021] Durch
US 2007/108843 A1 ist eine Stromversorgung von in Serie geschalteten Halbleiterlichtquellen eines für
Fahrzeuganwendungen vorgesehenen Leuchtmittels bekannt. Die Stromversorgung umfasst
eine Konstantstromquelle und parallel zu jeder Halbleiterlichtquelle und/oder jeden
Paars in Serie geschalteter Halbleiterlichtquellen und/oder jeder Gruppe in Serie
geschalteter Halbleiterlichtquellen einen Überbrückungsschalter. Durch das Öffnen
und Schließen der jeweiligen Überbrückungsschalter können die einzelnen Halbleiterlichtquellen
und/oder Paare in Serie geschalteter Halbleiterlichtquellen und/oder Gruppen in Serie
geschalteter Halbleiterlichtquellen bedarfsweise individuell illuminiert oder abgeschaltet
werden. Eine elektrische Steuerung der Überbrückungsschalter erfasst Fehler einer
oder mehrerer Halbleiterlichtquellen und schaltet fehlerhafte Halbleiterlichtquellen
durch Überbrückung ab. Die elektrische Steuerung kann redundante Halbleiterlichtquellen
illuminieren, um fehlerhafte Halbleiterlichtquellen zu ersetzen. Durch Pulsweitenmodulation
des Öffnens und des Schließens der Überbrückungsschalter kann die elektrische Steuerung
eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen bedarfsweise dimmen. Während der Überbrückung
bei bestimmten Betriebszuständen, wie sie bei einer Fahrzeuganwendung etwa bei abgesenkter
Bordnetzspannung vorherrschen würden, bleibt wenigstens ein Teil der LEDs dunkel.
Dies stellt keine zufriedenstellende Lösung der geschilderten Beeinträchtigung der
Verkehrssicherheit dar, weil ein Teil der Halbleiterlichtquellen eines zur Erfüllung
einer Lichtfunktion in einer Fahrzeugleuchte vorgesehenen Leuchtmittels mit mehreren
Halbleiterlichtquellen als Lichtquellen bei abgesenkter Bordnetzspannung dunkel bleiben
und dadurch die Lichtabstrahlung des Leuchtmittels insgesamt verringert ist und zumindest
in einzelnen Raumrichtungen des gesamten, von allen Halbleiterlichtquellen gemeinsam
abzudeckenden Raumwinkelbereichs ausbleibt. Ein zusätzlicher Nachteil ergibt sich
außerdem dadurch, dass beim Betrieb des Leuchtmittels bei abgesenkter Bordnetzspannung
ein Teil der LEDs direkt erkennbar dunkel verbleiben. Ferner stellt dies zumindest
bei abgesenkter Bordnetzspannung eine Ressourcenverschwendung dar, da ein Teil der
in dem Leuchtmittel verbauten Halbleiterlichtquellen nicht als Lichtquellen genutzt
werden.
[0022] Durch
US 2013/207548 A1 ist ein Leuchtmittel mit mehreren als LEDs ausgeführten Lichtquellen bekannt. Zur
Anpassung an stark unterschiedliche Versorgungsspannungen kann das Leuchtmittel einen
in Serie zu den LEDs angeordneten Strombegrenzer aufweisen, einhergehend mit dem Nachteil
hoher Verlustleistung bei hoher Versorgungsspannung. Alternativ oder zusätzlich kann
das Leuchtmittel einen Mikrocontroller sowie in Serie zu den LEDs angeordnete Aktivierungsschalter
und/oder parallel zu einer oder mehreren der LEDs angeordnete Überbrückungsschalter
umfassen. Ausgänge des Mikrocontrollers öffnen und schließen die Schalter, um die
LEDs bei passender Versorgungsspannung durch Schließen der Aktivierungsschalter alle
einzuschalten, bei zu hoher Versorgungsspannung durch Öffnen der Aktivierungsschalter
ganz abzuschalten oder bei zu niederer Versorgungsspannung durch Schließen der Überbrückungsschalter
einen Teil der LEDs zu überbrücken. Der Mikrocontroller kann hierzu eine erfasste
Versorgungsspannung und/oder eine Versorgungsstromstärke und/oder eine Temperatur
mit einem oder mehreren Schwellenwerten vergleichen und abhängig hiervon die LEDs
vollständig von der Versorgungsspannung trennen oder einen Teil der LEDs überbrücken
oder alle LEDs aufschalten. Zusätzlich zum genannten Nachteil einer hohen Verlustleistung
bei Verwendung eines in Serie geschalteten Strombegrenzers stellt dies keine zufriedenstellende
Lösung der geschilderten Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit dar, weil ein Teil
der LEDs eines zur Erfüllung einer Lichtfunktion in einer Fahrzeugleuchte vorgesehenen
Leuchtmittels mit mehreren LEDs als Lichtquellen bei abgesenkter Bordnetzspannung
dunkel bleiben und dadurch die Lichtabstrahlung des Leuchtmittels insgesamt verringert
ist und zumindest in einzelnen Raumrichtungen des gesamten, von allen LEDs gemeinsam
abzudeckenden Raumwinkelbereichs ausbleibt. Ein zusätzlicher Nachteil ergibt sich
außerdem dadurch, dass beim Betrieb des Leuchtmittels bei abgesenkter Bordnetzspannung
ein Teil der LEDs direkt erkennbar dunkel verbleiben. Darüber hinaus stellt dies statt
einer zufriedenstellenden Lösung vielmehr eine nicht unerhebliche Ressourcenverschwendung
dar, da zumindest in bestimmten Bereichen der Versorgungsspannung wenigstens ein Teil
der in dem Leuchtmittel als Lichtquellen verbauten LEDs ungenutzt ist.
[0023] Eine Alternative sind aufwändige Verpolschutzschaltungen und eine Selektion der Durchlassspannungen
der LEDs, um bei abgesenkter Bordnetzspannung gerade noch drei LEDs in Reihe betreiben
zu können. Damit sind jedoch Mehrkosten oder eingeschränkte Verfügbarkeit geeigneter
LEDs verbunden.
[0024] Durch
EP 3 193 563 A1 sind ein Verfahren zum Betrieb eines für eine Fahrzeugleuchte vorgesehenen Leuchtmittels
mit einer Gruppe von mindestens zwei Halbleiterlichtquellen, sowie ein zur Durchführung
des Verfahrens geeignetes Leuchtmittel mit einer Gruppe von mindestens zwei Halbleiterlichtquellen
bekannt. Das Verfahren sieht eine Umschaltung zwischen den bei normaler Bordnetzspannung
höher als ein Spannungs-Schwellenwert in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Strang
verschalteten Halbleiterlichtquellen der Gruppe zu einer Anordnung vor, bei der bei
abgesenkter Bordnetzspannung niedriger als der Spannungs-Schwellenwert:
- die Halbleiterlichtquellen der Gruppe in zwei Untergruppen zu jeweils mindestens einer
Halbleiterlichtquelle aufgeteilt sind,
- die nach der Aufteilung jeweils einer Untergruppe zugeordneten Halbleiterlichtquellen
jeweils in Serie zu je einem Halbleiterlichtquellen-Unterstrang elektrisch verschaltet
sind, und
- die beiden Halbleiterlichtquellen-Unterstränge parallel verschaltet sind.
