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HINTERGRUND
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1. Gebiet
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Der
vorliegend offenbarte Gegenstand betrifft eine LED-Leuchtvorrichtung
für eine Fahrzeugleuchte und insbesondere eine LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung,
die eine benutzerfreundliche ausfallsichere Schaltung umfasst, in
welcher eine Größe einer Durchlassspannung für
in Reihe geschaltete LEDs höher ist als eine Versorgungsspannung
einer Batterie.
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2. Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
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Verschiedene
LEDs sind als eine Lichtquelle für Fahrzeugleuchten (z.
B. Scheinwerfer, Rückleuchten, Bremsleuchten, Blinker,
usw.) etwa in Autos, Lastwägen, Bussen usw. verwendet worden.
Ein Grund ist, dass LEDs verschiedenfarbiges Licht emittieren können,
so dass es demjenigen, das typischerweise in Fahrzeugleuchten verwendet
wird, gleicht, während die Strukturen dafür dünn
und klein sein können. Zusätzlich mögen
LEDs aufgrund einer langen Lebensdauer usw. umweltfreundlich sein.
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Wenn
LEDs als eine Lichtquelle für die Fahrzeugleuchten verwendet
werden, mag eine Vielzahl von LEDs in Reihe geschaltet sein, um
einem Lichtvertei lungsmusterstandard für eine Fahrzeugleuchte zu
entsprechen. Beispielsweise ist eine Beleuchtungsschaltung für
eine Fahrzeugleuchte, die eine Vielzahl von LEDs umfasst, in Patentdokument
1 (veröffentlichte japanische Patentanmeldung
JP2006-103404 ) offenbart.
5 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die herkömmliche Beleuchtungsschaltung
für eine Fahrzeugleuchte zeigt, die in Patentdokument 1
offenbart ist.
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Die
Beleuchtungsschaltung kann die Vielzahl von LEDs LB so steuern,
dass sie ein Abblendlicht für einen Scheinwerfer erzeugen,
und kann die Vielzahl von LEDs HB so steuern, dass sie ein Abblendlicht
für einen Scheinwerfer erzeugen. In diesen LEDs LB und
HB können ca. 10 Stück LEDs bis 20 Stück
LEDs dazu betrieben werden, Licht mit einer für einen Fahrzeugscheinwerfer
geeigneten Helligkeit zu emittieren. Wenn diese LEDs parallel geschaltet
sind, mag die Verbindung zwischen ihnen bestimmten Komplikationen
unterliegen, und daher sind diese LEDs für gewöhnlich
in Reihe geschaltet. Somit mag die Größe einer
Durchlassspannung für die LEDs ca. 35 Volt bis 70 Volt
betragen, wenn die LEDs aus weißen LEDs bestehen, die auf
einer blauen LED und einem gelben Leuchtstoff beruhen.
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Jedoch
können diese LEDs aufgrund der niedrigen Spannung typischerweise
nicht direkt von der Fahrzeugbatterie betrieben werden, obwohl eine Versorgungsspannung
einer Fahrzeugbatterie gemäß einem Lade-/Entladezustand
einer Fahrzeugbatterie von ca. 10 Volt bis 16 Volt variieren kann.
Daher versorgt die herkömmliche Beleuchtungsschaltung diese
LEDs LB und HB mit ei ner erhöhten Spannung, indem sie einen
Gleichspannungswandler zwischen der Fahrzeugbatterie und diesen
LEDs LB und HB bereitstellt.
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Die
Beleuchtungsschaltung umfasst: einen Transformator 2a mit
einer Primärspule und einer Sekundärspule, sowie
einen Anschluss der Primärspule, der mit einer Batterie 1 über
einen Schalter SW verbunden ist; ein Schaltelement Qp mit einem Drain-Anschluss,
der mit dem anderen Anschluss der Primärspule des Transformators 2a verbunden
ist; eine Diode 2c mit einer Anode, die mit einem Anschluss
der Sekundärspule des Transformators 2a verbunden
ist; einen Kondensator 2d, der zwischen eine Kathode der
Diode 2c und den anderen Anschluss der Sekundärspule
des Transformators 2a geschaltet ist; einen Widerstand
Rs, der sich zwischen einer Kathode einer letzten LED der LEDs HB und
dem anderen Anschluss der Sekundärspule des Transformators 2a befindet,
der mit Masse verbunden ist; und einen Controller 2b, der
einen Rückkopplungsanschluss und einen Ausgang, welcher
mit einem Gate-Anschluss des Schaltelements Qp verbunden ist, aufweist.
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Das
Schaltelement Qp wird gemäß einer Pulsbreitenmodulations(PWM)-Signalausgabe
von dem Controller 2b abwechselnd ein- und ausgeschaltet,
welcher dazu ausgestaltet ist, die Anschalte- und Ausschaltedauer
des Schaltelements Qp unter einer Rückkopplungssteuerung
zu steuern, so dass ein Strom If, der in dem Widerstand Rs fließt, zum
Detektieren des Stroms der LEDs konstant sein kann, falls eine Spannung
der Batterie 1 und eine Last dieser LEDs LB und HB sich ändert.