Das Leuchtmittel umfasst Mittel zur Überwachung und Erfassung einer Bordnetzspannung
sowie zum Vergleich der überwachten Spannung mit einem Spannungs-Schwellenwert. Das
Leuchtmittel umfasst außerdem Mittel zur Umschaltung zwischen den bei normaler Spannung
höher als der Spannungs-Schwellenwert in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Strang
angeordneten Halbleiterlichtquellen der Gruppe zu einer Anordnung, bei der:
- bei abgesenkter Spannung niedriger als der Spannungs-Schwellenwert die Halbleiterlichtquellen
der Gruppe in zwei Untergruppen zu jeweils mindestens einer Halbleiterlichtquelle
aufgeteilt sind,
- die jeweils einer Untergruppe zugeordneten Halbleiterlichtquellen jeweils in Serie
zu je einem Halbleiterlichtquellen-Unterstrang verschaltet sind, und
- die beiden Halbleiterlichtquellen-Unterstränge parallel verschaltet sind.
[0025] Dieses Verfahren und dieses Leuchtmittel sind praktikabel für wenige LEDs bei denen
kein Ausfall detektiert werden muss und haben den Vorteil eines überschaubaren Aufwands
für den Schaltungsaufbau. Nachteilig hieran ist, dass es aufgrund des hohen Wirkungsgrads
von Halbleiterlichtquellen einhergehend mit deren geringer Stromaufnahme nicht möglich
ist, einen Ausfall einer oder mehrerer Halbleiterlichtquellen vermittels eines fahrzeugeigenen
Steuergeräts zu erkennen, beispielsweise um dem Fahrer den Ausfall und/oder den Ersatz
beim nächsten Inspektionstermin anzuzeigen.
[0026] Eine Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Leuchtmittels mit
mehreren Halbleiterlichtquellen und ein entsprechendes, zur Ausführung eines solchen
Verfahrens geeignetes Leuchtmittel zu entwickeln, welche eine geringe Verlustleistung
bei gleichzeitig hoher Ressourcenausnutzung unter hohem Beitrag zur Verkehrssicherheit
ermöglichen.
[0027] Die Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, den Zeichnungen sowie in der nachfolgenden
Beschreibung, einschließlich der zu den Zeichnungen zugehörigen, wiedergegeben.
[0028] Die Erfindung sieht zur Steigerung des Wirkungsgrads einhergehend mit der Möglichkeit
einer Detektion des Ausfalls einer oder mehrerer Halbleiterlichtquellen, wie etwa
LEDs vor, zwei oder mehr Schaltungsblöcke, bestehend aus je einer Linearstromquelle
beziehungsweise einem LED-Treiber und einem an diesen angeschlossenen und mit Strom
versorgten Halbleiterlichtquellen-Strang von zwei oder mehr in Reihe geschalteten
Halbleiterlichtquellen, insbesondere LEDs, bei abgesenkter Bordnetzspannung parallel
und bei kurz auch als Nennspannung bezeichneter normaler Bordnetzspannung in Serie
zu verschalten.
[0029] Daher wird eine auch als LED-Treiber bezeichnete lineare Stromquelle für mindestens
zwei, vorteilhaft für eine Anzahl von in Reihe geschalteten Halbleiterlichtquellen,
wie etwa LEDs verwendet, welche Anzahl von Halbleiterlichtquellen, wie etwa LEDs bei
abgesenkter, beispielsweise minimaler Bordnetzspannung in Reihe mit dem LED-Treiber
versorgt werden kann.
[0030] Die mindestens zwei in Serie angeordneten Halbleiterlichtquellen werden in Zusammenhang
mit der Erfindung als ein Halbleiterlichtquellen-Strang bezeichnet.
[0031] Eine auch als Schaltungsblock oder kurz Block bezeichnete Halbleiterlichtquellen-Gruppe
bezeichnet im Zusammenhang mit der Erfindung hingegen eine Linearstromquelle mit einem
an diese angeschlossenen Halbleiterlichtquellen-Strang oder eine Linearstromquelle
mit mehreren parallel zueinander an diese angeschlossenen Halbleiterlichtquellen-Strängen.
Eine Halbleiterlichtquellen-Gruppe umfasst hiernach die Linearstromquelle und mindestens
einen an diese angeschlossenen Halbleiterlichtquellen-Strang.
[0032] Bei kurz auch als Nennspannung bezeichneter normaler Bordnetzspannung, beispielsweise
bei laufendem Generator, ergibt sich durch die bisher beschriebene Anordnung zweier
von einer Linearstromquelle versorgter beziehungsweise an diese angeschlossener und
in Serie angeordneter Halbleiterlichtquellen ohne weitere Maßnahmen ein schlechter
Wirkungsgrad.
[0033] Um dem zu begegnen sieht die Erfindung darüber hinaus vor, bei Nennspannung mindestens
zwei Halbleiterlichtquellen-Gruppen in Serie zu schalten, wodurch der Wirkungsgrad
erhöht wird.
[0034] Bei abgesenkter Bordnetzspannung hingegen sieht die Erfindung vor, die mindestens
zwei Halbleiterlichtquellen-Gruppen parallel zu schalten, wodurch bei abgesenkter
Bordnetzspannung alle Halbleiterlichtquellen des Leuchtmittels betrieben werden.
[0035] Dadurch, dass jede Halbleiterlichtquellen-Gruppe eine Linearstromquelle umfasst,
ist es möglich, dass der Ausfall einzelner Halbleiterlichtquellen, wie etwa LEDs des
Leuchtmittels detektiert werden kann.
[0036] Die Erfindung behebt damit die Nachteile des Standes der Technik durch eine variable
Verschaltung der Schaltungsblöcke von parallel zu seriell und umgekehrt.
[0037] Vorteile ergeben sich durch eine Aufrechterhaltung der Detektionsmöglichkeit des
Ausfalls einzelner oder mehrerer Halbleiterlichtquellen, insbesondere LEDs, vermittels
der LED-Treiber, einhergehend mit einem hohen Wirkungsgrad und geringer Verlustleistung
sowie mit einer Vermeidung eines Flackerns einer durch Halbleiterlichtquellen wie
etwa LEDs verwirklichten Lichtfunktion bei Fahrzeugen mit Start-Stopp-Automatik.
[0038] Weitere Vorteile ergeben sich durch eine einfache Skalierbarkeit aufgrund des modularen
Aufbaus aus Schaltungsblöcken.
[0039] Zusätzliche Vorteile ergeben sich durch die Verwendbarkeit von Standard-Komponenten
für die Stromversorgung von Halbleiterlichtquellen, wie etwa LEDs.
[0040] Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zum Betrieb eines
für eine Fahrzeugleuchte vorgesehenen Leuchtmittels mit mehreren Halbleiterlichtquellen.
[0041] Das Verfahren sieht vor, mindestens zwei Halbleiterlichtquellen-Gruppen mit jeweils
mindestens einem Halbleiterlichtquellen-Strang aus jeweils zumindest zwei in Serie
angeordneten Halbleiterlichtquellen, höchstens jedoch jeweils einer der bei minimal
herrschender Bordnetzspannung in Reihe betreibbaren Anzahl von Halbleiterlichtquellen
entsprechenden Zahl von in Serie angeordneten Halbleiterlichtquellen, zu bilden.
[0042] Um die elektrische Steuerleistung und damit auch die elektrische Verlustleistung
zu reduzieren ist es sinnvoll so viele Halbleiterlichtquellen wie möglich in Reihe
zu schalten, wobei die Anzahl der maximal elektrisch in einer Reihe anordbaren Halbleiterlichtquellen,
wie etwa LEDs oder OLEDs, durch die minimal herrschende Bordnetzspannung vorgegeben
ist.
[0043] Durch die Anordnung jeweils einer bei minimal herrschender Bordnetzspannung in Reihe
betreibbaren Zahl von Halbleiterlichtquellen je Halbleiterlichtquellen-Gruppe in Reihe
kann der Betrieb der Halbleiterlichtquellen innerhalb der Halbleiterlichtquellen-Gruppen
auch bei abgesenkter Bordnetzspannung sichergestellt werden.
[0044] Jede Halbleiterlichtquellen-Gruppe kann einen oder kann mehrere in diesem Fall innerhalb
der Halbleiterlichtquellen-Gruppe parallel angeordnete Halbleiterlichtquellen-Stränge
umfassen.
[0045] Das Verfahren sieht ferner vor, jede Halbleiterlichtquellen-Gruppe mit einer auch
als Halbleiterlichtquellen-Treiber bezeichneten Linearstromquelle zu versehen, an
welche der mindestens eine Halbleiterlichtquellen-Strang der entsprechenden Halbleiterlichtquellen-Gruppe
angeschlossen ist.
[0046] Hierdurch kann ein Ausfall einer oder mehrerer Halbleiterlichtquellen je Halbleiterlichtquellen-Gruppe
erkannt werden.
[0047] Darüber hinaus sieht das Verfahren eine Erfassung der Bordnetzspannung eines mit
der Fahrzeugleuchte ausgestatteten Fahrzeugs und den Vergleich der erfassten Bordnetzspannung
mit einem Spannungs-Schwellenwert vor.
[0048] Das Verfahren sieht nunmehr vor, bei normaler Bordnetzspannung höher als der Spannungs-Schwellenwert
zwei oder mehr der jeweils eine Linearstromquelle umfassenden Halbleiterlichtquellen-Gruppen
in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang zu verschalten.
[0049] Das Verfahren sieht darüber hinaus eine Umschaltung zwischen den bei normaler Bordnetzspannung
höher als der Spannungs-Schwellenwert in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang
verschalteten Halbleiterlichtquellen-Gruppen zu einer Anordnung vor, bei der bei abgesenkter
Bordnetzspannung niedriger als der Spannungs-Schwellenwert die jeweils eine Linearstromquelle
umfassenden Halbleiterlichtquellen-Gruppen des Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strangs
parallel verschaltet sind.
[0050] Durch die Anordnung einer Linearstromquelle je Halbleiterlichtquellen-Gruppe sowie
durch die Beschränkung einer Anordnung innerhalb jeder Halbleiterlichtquellen-Gruppe
jeweils einer der bei minimal herrschender Bordnetzspannung in Reihe betreibbaren
Anzahl von Halbleiterlichtquellen entsprechenden Zahl von Halbleiterlichtquellen in
Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Strang wird die Anforderung an eine Betreibbarkeit
sämtlicher Halbleiterlichtquellen einer Halbleiterlichtquellen-Gruppe bei minimal
herrschender Bordnetzspannung erfüllt.
[0051] Durch die Verschaltung zweier oder mehrerer Halbleiterlichtquellen-Gruppen in Serie
zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang bei normaler Bordnetzspannung höher
als der Spannungs-Schwellenwert ergibt sich im normal herrschenden Fahrbetrieb eine
Verringerung der Verlustleistung im Vergleich zu einer Beibehaltung der bei abgesenkter
Bordnetzspannung niedriger als der Spannungs-Schwellenwert herrschenden Anordnung
oberhalb des Spannungs-Schwellenwerts.
[0052] Ein zweiter Gegenstand der Erfindung betrifft ein für eine Fahrzeugleuchte vorgesehenes
Leuchtmittel mit mehreren Halbleiterlichtquellen.
[0053] Das Leuchtmittel umfasst mindestens zwei Halbleiterlichtquellen-Gruppen bestehend
aus jeweils einer Linearstromquelle und mindestens einem an die Linearstromquelle
angeschlossenen Halbleiterlichtquellen-Strang aus wenigstens zwei in Serie angeordneten
Halbleiterlichtquellen.
[0054] Je Halbleiterlichtquellen-Gruppe können mehrere Halbleiterlichtquellen-Stränge parallel
zueinander an die Linearstromquelle der Halbleiterlichtquellen-Gruppe angeschlossen
und durch diese mit Strom versorgt beziehungsweise versorgbar sein.
[0055] Darüber hinaus umfasst das Leuchtmittel Vergleichsmittel zum Vergleich einer die
Stromversorgung des Leuchtmittels besorgenden Bordnetzspannung mit einem Spannungs-Schwellenwert.
[0056] Außerdem umfasst das Leuchtmittel mit den Vergleichsmitteln verbundene Schaltungsmittel
zur Umschaltung zwischen einer Anordnung, bei der bei normaler Bordnetzspannung höher
als der Spannungs-Schwellenwert zwei oder mehr jeweils eine Linearstromquelle umfassende
Halbleiterlichtquellen-Gruppen in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang
angeordnet sind, zu einer Anordnung, bei der bei abgesenkter Bordnetzspannung niedriger
als der Spannungs-Schwellenwert die jeweils eine Linearstromquelle umfassenden Halbleiterlichtquellen-Gruppen
des Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strangs parallel verschaltet sind.
[0057] Bei einer Linearstromquelle handelt es sich um eine Stromquelle, deren den von ihr
abgegebenen Strom über der an ihren Anschlusspunkten anliegenden Spannung widerspiegelnde
Kennlinie in einem Strom-Spannungs-Diagramm einer Geraden mit negativem Gradienten
entspricht. Sie kann im Ersatzschaltbild als eine ideale Stromquelle mit einem Innenwiderstand
in Parallelschaltung beschrieben werden.
[0058] Die Zahl von Halbleiterlichtquellen je Halbleiterlichtquellen-Strang kann jeweils
einer der bei minimal herrschender Bordnetzspannung in Reihe betreibbaren Anzahl von
Halbleiterlichtquellen entsprechen.