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Das
Schaltelement Qp kann abwechselnd bei einer Frequenz an- und ausgeschaltet
werden, die zwischen zehntausend Hertz bis einigen hunderttausend
Hertz schwankt, und daher kann eine Gleichspannung der Batterie 1 in
eine Wechselspannung umgewandelt werden. Die Wechselspannung mag
mittels der Diode 2c und des Kondensators 2d in
eine geglättete Gleichspannung umgewandelt werden, und
die LEDs LB und HB können Licht emittieren, indem sie sie
mit dieser erhöhten Gleichspannung versorgen.
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In
der oben beschriebenen Beleuchtungsschaltung können diese
LEDs LB und HB dann, wenn ein Fahrer ein Fernlicht für
einen Scheinwerfer einschaltet, Licht in einem Fernlichtmodus emittieren,
indem der Schalter SW eingeschaltet wird. Wenn der Fahrer ein Abblendlicht
für den Scheinwerfer anschaltet, wird eine Spannung zwischen
den LEDs HB eine Niederspannung, die nahe Null ist, und zwar mittels
Anschaltens eines Schaltelements Qs mit einem Signal S, und die
LEDs HB können Licht als das Abblendlicht emittieren, während
die LEDs HB für das Fernlicht ausgeschaltet sind.
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Gemäß der
oben beschriebenen herkömmlichen Beleuchtungsschaltung
umfasst die Beleuchtungsschaltung dann, wenn eine Unterbrechung
in einem Schaltkreis zwischen den LEDs HB bei dem Fernlicht verursacht
wird, eine Eigenart oder ein Problem dahingehend, dass sowohl die
LEDs LB als auch HB gleichzeitig nicht arbeiten können.
Daher können, wenn eine Unterbrechung zwischen den LEDs
HB festgestellt wird, die LEDs LB Licht als eine Ausfallsi cherheitsfunktion
für das Fernlicht des Scheinwerfers emittieren, in dem
das Schaltelement Qs angeschaltet wird.
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Eine
LED-Leuchtvorrichtung, die eine Anzahl an LEDs umfasst, ist in Patentdokument
2 (veröffentlichte
U.S.-Patentanmeldung
2007/0273306 ) offenbart. Die herkömmliche LED-Leuchtvorrichtung
kann die vielen in Reihe geschalteten LEDs antreiben unter Verwendung
einer Spannungserhöhungsschaltung und einer invertierte
Spannungserhöhungsschaltung, die auf einem Controller beruht.
Die LED-Leuchtvorrichtung umfasst eine Abschalteschaltung, um die
Versorgung von einer Spannungsversorgung zu stoppen, wenn eine Last,
welche die LEDs umfasst, sich in einem Schaltkreis befindet, die als
eine Ausfallsicherheitsfunktion entweder geöffnet oder
kurzgeschlossen wird.
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Die
oben zitierten Dokumente sind nachstehend aufgelistet und mit jeglichen
englischen Zusammenfassungen hierin vollinhaltlich eingeschlossen.
- 1. Patentdokument Nr. 1: veröffentlichte japanische Patentanmeldung 2006-103404
- 2. Patentdokument Nr. 2: veröffentlichte US-Patentanmeldung 2007/0273306 an
Fujino et al., veröffentlicht am 29. November 2007
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In
der in 5 gezeigten herkömmlichen Beleuchtungsschaltung
mögen die LEDs LB und HB, weil der Controller 2b allgemein
aus einem teuren und spezifischen integrierten Schaltkreis und Peripherieteilen
bestehen mag, mittels des einen Controllers 2b gesteuert
werden. Daher mag die herkömmliche Be leuchtungseinheit,
einschließlich beider LEDs LB und HB dann, wenn der Controller 2b aufgrund
unterschiedlicher Ursachen einen Ausfall erleidet, nicht leuchten.
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Gemäß der
herkömmlichen Leuchtvorrichtung, die in Patentdokument
Nr. 2 offenbart ist, mag der Controller aufgrund der Abschalteschaltung selbst
dann nicht ausfallen, falls ein Überstrom in dem Schaltkreis
fließt oder in den LEDs in dem Schaltkreis fließt.
Jedoch mögen die LEDs nicht leuchten und mögen
mit neuen LEDs ersetzt werden müssen, bevor der Betrieb
wieder aufgenommen werden kann. Daher mag die Ausfallsicherheitsfunktion
nicht ausreichend sein, wenn die Leuchtvorrichtung als eine Fahrzeugleuchte
verwendet wird.
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Der
offenbarte Gegenstand ist dazu ersonnen worden, die obigen und andere
Probleme und Eigenarten zu berücksichtigen. Somit kann
eine Ausführungsform des offenbarten Gegenstandes eine LED-Leuchtvorrichtung
mit einer benutzerfreundlichen Ausfallsicherheitsfunktion umfassen,
und zwar zum Versorgen von in Reihe geschalteten LEDs mit einer
benötigten Spannung und Leistung selbst dann, falls die
Größe der Durchlassspannung von in Reihe geschalteten
LEDs höher ist als eine Versorgungsspannung einer Batterie.
Die verschiedenen oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Probleme
werden somit angesprochen und möglicherweise verringert
oder geändert, während auch andere damit verbundene
Probleme ungeachtet des oben beschriebenen kombinierten Scheinwerfers
angesprochen oder möglicherweise verringert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Der
vorliegend offenbarte Gegenstand ist angesichts der oben beschriebenen
Eigenschaften und Probleme usw. ersonnen worden. Ein Gesichtspunkt des
offenbarten Gegenstandes umfasst eine LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung,
die eine benutzerfreundliche Ausfallsicherheitsfunktion selbst dann
aufweist, wenn eine Unterbrechung in einer Last, welche die Vielzahl
von LEDs umfasst, auftritt.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt des offenbarten Gegenstands kann eine LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung
umfassen: eine Vielzahl von in Reihe geschalteten LEDs, einschließlich
einer ersten LED und einer letzten LED, einen Gleichspannungswandler,
umfassend einen Eingang, einen Ausgang, ein Schaltelement, einen
Widerstand und einen Controller, wobei der Ausgang dazu eingerichtet
ist, Elektrizität zwischen der ersten LED und der letzten
LED bereitzustellen, wobei dessen Eingang mit einer Stromversorgung
und dem Schaltelement verbunden ist, wobei der Widerstand dazu eingerichtet
ist, einen LED-Strom an der Vielzahl von in Reihe geschalteten LEDs
zu detektieren, wobei der Widerstand einen Ausgang aufweist, der
mit dem Schaltelement verbunden ist, und der Controller dazu eingerichtet
ist, den Gleichspannungswandler so zu steuern, dass er eine höhere
Spannung als eine Spannung der Stromversorgung von dem Ausgang des Gleichspannungswandlers
gemäß dem von dem Widerstand detektierten LED-Strom
bereitstellt; einen Signal detektor, einschließlich eines
Eingangs und eines Ausgangs, und wobei dessen Eingang dazu ausgestaltet
ist, einen Ausfall des Controllers zu detektieren; sowie einen Speisungscontroller,
einschließlich eines Eingangs und eines Ausgangs, wobei
dessen Eingang mit dem Ausgang des Signaldetektor verbunden ist,
und der Ausgang zwischen die Vielzahl von LEDs geschaltet ist, wobei
zumindest eine in Reihe zwischen eine mit dem Ausgang des Speisungscontrollers
verbundene LED und die letzte LED geschaltete LED durch die Spannung
der Stromversorgung gemäß dem Eingang des Signaldetektors zum
Leuchten gebracht werden kann.
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In
der beispielhaften LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung kann der
Controller mit einem integrierten PWM-Steuerschaltkreis mit einer
Referenzspannung ausgestaltet sein, so dass die Referenzspannung
ein Signal ausgeben kann, falls der integrierte PWM-Steuerschaltkreis
ein Problem hat. Der Eingang des Signaldetektors kann mit dem Ausgang des
integrierten PWM-Steuerschaltkreises oder der Referenzspannung des
integrierten PWM-Steuerschaltkreises verbunden sein. Somit kann
dann, wenn der Controller, einschließlich des integrierten PWM-Steuerschaltkreises,
einen Ausfall erleidet, weil die LEDs zwischen einer mit dem Ausgang
des Speisungscontrollers verbundenen LED und der letzten LED zum
Leuchten gebracht werden kann, der Betrieb der Leuchtvorrichtung
fortfahren.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt des offenbarten Gegenstands kann eine LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung
umfassen: eine Vielzahl von in Rei he geschalteten LEDs, einschließlich
einer Vielzahl von ersten LEDs und einer Vielzahl von zweiten LEDs;
ein erstes Schaltelement, umfassend einen Gate-Anschluss und dazu
ausgestaltet, einen Kurzschluss zwischen der ersten LED der Vielzahl von
zweiten LEDs und einer letzten LED der Vielzahl von zweiten LEDs
mittels des Gate-Anschlusses zu verursachen; den gleichen Controller
und Signaldetektor wie diejenigen in dem oben beschriebenen Gesichtspunkt;
einen Speisungscontroller, einschließlich eines Eingangs,
eines ersten Ausgangs und eines zweiten Ausgangs, wobei dessen Eingang.
mit dem Ausgang des Signaldetektors verbunden ist und der erste
Ausgang zwischen die Vielzahl von LEDs geschaltet ist, wobei zumindest
eine in Reihe zwischen eine mit dem ersten Ausgang verbundene LED und
die letzte LED aus der Vielzahl von ersten LEDs geschaltete LED
durch die Spannung der Stromversorgung gemäß dem
Eingang des Signaldetektors und dem Gate-Anschluss des ersten Schaltelements zum
Leuchten gebracht werden kann.