[0059] Es ist ersichtlich, dass die Erfindung zur Lösung der Aufgabe vorsieht, auch als
Blöcke bezeichnete Gruppen von Halbleiterlichtquellen, wie etwa LEDs und/oder OLEDs,
zu bilden, und diese mit jeweils einer Linearstromquelle, beispielsweise einem LED-Treiber
zu verschalten, so dass die Halbleiterlichtquellen der Blöcke bei minimaler Spannung
funktionieren. Somit können diese Blöcke parallel bei minimaler Bordnetzspannung betrieben
werden. Bei Nennspannung werden die Blöcke ihn Reihe geschaltet. Damit stehen alle
Funktionen der Linearstromquellen, wie etwa einer Ausfallerkennung einzelner Halbleiterlichtquellen
der Blöcke zur Verfügung.
[0060] Bei Fahrzeuganwendungen sind meist nur LED-Stränge mit zwei LEDs realisierbar da
die minimal herrschende Bordnetzspannung etwa 7V beträgt. Die im Fahrbetrieb herrschende
normale Bordnetzspannung beträgt jedoch 13,5V und ermöglicht somit, vier LEDs in Reihe
zu schalten.
[0061] Die Erfindung ermöglicht die Umschaltung von zum Beispiel zwei LED Blöcken mit LED-Strängen
mit je zwei LEDs in Reihe. Durch die Zuordnung jeweils einer Linearstromquelle zu
jedem Block steht der volle Funktionsumfang des LED Treibers zu Verfügung, wie etwa
einer Ausfallerkennung.
[0062] Weitere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind, dass Standard-Komponenten
verwendet werden können. Diese kommen thermisch optimal betrieben werden, etwa um
so die benötigte Platinenfläche zu reduzieren oder Kühlbleche einzusparen.
[0063] Zusätzliche Vorteile sind eine einfache Möglichkeit der Skalierung und die Eröffnung
der Möglichkeit, die Funktionen, die in einem LED-Treiber enthalten sind, auch zu
nutzen, insbesondere die Ausfallerkennung.
[0064] Das Leuchtmittel kann einzelne oder eine Kombination der zuvor und/oder nachfolgend
in Verbindung mit dem Verfahren beschriebene Merkmale aufweisen, ebenso wie das Verfahren
einzelne oder eine Kombination mehrerer zuvor und/oder nachfolgend in Verbindung mit
dem Leuchtmittel beschriebene Merkmale aufweisen und/oder verwirklichen kann.
[0065] Sowohl das Leuchtmittel, als auch alternativ oder zusätzlich das Verfahren können
alternativ oder zusätzlich einzelne oder eine Kombination mehrerer einleitend in Verbindung
mit dem Stand der Technik und/oder in einem oder mehreren der zum Stand der Technik
erwähnten Dokumente und/oder in der nachfolgenden Beschreibung zu den in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen beschriebene Merkmale aufweisen.
[0066] Zusätzliche, über die vollständige Lösung der gestellten Aufgabe und/oder über die
voran zu den einzelnen Merkmalen genannten Vorteile hinausgehende Vorteile gegenüber
dem Stand der Technik sind nachfolgend aufgeführt.
[0067] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren
entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht
und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen
Elementen dargestellt sind. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung
werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur
Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen
Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele
dar, wie die Erfindung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung
dar. Es zeigen in schematischer Darstellung:
- Fig. 1
- eine Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen Leuchtmittels mit parallel angeordneten
LED-Treibersträngen bei abgesenkter Bordnetzspannung.
- Fig. 2
- eine Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen Leuchtmittels mit in Serie angeordneten
LED-Treibersträngen bei normaler Bordnetzspannung.
- Fig. 3
- ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb eines für eine Fahrzeugleuchte vorgesehenen
Leuchtmittels mit mehreren Halbleiterlichtquellen.
[0068] Ein in Fig. 3 in seinem Ablauf dargestelltes Verfahren zum Betrieb eines für eine
Fahrzeugleuchte vorgesehenen Leuchtmittels 01 mit mehreren Halbleiterlichtquellen
02, dessen Schaltungsanordnung bei abgesenkter Bordnetzspannung in Fig. 1, und dessen
Schaltungsanordnung bei normaler Bordnetzspannung in Fig. 2 ganz oder teilweise dargestellt
ist, sieht in einem ersten Verfahrensschritt I die Bildung mindestens zweier Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 mit jeweils einer Linearstromquelle 04 sowie mindestens einem an diese angeschlossenen
Halbleiterlichtquellen-Strang 05 aus jeweils zumindest zwei in Serie angeordneten
Halbleiterlichtquellen 02 vor.
[0069] Mindestens zwei in Serie angeordneten Halbleiterlichtquellen 02 werden hierbei als
ein Halbleiterlichtquellen-Strang 05 bezeichnet.
[0070] Eine auch als Schaltungsblock oder kurz Block bezeichnete Halbleiterlichtquellen-Gruppe
03 bezeichnet hingegen eine Linearstromquelle 04 mit einem an diese angeschlossenen
Halbleiterlichtquellen-Strang 05 oder eine Linearstromquelle 04 mit mehreren parallel
zueinander an diese angeschlossenen Halbleiterlichtquellen-Strängen 05. Eine Halbleiterlichtquellen-Gruppe
03 umfasst hiernach die Linearstromquelle 04 und mindestens einen an diese angeschlossenen
Halbleiterlichtquellen-Strang 05.
[0071] Bei einer Linearstromquelle 04 handelt es sich um eine Stromquelle, deren den von
ihr abgegebenen Strom über der an ihren Anschlusspunkten anliegenden Spannung widerspiegelnde
Kennlinie in einem Strom-Spannungs-Diagramm einer Geraden mit negativem Gradienten
entspricht. Sie kann im Ersatzschaltbild als eine ideale Stromquelle mit einem Innenwiderstand
in Parallelschaltung beschrieben werden.
[0072] In einem auf den ersten Verfahrensschritt I folgenden zweiten Verfahrensschritt II
sieht das Verfahren die Erfassung einer Bordnetzspannung U eines mit der Fahrzeugleuchte
01 ausgestatteten Fahrzeugs vor.
[0073] Eine der Bordnetzspannung U proportionale Versorgungsspannung U
0 dient dem Betrieb des Leuchtmittels 01. Diese Versorgungspannung U
0 kann gleich der Bordnetzspannung U sein.
[0074] In einem sich an den zweiten Verfahrensschritt II anschließenden dritten Verfahrensschritt
III sieht das Verfahren den Vergleich der erfassten Bordnetzspannung U mit einem Spannungs-Schwellenwert
U
S vor.
[0075] Ist das Ergebnis des im dritten Verfahrensschritt III durchgeführten Vergleichs,
dass die erfasste Bordnetzspannung U höher ist, als der Spannungs-Schwellenwert U
S, so liegt eine normale Bordnetzspannung vor.
[0076] Im Falle des Vorliegens normaler Bordnetzspannung als Ergebnis des im dritten Verfahrensschritt
III durchgeführten Vergleichs sieht das Verfahren in einem dann auf den dritten Verfahrensschritt
III folgenden vierten Verfahrensschritt IV eine schematisch in Fig. 2 dargestellte
Verschaltung mindestens zweier jeweils eine Linearstromquelle 04 umfassender Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang 06 vor.
[0077] Die Verschaltung zweier oder mehrerer der jeweils eine Linearstromquelle 04 umfassenden
Halbleiterlichtquellen-Gruppen 03 in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang
06 erfolgt demnach verfahrensgemäß im vierten Verfahrensschritt IV bei einer normalen
Bordnetzspannung U höher als der Spannungs-Schwellenwert U
S.
[0078] Das Verfahren kann hiernach wie in Fig. 3 durch einen Pfeil A angedeutet wieder ab
dem zweiten Verfahrensschritt II wiederholt werden, beispielsweise so lange, wie sich
ein wenigstens mit einer ein entsprechendes Leuchtmittel 01 umfassenden Fahrzeugleuchte
ausgestattetes Fahrzeug in Betrieb befindet und/oder eine durch ein entsprechendes
Leuchtmittel 01 verwirklichte Lichtfunktion einer Fahrzeugleuchte benötigt wird. Dies
kann beispielsweise durch Abfrage einer Stellung eines Zündschlüssels und/oder der
Stellung eines eine entsprechende Lichtfunktion aktivierenden Schalters erfolgen.
[0079] Ist das Ergebnis des im dritten Verfahrensschritt III durchgeführten Vergleichs,
dass die erfasste Bordnetzspannung U niedriger ist, als der Spannungs-Schwellenwert
U
S, so liegt eine abgesenkte Bordnetzspannung vor.
[0080] Im Falle des Vorliegens abgesenkter Bordnetzspannung als Ergebnis des im dritten
Verfahrensschritt III durchgeführten Vergleichs sieht das Verfahren hingegen in einem
dann auf den dritten Verfahrensschritt III folgenden fünften Verfahrensschritt V eine
Umschaltung zwischen den bei normaler Bordnetzspannung höher als der Spannungs-Schwellenwert
U
S wie in Fig. 2 schematisch dargestellt in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang
06 verschalteten Halbleiterlichtquellen-Gruppen 03 zu einer in Fig. 1 schematisch
dargestellten Anordnung vor, bei der die jeweils eine Linearstromquelle 04 umfassenden
Halbleiterlichtquellen-Gruppen 03 des Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strangs 06 parallel
verschaltet sind.
[0081] Die Verschaltung der mindestens zwei jeweils eine Linearstromquelle 04 umfassenden
und bei normaler Bordnetzspannung höher als der Spannungs-Schwellenwert U
S wie in Fig. 2 schematisch dargestellt in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang
06 verschalteten Halbleiterlichtquellen-Gruppen 03 parallel zueinander, wie dies in
Fig. 1 schematisch dargestellt ist, erfolgt demnach verfahrensgemäß im fünften Verfahrensschritt
V bei einer abgesenkten Bordnetzspannung U niedriger als der Spannungs-Schwellenwert
U
S.
[0082] Das Verfahren kann hiernach wie in Fig. 3 durch einen Pfeil B angedeutet wieder ab
dem zweiten Verfahrensschritt II wiederholt werden, beispielsweise so lange, wie sich
ein wenigstens mit einer ein entsprechendes Leuchtmittel 01 umfassenden Fahrzeugleuchte
ausgestattetes Fahrzeug in Betrieb befindet und/oder eine durch ein entsprechendes
Leuchtmittel 01 verwirklichte Lichtfunktion einer Fahrzeugleuchte benötigt wird. Dies
kann beispielsweise durch Abfrage einer Stellung eines Zündschlüssels und/oder der
Stellung eines eine entsprechende Lichtfunktion aktivierenden Schalters erfolgen.
[0083] Das Verfahren zum Betrieb eines für eine Fahrzeugleuchte vorgesehenen Leuchtmittels
01 mit mehreren Halbleiterlichtquellen 02 sieht demnach vor, mindestens zwei Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 mit jeweils mindestens einem Halbleiterlichtquellen-Strang 05 aus jeweils zumindest
zwei in Serie angeordneten Halbleiterlichtquellen 02 zu bilden.
[0084] Das Verfahren sieht ferner vor, jede Halbleiterlichtquellen-Gruppe 03 mit einer auch
als Halbleiterlichtquellen-Treiber bezeichneten Linearstromquelle 04 zu versehen,
an welche der mindestens eine Halbleiterlichtquellen-Strang 05 der entsprechenden
Halbleiterlichtquellen-Gruppe 03 angeschlossen ist.
[0085] Darüber hinaus sieht das Verfahren eine Erfassung der Bordnetzspannung U eines mit
der ein entsprechendes Leuchtmittel 01 umfassenden Fahrzeugleuchte ausgestatteten
Fahrzeugs und den Vergleich der erfassten Bordnetzspannung U mit einem Spannungs-Schwellenwert
U
S vor.
[0086] Das Verfahren sieht vor, bei normaler Bordnetzspannung höher als der Spannungs-Schwellenwert
U
S zwei oder mehr der jeweils eine Linearstromquelle 04 umfassenden Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang 06 zu verschalten.
[0087] Das Verfahren sieht darüber hinaus eine Umschaltung zwischen den bei normaler Bordnetzspannung
höher als der Spannungs-Schwellenwert U
S in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang 06 verschalteten Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 zu einer Anordnung vor, bei der bei abgesenkter Bordnetzspannung niedriger als
der Spannungs-Schwellenwert U
S die jeweils eine Linearstromquelle 04 umfassenden Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 des Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strangs 06 parallel verschaltet sind.
[0088] Durch die Umschaltung zwischen zwei oder mehr bei normaler Bordnetzspannung zu einem
Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang 06 in Serie angeordneten Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 zu einer Parallelanordnung der Halbleiterlichtquellen-Gruppen 03 bei abgesenkter
Bordnetzspannung können alle Halbleiterlichtquellen 02 des Leuchtmittels 01 unter
allen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, insbesondere auch bei eingeschalteter Start-Stopp-Automatik,
zuverlässig betrieben werden.
[0089] Durch die Verschaltung zweier oder mehrerer Halbleiterlichtquellen-Gruppen 03 in
Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang 06 bei normaler Bordnetzspannung
höher als der Spannungs-Schwellenwert U
S ergibt sich im normal herrschenden Fahrbetrieb eine Verringerung der Verlustleistung
im Vergleich zu einer Beibehaltung der bei abgesenkter Bordnetzspannung niedriger
als der Spannungs-Schwellenwert U
S herrschenden Anordnung oberhalb des Spannungs-Schwellenwerts U
S.
[0090] Durch die in jeder Halbleiterlichtquellen-Gruppe 03 vorgesehene Linearstromquelle
04 kann ein Ausfall einer oder mehrerer Halbleiterlichtquellen 02 je Halbleiterlichtquellen-Gruppe
03 erkannt werden.
[0091] Das Verfahren kann vorsehen, dass die Halbleiterlichtquellen-Stränge 05 der Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 jeweils aus einer der bei minimal herrschender Bordnetzspannung in Reihe betreibbaren
Anzahl von Halbleiterlichtquellen 02 entsprechenden Zahl von in Serie angeordneten
Halbleiterlichtquellen 02 gebildet werden.