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In
der unmittelbar darüber beschriebenen beispielhaften Ausführungsform
kann der erste Ausgang des Speisungscontrollers mit dem Gate-Anschluss
des ersten Schaltelements über einen Widerstand verbunden
sein. Die LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung kann auch ein zweites
Schaltelement, umfassend ein Gate, umfassen und dazu ausgestaltet
sein, einen Kurzschluss zwischen einer LED der Vielzahl von zweiten
LEDs und der Kathode der letzten LED der Vielzahl von zweiten LEDs
mittels des Gate-Anschlusses zu verursachen, und die LED der Vielzahl
von zweiten LEDS kann mit dem zweiten Ausgang des Speisungscontrollers
verbunden sein, wobei zumindest eine LED, die in Reihe zwischen
die LED und die letzte LED der Vielzahl von zweiten LEDs geschaltet
ist, gemäß dem Eingang des Signaldetektors und
dem Gate-Anschluss des zweiten Schaltelements zum Leuchten gebracht
werden kann. Zusätzlich kann der Controller mit einem integrierten
PWM-Steuerschaltkreis mit einer Referenzspannung ausgestaltet sein,
so dass die Referenzspannung ein Signal ausgeben kann, falls der
integrierte PWM-Steuerschaltkreis ein Problem hat, und der Eingang
des Signaldetektors kann mit dem Ausgang des integrierten PWM-Steuerschaltkreises oder
der Referenzspannung des integrierten PWM-Steuerschaltkreises verbunden
sein.
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Gemäß der
oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform können
dann, wenn die Vorrichtung für den kombinierten Scheinwerfer,
umfassend ein Abblendlicht und ein Fernlicht, verwendet wird, selbst
dann, falls der Controller, der den integrierten PWM-Steuerschaltkreis
umfasst, einen Ausfall erleidet, die entsprechenden Teile der ersten
LEDs und der zweiten LEDs zum Leuchten gebracht werden, indem das
erste und das zweite Schaltelement dazu verwendet werden, ihnen
das Abblend- und das Fernlicht zuzuordnen. Somit kann der offenbarte
Gegenstand verschiedene LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtungen, die
eine benutzerfreundliche Ausfallsicherheitsfunktion umfassen, bereitstellen.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt des offenbarten Gegenstands kann in den oben
beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen eine Ausfallsicherheitsfunktion
für eine Unterbrechung einer Last, welche die oben be schriebenen
LEDs umfasst, in der Vorrichtung beinhaltet sein. Die Vorrichtung kann
ferner umfassen: eine Spannungsdetektionsschaltung, einschließlich
eines Ausgangs und zwischen die erste LED und die letzte LED geschaltet; und
eine UND-Schaltung, einschließlich eines Ausgangs und zweier
Eingänge, und wobei die zwei Eingänge mit dem
Ausgang der Spannungsdetektionsschaltung und dem Referenzspannungsanschluss des
integrierten PWM-Steuerschaltkreises verbunden sein können,
um den Ausgang und die UND-Schaltung mit dem. Eingang des Signaldetektors
zu verbinden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt des offenbarten Gegenstands kann die LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung
die Ausfallsicherheitsfunktion für den offenen Schaltkreis
der Last umfassen, während ein Schaden derselben durch
einen Lastausfall, welcher die LEDs einschließt oder dergleichen,
verringert wird. Somit kann der offenbarte Gegenstand LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtungen bereitstellen,
welche eine konstante Betriebsfähigkeit aufrechterhalten
können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen und andere Eigenschaften und Merkmale des offenbarten Gegenstands
werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen ersichtlich, wobei:
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1 ein
Blockschaltdiagramm ist, das eine erste beispielhafte Ausführungsform
einer LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung zeigt, die gemäß den Grundsätzen
des offenbarten Gegenstands hergestellt worden ist;
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2 ein
Blockschaltdiagramm ist, das eine zweite beispielhafte Ausführungsform
einer LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung zeigt, die gemäß den
Grundsätzen des offenbarten Gegenstands hergestellt worden
ist;
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3a und 3b jeweils
Blockschaltdiagramme sind, die eine Variation der ersten beispielhaften
Ausführungsform und einer dritten beispielhaften Ausführungsform
einer LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung zeigen, die gemäß den
Grundsätzen des offenbarten Gegenstands hergestellt worden ist.
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4 ein
Schaltdiagramm ist, das eine vierte beispielhafte Ausführungsform
einer LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung zeigt, die gemäß den Grundsätzen
des offenbarten Gegenstands hergestellt worden ist.
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5 ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine herkömmliche Beleuchtungsschaltung
für eine Fahrzeugleuchte zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Beispielhafte
Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands werden nun
ausführlich mit Bezug auf die 1–4 beschrieben. 1 ist
ein Block schaltdiagramm, das eine erste beispielhafte Ausführungsform
einer LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung zeigt, die gemäß den
Grundsätzen des offenbarten Gegenstands hergestellt worden
ist; eine beispielhafte Ausführungsform einer LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung
kann mittels Kombinierens der in 5 gezeigten
Beleuchtungsschaltung mit einer Hilfsspeisungsschaltung 3 gebildet
werden.
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In 1 verwenden
die gleichen oder entsprechende Elemente der oben beschriebenen
Beleuchtungsschaltung die gleichen Bezugszeichen, wie sie in der
oben beschriebenen Beleuchtungsschaltung verwendet werden, und daher
ist ihre Beschreibung in der folgenden Beschreibung abgekürzt.
Die Hilfsspeisungsschaltung 3 kann einen Signaldetektor 3a und
einen Speisungscontroller 3b umfassen oder daraus bestehen.
Der Signaldetektor 3a kann eine Diode D1 umfassen, von
welcher eine Anode mit dem Ausgang des Controllers 2b in
dem Gleichspannungswandler 2 verbunden ist.
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Wenn
der Gleichspannungswandler 2 normal arbeitet, wird ein
PWM-Signal von dem Ausgang des Controller 2b ausgegeben,
und das PWM-Signal kann auf die Anode der Diode D1 aufgegeben werden.
Das PWM-Signal kann über die Diode D1 und einen Kondensator
C1 eine geglättete Gleichspannung werden, und die Gleichspannung
kann an einen Gate-Anschluss eines FET Q1 angelegt werden. Folglich
kann der FET Q1 einen An-Zustand beibehalten. Ein Widerstand R1
kann jegliche parasitäre Kapazität zwischen dem
Gate-Anschluss und einem Source-Anschluss des FET Q1 abführen Der
Speisungscontroller 3b kann umfassen: einen FET Q3 mit einem
Source-Anschluss, der mit einer Stromversorgungsleitung PL verbunden
ist, und einen Gate-Anschluss davon, der mit der Stromversorgungsleitung PL über
einen Widerstand R5 verbunden ist; einen Transistor Q2 mit einem
Kollektor, der mit dem Gate-Anschluss des FET Q3 über einen
Widerstand R6 verbunden ist, wobei eine Basis davon zwischen einen
Widerstand R3 und einen Widerstand R4 geschaltet ist und ein Emitter
davon zusammen mit dem anderen Anschluss des Widerstands R4 mit
Masse verbunden ist; sowie einen Widerstand R2, der zusammen mit
dem Source-Anschluss des FET Q3 mit der Stromversorgungsleitung
PL verbunden ist und wobei der andere Anschluss davon zusammen mit
einem Drain-Anschluss des FET Q1 mit dem anderen Anschluss des Widerstands
R3 verbunden ist.
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Der
Speisungscontroller 3b kann auch einen Widerstand R7 umfassen,
der mit einem Drain-Anschluss des FET Q3 verbunden ist, wobei der
andere Anschluss des Widerstands R7 mit einem Anschluss in den LEDs
LB über eine Diode D2 verbunden ist. Die Diode D2 kann
einen LED-Strom in den LEDs LB daran hindern, zu dem FET Q3 und
dem FET Qs zu fließen. Der andere Anschluss des Widerstands
R7 kann auch mit einem Gate-Anschluss des FET Qs über einen
Widerstand R8 verbunden sein. Der FET Qs kann das Schaltelement
zum Schalten des Abblendlichts und des Fernlichts mittels des Signals
S von dem Gate-Anschluss davon sein, welches auch von einem Signal
von dem anderen Anschluss des Widerstands R7 über den Widerstand
R8 gesteu ert werden kann. Der Anschluss in den LEDs LB kann so gewählt
werden, dass zumindest eine LED zwischen einer LED, die mit dem
Anschluss und einer letzten LED der LEDs LB verbunden ist, Licht
innerhalb des Bereichs der Versorgungsspannung der Fahrzeugbatterie 1 emittieren
kann.
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Die
Hilfsspeisungsschaltung 3 in der ersten beispielhaften
Ausführungsform des offenbarten Gegenstands kann wie oben
beschrieben ausgestaltet sein. Die Ausfallsicherheitsfunktion der
LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung, welche die Hilfsspeisungsschaltung 3 verwendet,
wird nun beschrieben. Wenn die LEDs LB und HB mittels des Gleichspannungswandlers 2 beruhend
auf dem Controller 2b normal Licht emittieren, kann der
Controller 2 das PWM-Signal auf den Gate-Anschluss des
FET Qp und auf die Anode der Diode D1 in dem Signaldetektor 3a aufgeben.
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Daher
kann der FET Q1 einen An-Zustand beibehalten, indem er den Gate-Anschluss
FET Q1 mit der Gleichspannung über die Diode 1 und
den Kondensator C1 versorgt, und ein Strom kann zwischen dem Drain-Anschluss
des FET Q1 und dem Source-Anschluss, der mit Masse verbunden ist,
fließen. Folglich kann der Transistor Q2 einen Aus-Zustand
beibehalten, und auch der FET Q3 kann den Source-Anschluss und den
Drain-Anschluss davon voneinander trennen. In diesem Fall, falls
der Controller 2 aufgrund eines Problems aufhört,
das PWM-Signal anzulegen, hören die LEDs LB und HB auf,
Licht zu emittieren, weil die erhöhte Spannung, die von
dem Gleichspannungswandler 2 erzeugt wird, nicht mehr an
die LEDs LB und HB geliefert wird.
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Jedoch
kann sich der FET Q1 abschalten, weil der Strom der Diode D1 aussetzt
und der Gate-Strom des FET Q1 aussetzt, und der Transistor Q2 kann
sich anschalten. Daher kann sich der FET Q3 auch anschalten, und
die Stromversorgung kann an den Anschluss in den LEDs BL über
den Source-Anschluss und den Drain-Anschluss des FET Q3, den Widerstand 7 und
die Diode D2 angelegt werden. In diesem Fall kann der FET Qs sich
anschalten, weil der Gate-Strom in dem FET Qs über den
Widerstand R8 fließen kann, und eine Kathode der letzten
LED in den LEDs LB kann einen Verbindungszustand mit Masse über
den FET Qs erreichen. Somit können die LEDs zwischen dem
Anschluss in den LEDs LB und der letzten LED Licht emittieren, während
die LEDs HB einen Aus-Zustand beibehalten.