[0092] Um die elektrische Steuerleistung und damit auch die elektrische Verlustleistung
zu reduzieren ist es sinnvoll so viele Halbleiterlichtquellen 02 wie möglich in Reihe
zu schalten, wobei die Anzahl der maximal elektrisch in einer Reihe anordbaren Halbleiterlichtquellen
02, wie etwa LEDs oder OLEDs, durch die minimal herrschende Bordnetzspannung vorgegeben
ist.
[0093] Durch die Anordnung jeweils einer bei minimal herrschender Bordnetzspannung in Reihe
betreibbaren Zahl von Halbleiterlichtquellen 02 je Halbleiterlichtquellen-Gruppe 03
in Reihe kann der Betrieb der Halbleiterlichtquellen 02 innerhalb der Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 auch bei abgesenkter Bordnetzspannung sichergestellt werden.
[0094] Durch die Anordnung einer Linearstromquelle 04 je Halbleiterlichtquellen-Gruppe 03
sowie durch die Beschränkung einer Anordnung innerhalb jeder Halbleiterlichtquellen-Gruppe
03 jeweils einer der bei minimal herrschender Bordnetzspannung in Reihe betreibbaren
Anzahl von Halbleiterlichtquellen 02 entsprechenden Zahl von Halbleiterlichtquellen
02 in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Strang 05 wird die Anforderung an eine
Betreibbarkeit sämtlicher Halbleiterlichtquellen 02 einer Halbleiterlichtquellen-Gruppe
03 bei minimal herrschender Bordnetzspannung erfüllt.
[0095] Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich vorsehen, dass jede Halbleiterlichtquellen-Gruppe
03 einen oder mehrere in diesem Fall innerhalb der Halbleiterlichtquellen-Gruppe 03
parallel an die Linearstromquelle 04 angeschlossene Halbleiterlichtquellen-Stränge
05 umfasst, wie dies in Fig. 1 und Fig. 2 schematisch dargestellt ist.
[0096] Ein zuvor beschriebenes Verfahren kann durch ein zur Durchführung eines zuvor beschriebenen
Verfahrens geeignetes Leuchtmittel 01 für eine Fahrzeugleuchte, dessen Schaltungsanordnung
bei abgesenkter Bordnetzspannung in Fig. 1, und dessen Schaltungsanordnung bei normaler
Bordnetzspannung in Fig. 2 ganz oder teilweise dargestellt ist, verwirklicht werden.
[0097] Eine Fahrzeugleuchte, für die ein entsprechendes Leuchtmittel 01 vorgesehen sein
kann, umfasst beispielsweise einen im Wesentlichen von einem Leuchtengehäuse und einer
Lichtscheibe umschlossenen Leuchteninnenraum und mindestens ein darin beherbergtes,
mindestens eine Lichtquelle umfassendes Leuchtmittel für wenigstens eine Lichtfunktion
der Fahrzeugleuchte.
[0098] Jede Fahrzeugleuchte erfüllt je nach Ausgestaltung eine oder mehrere Aufgaben bzw.
Funktionen. Zur Erfüllung jeder Aufgabe bzw. Funktion ist eine Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte
vorgesehen. Lichtfunktionen sind beispielsweise bei einer Ausgestaltung als Scheinwerfer
eine die Fahrbahn ausleuchtende Funktion, oder bei einer Ausgestaltung als Signalleuchte
eine Signalfunktion, wie beispielsweise eine Wiederholblinklichtfunktion zur Fahrtrichtungsanzeige
oder eine Bremslichtfunktion zur Anzeige einer Bremstätigkeit, oder z.B. einer Begrenzungslichtfunktion,
wie etwa einer Rücklichtfunktion, zur Sicherstellung einer Sichtbarkeit des Fahrzeugs
bei Tag und/oder Nacht, wie etwa bei einer Ausgestaltung als Heckleuchte oder Tagfahrleuchte.
Beispiele für Fahrzeugleuchten sind am Fahrzeugbug, an den Fahrzeugflanken und/oder
an den Seitenspiegeln sowie am Fahrzeugheck angeordnete Blinkleuchten, Ausstiegsleuchten,
beispielsweise zur Umfeldbeleuchtung, Begrenzungsleuchten, Bremsleuchten, Nebelleuchten,
Rückfahrleuchten, sowie typischerweise hoch gesetzte dritte Bremsleuchten, so genannte
Central, High-Mounted Braking Lights, Tagfahrleuchten, Scheinwerfer und auch als Abbiege-
oder Kurvenlicht verwendete Nebelscheinwerfer, sowie Kombinationen hiervon.
[0099] Jede Lichtfunktion muss dabei eine beispielsweise gesetzlich vorgegebene Lichtverteilung
erfüllen. Die Lichtverteilung legt dabei mindestens einzuhaltende, umgangssprachlich
als Helligkeit bezeichnete Lichtströme in zumindest einzuhaltenden Raumwinkelbereichen
fest.
[0100] Für die einzelnen Lichtfunktionen sind zum Teil unterschiedliche Helligkeiten bzw.
Sichtweiten sowie zum Teil unterschiedliche Lichtfarben zugeordnet.
[0101] Wenigstens einer Lichtquelle des Leuchtmittels einer Fahrzeugleuchte können ein oder
mehrere zur Ausformung einer Lichtverteilung beitragende Optikelemente zur Lichtlenkung
zugeordnet sein.
[0102] Die Lichtscheibe ist durch eine heutzutage meist aus einem Kunststoff hergestellte,
transparente Abdeckung gebildet, welche den Leuchteninnenraum abschließt und die darin
beherbergten Bauteile, wie etwa ein oder mehrere Leuchtmittel, Reflektoren sowie alternativ
oder zusätzlich vorgesehene Optikelemente gegen Witterungseinflüsse schützt.
[0103] Das Leuchtengehäuse bzw. der Leuchteninnenraum kann in mehrere Kammern mit jeweils
eigenen Lichtquellen und/oder Leuchtmitteln und/oder Optikelementen sowie gegebenenfalls
Lichtscheiben unterteilt sein, von denen mehrere Kammern gleiche und/oder jede Kammer
eine andere Lichtfunktionen erfüllen kann.
[0104] Bei den erwähnten Optikelementen kann es sich um wenigstens einen Reflektor und/oder
um mindestens eine Linse und/oder um eine oder mehrere im Strahlengang zwischen wenigstens
einer Lichtquelle des Leuchtmittels und der Lichtscheibe angeordnete Optikscheiben
oder dergleichen handeln.
[0105] Beispielsweise kann in dem Leuchteninnenraum mindestens ein hinter wenigstens einer
Lichtquelle zumindest eines Leuchtmittels angeordneter Reflektor untergebracht sein.
Der Reflektor kann zumindest zum Teil durch ein separates Bauteil und/oder durch wenigstens
einen Teil des Leuchtengehäuses selbst gebildet sein, beispielsweise vermittels einer
zumindest teilweisen, reflektierenden Beschichtung.
[0106] Die Lichtscheibe selbst kann alternativ oder zusätzlich als ein Optikelement ausgebildet
sein, beispielsweise indem sie vorzugsweise an deren Innenseite mit einer zur Erzeugung
einer oder mehrerer zuvor erwähnter Lichtverteilungen beitragenden optischen Struktur
versehen ist. Hierdurch kann gegebenenfalls auf eine Optikscheibe verzichtet werden.