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Wenn
der Gate-Anschluss FET Qs nicht mit dem Widerstand 7 über
den Widerstand 8 in 1 verbunden
ist, können die LEDs zwischen dem Anschluss in den LEDs
LB und der letzten LED der LEDs LB Licht gemäß dem
Signal S des FET Qs aus dem folgenden Grund emittieren. Selbst wenn
der FET Qs einen Aus-Zustand beibehält und die LEDs HB
normal Licht emittieren können, können LEDs zwischen
dem Anschluss in den LEDs LB und der letzten LED der LEDs HB nicht
Licht mittels der Versorgungsspannung der Fahrzeugbatterie 1 emittieren,
weil eine Größe einer Durchlassspannung in den LEDs
höher sein mag als die Versorgungsspannung der Fahrzeugbatterie 1.
Daher können die LEDs zwischen dem Anschluss in den LEDs
LB und der letzten LED der LEDs LB nicht Licht emittieren, wenn
der FET Qs ausgeschaltet ist, aber die LEDs können leuchten,
wenn der FET Qs angeschaltet ist.
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Die
oben beschriebenen Ausgestaltungen können mittels Verwendens
der LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung ausgewählt werden.
Beispielsweise mag es, wenn die LEDs LB und HB für eine
Bremsleuchte verwendet werden, bevorzugt sein, dass die LEDs. Licht
gemäß dem Signal S emittieren, indem sie einer
Bremsleuchte das Signal S zuordnen. Falls die LEDs LB und HB für
eine Rückleuchte verwendet werden, mag es bevorzugt sein, dass
die LEDs Licht unabhängig von dem Signal S des FET Qs emittieren
können. Ein beispielhafter Controller in dem Gleichspannungswandler 2 wird nun
beschrieben.
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Ein
integrierter PWM-Steuerschaltkreis kann als der Controller 2b verwendet
werden, und auch ein dualer integrierter PWM-Steuerschaltkreis (beispielsweise
TL 1451A von Texas Instruments, Inc.) kann als der Controller 2b verwendet
werden. Wenn der integrierte duale PWM-Steuerschaltkreis als der
Controller 2b verwendet wird, kann der andere integrierte PWM-Steuerschaltkreis
darin zum Betreiben eines weiteren Scheinwerfers, Rückleuchte,
Bremsleuchte und dergleichen verwendet werden, und kann auch unabhängig
die LEDs LB und HB antreiben, während die Ausfallsicherheitsfunktion
in Bezug aufeinander zugeordnet ist.
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Der
duale integrierte PWM-Steuerschaltkreis 2 kann umfassen:
duale Ausgangsschaltkreise mit gemeinsamen Emittertransistoren;
zwei Steuerschalt kreise jeweils zum Steuern der dualen Ausgangsschaltkreise;
zwei Rückkopplungseingänge zum Empfangen von Rückkopplungen;
zwei Fehlerverstärker, um eine Rückkopplung dorthin
zu ermöglichen; einen Referenzspannungsgenerator darin; und
zwei Totzeit-Steuerkomparatoren. Die zwei Totzeit-Steuerkomparatoren
können dazu ausgestaltet sein, keinen Versatz aufzuweisen,
sofern nicht extern geändert, und können jeweils
0% bis 100% Totzeit bereitstellen. Somit kann der duale integrierte PWM-Steuerschaltkreis 2 die
dualen Aus gangsschaltkreise für die PWM-Ausgänge
jeweils stabil steuern.
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Zusätzlich
kann die Referenzspannung dazu ausgestaltet sein, ein Signal zum
Anhalten auszugeben, wenn der integrierte Steuerschaltkreis ein
Problem hat. Daher kann die oben beschriebene Ausfallsicherheitsfunktion
auch mittels Ersetzens des Ausgangssignals von dem Controller 2b durch
die Referenzspannung Vref betrieben werden. In diesem Fall, wenn
der Controller 2 einen Ausfall oder ein anderes Problem
erleidet, weil das Vref-Signal einen niedrigen Pegel annimmt, kann
das Vref-Signal zu einem Abschalten des FET Q1 führen.
Somit kann die Ausfallsicherheitsfunktion den gleichen Betrieb ausführen
wie denjenigen in der in 1 gezeigten ersten beispielhaften
Ausführungsform.
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2 ist
ein Blockschaltdiagramm, das eine zweite beispielhafte Ausführungsform
einer LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung zeigt, die gemäß den
Grundsätzen des offenbarten Gegenstands hergestellt worden
ist. In 2 verwenden die gleichen oder
entsprechende Elemente der LED-Fahrzeugbeleuchtungsschaltung die
gleichen Bezugszeichen wie diejenigen, die in 1 verwendet
wurden, und daher ist ihre Beschreibung und Eigenschaften des Betriebs
in der folgenden Beschreibung abgekürzt.
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Ein
Unterschied zwischen den in 1 und 2 gezeigten
Betriebsabläufen kann die Fähigkeit umfassen,
ein Problem, wie etwa einen offenen Schaltkreis einer Last, welche
die LEDs LB und HB in der in 2 gezeigten
zweiten beispielhaften Ausführungsform umfasst, zu detektieren.
Der offene Schaltkreis mag einen Lastausfall mittels Detektierens
des Stroms If detektieren, der kleiner als ein vorbestimmter Strom
ist. Jedoch ist es schwierig für die Stromdetektion, einen
sehr kleinen Strom If zu erkennen, wie etwa wenn ein offener Schaltkreis
einer Last auftritt, insbesondere weil ein offener Schaltkreis einer
Last plötzlich erzeugt werden mag.
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In
diesem Fall mag die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 2 plötzlich
ansteigen, um zu bewirken, dass der LED-Strom If plötzlich sinkt.
Eine Spannungsdetektionsschaltung Vd kann den offenen Schaltkreis
einer Last leicht detektieren, und zwar mittels Messens einer Spannung
zwischen den geteilten Widerständen Rd1 und Rd2. Diese
Widerstände Rd1 und Rd2 können zwischen die Anode der
ersten LED der LEDs LB und die Kathode der letzten LED der LEDs
HB geschaltet sein, wie in 2 gezeigt,
und können auch eine Überspannung zwischen den
Ausgängen der Gleichspannungswandler 2 an dem
offenen Schaltkreis vermeiden. Die Spannungsdetektionsschaltung
Vd kann die Hilfsspeisungsschaltung 3 steuern, und zwar
unter Verwendung eines Ausgangssignals davon. Das Ausgangssignal
kann als ein invertierter Ausgang zwischen diesen Widerständen
Rd1 und Rd2 verwendet werden, um die Vref des Controllers 2b anzupassen.
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Insbesondere,
wenn der Gleichspannungswandler 2 normal arbeitet und die
LEDs LB und HB normal leuchten, weil die Referenzspannung Vref des
integrierten PWM-Steuerschaltkreises einen hohen Pegel aufrechterhält
und der Ausgang der Spannungsdetektionsschaltung Vd auch einen hohen
Pegel aufrechterhält, kann eine UND-Schaltung 4 einen hohen
Pegel aufrechterhalten. Daher arbeitet die Hilfsspeisungsschaltung 3 nicht.
Wenn jedoch ein offener Schaltkreis in der Schaltung, einschließlich
der LEDs LB und HB, auftritt, weil der Ausgang der Spannungsdetektionsschaltung
Vd auf einen niedrigen Pegel übergeht, geht der Ausgang
der AND-Schaltung 4 auf einen niedrigen Pegel über,
und daher arbeitet die Hilfsspeisungsschaltung 3. In diesem
Fall können die LEDs zwischen dem Anschluss in den LEDs
LB und der letzten LED der LEDs LB leuchten, wie in der ersten beispielhaften
Ausführungsform beschrieben.
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Wenn
der Controller 2b einen Ausfall oder ein Problem hat, weil
die Vref des integrierten PWM-Steuerschaltkreises auf einen niedrigen
Pegel übergeht und der Ausgang der UND-Schaltung 4 auch
auf einen niedrigen Pegel übergeht, beginnt die Hilfsspeisungsschaltung 3 damit,
die Ausfallsicherheitsfunktion auszuführen. Somit kann
die LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung in der zweiten beispielhaften
Ausführungsform des offenbarten Gegenstands die Ausfallsicherheitsfunktion
betreiben, wenn der Controller 2b ein Problem hat und/oder
ein offener Schaltkreis in der Last, welche die LEDs LB und HB umfasst,
auftritt. Zusätzlich kann, weil die Widerstände
Rd1 und Rd2 den Ausgang des Gleichspannungswandlers 2 davon
abhalten können, während eines offenen Schaltkreises
zu steigen, die Spannungsdetektionsschaltung Vd zu einer Verringerung des
Ausfalls des Gleichspannungswandlers 2 führen.
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Die 3a und 3b sind
Blockschaltdiagramme, die eine Variation der ersten beispielhaften Ausführungsform
und einer dritten beispielhaften Ausführungsform einer
LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung zeigen, die jeweils gemäß den
Grundsätzen des offenbarten Gegenstands hergestellt worden ist.
In den 3a und 3b verwenden
die gleichen oder entsprechende Elemente der LED-Fahrzeugbeleuchtungsschaltung
die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet,
und daher ist ihre Beschreibung und Eigenschaften des Betriebs in
der folgenden Beschreibung abgekürzt.
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Ein
Unterschied zwischen der in 1 gezeigten
LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung und der in 3a gezeigten
ist eine Position der LEDs, die für die Ausfallsicherheitsfunktion
in dem Fall leuchten, in dem der Controller 2b einen Ausfall
oder ein Problem hat. In der in 3a gezeigten LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung
können die LEDs, die für die Ausfallsicherheitsfunktion
leuchten, zwischen den LEDs HB ausgewählt werden, so dass die
Gesamtdurchlassspannung der LEDs in dem Bereich einer Versorgungsspannung
der Fahrzeugbatterie 1 liegen kann.
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Daher
mögen die LEDs für die Ausfallsicherheitsfunktion
Licht emittieren wenn der Controller 2b einen Ausfall oder
ein Problem hat, und zwar unabhängig von dem Signal des
FET Qs mittels der Fahrzeugbatterie 1. In diesem Fall,
wenn die LEDs LB und HB für eine einzige Fahrzeugleuchte
verwendet werden, mag der FET Qs nicht benötigt werden.