[0107] Beispiele für Fahrzeugleuchten sind am Fahrzeugbug, an den Fahrzeugflanken und/oder
an den Seitenspiegeln sowie am Fahrzeugheck angeordnete Wiederholblinkleuchten, Ausstiegsleuchten,
beispielsweise zur Umfeldbeleuchtung, Begrenzungsleuchten, Bremsleuchten, Nebelleuchten,
Rückfahrleuchten, sowie typischerweise hoch gesetzte dritte Bremsleuchten, so genannte
Central, High-Mounted Braking Lights, Tagfahrleuchten, Scheinwerfer und auch als Abbiege-
oder Kurvenlicht verwendete Nebelscheinwerfer, sowie Kombinationen hiervon.
[0108] Eine solche Kombination ist beispielsweise regelmäßig in den bekannten Heckleuchten
verwirklicht. In diesen kommen beispielsweise Wiederholblinkleuchten, Begrenzungsleuchten,
Bremsleuchten, Nebelleuchten sowie Rückfahrleuchten zum Einsatz, um nur eine von vielen
in Heckleuchten verwirklichten Kombinationen zu nennen. Weder erhebt diese Aufzählung
Anspruch auf Vollständigkeit, noch bedeutet dies, dass in einer Heckleuchte alle genannten
Leuchten kombiniert werden müssen. So können beispielsweise auch nur zwei oder drei
der genannten oder auch anderer Leuchten in einem gemeinsamen Leuchtengehäuse einer
Heckleuchte miteinander kombiniert sein.
[0109] Ein in seiner Schaltungsanordnung bei abgesenkter Bordnetzspannung in Fig. 1, und
in seiner Schaltungsanordnung bei normaler Bordnetzspannung in Fig. 2 ganz oder teilweise
dargestelltes Leuchtmittel 01 mit mehreren Halbleiterlichtquellen 02 für eine Fahrzeugleuchte
umfasst:
- mindestens zwei Halbleiterlichtquellen-Gruppen 03 mit jeweils einer Linearstromquelle
04 und mindestens einem an die Linearstromquelle 04 angeschlossenen Halbleiterlichtquellen-Strang
05 mit wenigstens zwei in Serie angeordneten Halbleiterlichtquellen 02,
- Vergleichsmittel zum Vergleich einer Bordnetzspannung U eines die Stromversorgung
des Leuchtmittels 01 besorgenden Bordnetzes eines mit einer entsprechenden Fahrzeugleuchte
ausgestatteten Fahrzeugs mit einem Spannungs-Schwellenwert US, und
- mit den Vergleichsmitteln verbundene Schaltungsmittel zur Umschaltung zwischen einer
in Fig. 2 in ihrem Schaltungsaufbau prinzipiell dargestellten Anordnung, bei der bei
normaler Bordnetzspannung höher als der Spannungs-Schwellenwert US zwei oder mehr jeweils eine Linearstromquelle 04 umfassende Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang 06 angeordnet sind, zu
einer in Fig. 1 in ihrem Schaltungsaufbau prinzipiell dargestellten Anordnung, bei
der bei abgesenkter Bordnetzspannung niedriger als der Spannungs-Schwellenwert US die jeweils eine Linearstromquelle 04 umfassenden Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 des Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strangs 06 parallel verschaltet sind.
[0110] Das für eine Fahrzeugleuchte vorgesehenes Leuchtmittel 01 mit mehreren Halbleiterlichtquellen
02 umfasst demnach mindestens zwei Halbleiterlichtquellen-Gruppen 03 bestehend aus
jeweils einer Linearstromquelle 04 und mindestens einem an die Linearstromquelle 04
angeschlossenen Halbleiterlichtquellen-Strang 05 aus wenigstens zwei in Serie angeordneten
Halbleiterlichtquellen 02.
[0111] Darüber hinaus umfasst das Leuchtmittel 01 Vergleichsmittel zum Vergleich einer die
Stromversorgung des Leuchtmittels 01 besorgenden Bordnetzspannung mit einem Spannungs-Schwellenwert.
[0112] Außerdem umfasst das Leuchtmittel 01 mit den Vergleichsmitteln verbundene Schaltungsmittel
zur Umschaltung zwischen einer Anordnung, bei der bei normaler Bordnetzspannung höher
als der Spannungs-Schwellenwert U
S zwei oder mehr jeweils eine Linearstromquelle 04 umfassende Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 in Serie zu einem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang 06 angeordnet sind, zu
einer Anordnung, bei der bei abgesenkter Bordnetzspannung niedriger als der Spannungs-Schwellenwert
U
S die bei normaler Bordnetzspannung höher als der Spannungs-Schwellenwert U
S zu dem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang 06 verschalteten und jeweils eine Linearstromquelle
04 umfassenden Halbleiterlichtquellen-Gruppen 03 parallel verschaltet sind, oder zumindest
zwei der bei normaler Bordnetzspannung höher als der Spannungs-Schwellenwert U
S zu dem Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang 06 verschalteten und jeweils eine Linearstromquelle
04 umfassenden Halbleiterlichtquellen-Gruppen 03 parallel verschaltet sind.
[0113] Die Zahl von Halbleiterlichtquellen 02 je Halbleiterlichtquellen-Strang 05 kann jeweils
einer der bei minimal herrschender Bordnetzspannung in Reihe betreibbaren Anzahl von
Halbleiterlichtquellen 02 entsprechen.
[0114] Je Halbleiterlichtquellen-Gruppe 03 können mehrere Halbleiterlichtquellen-Stränge
05 parallel zueinander an die Linearstromquelle 04 der Halbleiterlichtquellen-Gruppe
03 angeschlossen und durch diese mit Strom versorgt beziehungsweise versorgbar sein,
wie dies bei einem durch die in Fig. 1 und Fig. 2 schematisch dargestellten Schaltbilder
gezeigten Leuchtmittel 01 der Fall ist.
[0115] Wichtig ist hervorzuheben, dass es sich bei den Halbleiterlichtquellen 02 des Leuchtmittels
01 um gleichartige Halbleiterlichtquellen 02 handeln kann, oder um verschiedenartige
Halbleiterlichtquellen 02.
[0116] Beispielsweise kann es sich bei wenigstens einer der Halbleiterlichtquellen 02 um
eine LED handeln.
[0117] Grundsätzlich kann es sich auch bei allen Halbleiterlichtquellen 02 um LEDs handeln.
[0118] Beispielsweise kann es sich bei wenigstens einer der Halbleiterlichtquellen 02 um
eine OLED handeln.
[0119] Grundsätzlich kann es sich auch bei allen Halbleiterlichtquellen 02 um OLEDs handeln.
[0120] Zusammengefasst sieht die Erfindung zur Steigerung des Wirkungsgrads einhergehend
mit der Möglichkeit einer Detektion des Ausfalls einer oder mehrerer Halbleiterlichtquellen
02, wie etwa LEDs vor, zwei oder mehr kurz als Schaltungsblöcke bezeichnete Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03, bestehend aus je einer auch als LED-Treiber bezeichneten Linearstromquelle 04
und einem an diesen angeschlossenen und mit Strom versorgten Halbleiterlichtquellen-Strang
05 von zwei oder mehr in Reihe geschalteten Halbleiterlichtquellen 02, insbesondere
LEDs, bei abgesenkter Bordnetzspannung parallel und bei kurz auch als Nennspannung
bezeichneter normaler Bordnetzspannung in Serie zu verschalten.
[0121] Daher wird eine auch als LED-Treiber bezeichnete lineare Stromquelle für mindestens
zwei, vorteilhaft für eine Anzahl von in Reihe geschalteten Halbleiterlichtquellen
02, wie etwa LEDs verwendet, welche Anzahl von Halbleiterlichtquellen 02, wie etwa
LEDs bei abgesenkter, beispielsweise minimaler Bordnetzspannung in Reihe mit dem LED-Treiber
versorgt werden kann.
[0122] Bei kurz auch als Nennspannung bezeichneter normaler Bordnetzspannung, beispielsweise
bei laufendem Generator, ergibt sich durch eine Anordnung zweier von einer Linearstromquelle
04 versorgter beziehungsweise an diese angeschlossener und in Serie angeordneter Halbleiterlichtquellen
02 ohne weitere Maßnahmen ein schlechter Wirkungsgrad.
[0123] Um dem zu begegnen sieht die Erfindung vor, bei Nennspannung mindestens zwei Halbleiterlichtquellen-Gruppen
03 in Serie zu schalten, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird.
[0124] Bei abgesenkter Bordnetzspannung hingegen sieht die Erfindung vor, die mindestens
zwei Halbleiterlichtquellen-Gruppen 03 parallel zu schalten, wodurch bei abgesenkter
Bordnetzspannung alle Halbleiterlichtquellen 02 des Leuchtmittels 01 betrieben werden.
[0125] Dadurch, dass jede Halbleiterlichtquellen-Gruppe 03 eine Linearstromquelle 04 umfasst,
ist es möglich, dass der Ausfall einzelner Halbleiterlichtquellen 02, wie etwa LEDs
des Leuchtmittels 01 detektiert werden kann.
[0126] Die Erfindung behebt damit die Nachteile des Standes der Technik durch eine variable
Verschaltung der Schaltungsblöcke von parallel zu seriell und umgekehrt.
[0127] Vorteile ergeben sich durch eine Aufrechterhaltung der Detektionsmöglichkeit des
Ausfalls einzelner oder mehrerer Halbleiterlichtquellen 02, insbesondere LEDs, vermittels
der LED-Treiber, einhergehend mit einem hohen Wirkungsgrad und geringer Verlustleistung
sowie mit einer Vermeidung eines Flackerns einer durch Halbleiterlichtquellen 02,
wie etwa LEDs verwirklichten Lichtfunktion bei Fahrzeugen mit Start-Stopp-Automatik.
[0128] Weitere Vorteile ergeben sich durch eine einfache Skalierbarkeit aufgrund des modularen
Aufbaus aus Schaltungsblöcken.
[0129] Zusätzliche Vorteile ergeben sich durch die Verwendbarkeit von Standard-Komponenten
für die Stromversorgung von Halbleiterlichtquellen 02, wie etwa LEDs.
[0130] Es ist ersichtlich, dass die Erfindung zur Lösung der Aufgabe vorsieht, auch als
Blöcke oder Schaltungsblöcke bezeichnete Gruppen von Halbleiterlichtquellen 02, wie
etwa LEDs und/oder OLEDs, zu bilden, und diese mit jeweils einer Linearstromquelle
04, beispielsweise einem LED-Treiber zu verschalten, so dass die Halbleiterlichtquellen
02 der Blöcke bei minimaler Spannung funktionieren. Somit können diese Blöcke parallel
bei minimaler Bordnetzspannung betrieben werden. Bei Nennspannung werden die Blöcke
ihn Reihe geschaltet. Damit stehen alle Funktionen der Linearstromquellen 04, wie
etwa einer Ausfallerkennung einzelner Halbleiterlichtquellen der Blöcke zur Verfügung.
[0131] Bei Fahrzeuganwendungen sind meist nur LED-Stränge mit zwei LEDs realisierbar da
die minimal herrschende Bordnetzspannung etwa 7V beträgt. Die im Fahrbetrieb herrschende
normale Bordnetzspannung beträgt jedoch 13,5V und ermöglicht somit, vier LEDs in Reihe
zu schalten.
[0132] Die Erfindung ermöglicht die Umschaltung von zum Beispiel zwei LED Blöcken mit LED-Strängen
mit je zwei LEDs in Reihe. Durch die Zuordnung jeweils einer Linearstromquelle 04
zu jedem Block steht der volle Funktionsumfang des LED Treibers zu Verfügung, wie
etwa einer Ausfallerkennung.
[0133] Weitere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind, dass Standard-Komponenten
verwendet werden können. Diese kommen thermisch optimal betrieben werden, etwa um
so die benötigte Platinenfläche zu reduzieren oder Kühlbleche einzusparen.
[0134] Zusätzliche Vorteile sind eine einfache Möglichkeit der Skalierung und die Eröffnung
der Möglichkeit, die Funktionen, die in einem LED-Treiber enthalten sind, auch zu
nutzen, insbesondere die Ausfallerkennung.
[0135] Das Leuchtmittel 01 und/oder das Verfahren können alternativ oder zusätzlich einzelne
oder eine Kombination mehrerer einleitend in Verbindung mit dem Stand der Technik
und/oder in einem oder mehreren der zum Stand der Technik erwähnten Dokumente und/oder
in der voranstehenden Beschreibung erwähnte Merkmale aufweisen.
[0136] Das Leuchtmittel 01 kann einzelne oder eine Kombination der zuvor und/oder nachfolgend
in Verbindung mit dem Verfahren beschriebene Merkmale aufweisen, ebenso wie das Verfahren
einzelne oder eine Kombination mehrerer zuvor und/oder nachfolgend in Verbindung mit
dem Leuchtmittel 01 beschriebene Merkmale aufweisen und/oder verwirklichen kann.
[0137] Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen,
was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch
wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen
oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
[0138] Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von Fahrzeugleuchten, insbesondere
Kraftfahrzeugleuchten gewerblich anwendbar.
[0139] Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.
Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der
Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche
zu verlassen.
Bezugszeichenliste
[0140]
- 01
- Fahrzeugleuchte
- 02
- Halbleiterlichtquelle
- 03
- Halbleiterlichtquellen-Gruppe
- 04
- Linearstromquelle
- 05
- Halbleiterlichtquellen-Strang
- 06
- Halbleiterlichtquellen-Gruppen-Strang
- U
- Bordnetzspannung
- U0
- Versorgungsspannung
- I
- Verfahrensschritt
- II
- Verfahrensschritt
- III
- Verfahrensschritt
- IV
- Verfahrensschritt
- V
- Verfahrensschritt
- A
- Pfeil
- B
- Pfeil