Wenn beispielsweise die LEDs LB und HB für ein Abblendlicht
eines Scheinwerfers verwendet werden und andere der LEDs LB und
HB für ein Fernlicht verwendet werden, und zwar unter Verwendung
des dualen integrierten PWM-Steuerschaltkreises, mag der FET Qs
nicht in der LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung benötigt
werden, weil es nicht nötig ist, dass der FET Qs zwischen
dem Abblendlicht und dem Fernlicht umschaltet.
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Die
dritte beispielhafte Ausführungsform wird nun unter Bezug
auf 3b beschrieben. Die LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung
der dritten beispielhaften Ausführungsform kann zwei Ausgänge
in der Hilfsspeisungsschaltung 3 umfassen. Einer der zwei
Ausgänge kann mit dem Anschluss zwischen den LEDs LB über
eine Diode D2L verbunden sein, und der andere kann mit einem Anschluss
zwischen den LEDs HB über eine Diode D2H verbunden sein,
wie in 3a gezeigt. Ein FET QsB für
ein Schaltelement kann zwischen den Anschluss der LEDs HB und die
Kathode der letzten LED in den LEDs HB geschaltet sein.
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Wenn
der Controller 2b einen Ausfall oder ein Problem hat, können
die LEDs zwischen dem Anschluss der LEDs LB und der letzten LED
der LEDs LB und die LEDs zwischen dem Anschluss der LEDs HB und
der letzten LED der LEDs HB mittels des FET Qs und des FET QsB selektiv
zum Leuchten gebracht werden. Wenn die FETs Qs und QsB mittels des
Signals S angeschaltet werden, können die LEDs in den LEDs
LB leuchten. Jedoch können die LEDs in den LEDs HB nicht
leuchten, weil Schaltkreise zwischen der Kathode der letzten LED
in den LEDs HB und sowohl der Kathode der letzten LED in den LEDs
LB als auch dem Anschluss der LEDs HB einen Kurzschluss verursachen.
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In
diesem Fall, wenn die LEDs LB für ein Abblendlicht verwendet
werden und wenn die LEDs LB, HB für ein Fernlicht verwendet
werden, wie in der herkömmlichen Beleuchtungsschaltung
aus 5 gezeigt, können die LEDs in den LEDs
LB, die für das Abblendlicht verwendet werden, unter Verwendung ihrer
FETs Qs und QsB in dem Fall, in dem der Controller 2b ein
Problem hat, leuchten. Wenn jedoch das Fernlicht von den FETs Qs
und QsB gewählt wird, können die LEDs in den LEDs
HB, die für das Fernlicht verwendet werden, nicht leuchten,
um sich dem tatsächlichen Scheinwerfer anzugleichen, wenn der
Controller 2b ein Problem hat.
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In
der herkömmlichen Beleuchtungsschaltung können
die LEDs LB ein Abblendlicht und ein Fernlicht bilden, wenn die
LEDs HB unterbrochen sind. Falls ein Vorbeifahrlicht aus dem Fernlicht
besteht, mag das Vorbeifahrlicht während eines Leuchtens
des Abblendlichts nicht betrieben werden. Zusätzlich mögen
beispielsweise, wenn die LEDs LB für eine Rückleuchte
verwendet werden und die LEDs LB, HB für eine Bremsleuchte
verwendet werden, die LEDs LB und HB für die Bremsleuchte
während eines Leuchtens der LEDs LB für die Rückleuchte
nicht betrieben werden.
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Jedoch
kann die LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung des offenbarten Gegenstands
die LEDs LB und HB so steuern, dass sie an eine tatsächliche
kombinierte Leuchte angepasst ist, wie etwa einen Scheinwerfer,
einschließlich eines Abblendlichts und eines Fernlichts,
eine Signalleuchte, einschließlich einer Rückleuchte
und einer Bremsleuchte, usw. Zusätzlich können
die LEDs, die für die Ausfallsicherheitsfunktion leuchten,
beliebig aus den LEDs LB und HB ausgewählt sein. Somit
kann der offenbarte Gegenstand verschiedene LED-Leuchtvorrichtungen,
die eine benutzerfreundliche Ausfallsicherheitsfunktion umfassen,
bereitstellen.
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4 ist
ein Blockschaltdiagramm, das eine vierte beispielhafte Ausführungsform
einer LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung zeigt, die gemäß den
Grundsätzen des offenbarten Gegenstands hergestellt worden
ist. In 4 verwenden die gleichen oder
entsprechende Elemente der LED-Fahrzeugbeleuchtungsschaltung die
gleichen Bezugszeichen wie diejenigen, die in 2 verwendet
wurden, und daher ist ihre Beschreibung und Eigenschaften des Betriebs
in der folgenden Beschreibung abgekürzt.
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Ein
Unterschied zwischen der in 2 gezeigten
LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung und der in 4 gezeigten
ist eine Position der LEDs, die für die Ausfallsicherheitsfunktion
in dem Fall leuchten, in dem der Controller 2b einen Ausfall
oder ein Problem hat. In der in 4 gezeigten
LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung können die LEDs, die für
die Ausfallsicherheitsfunktion leuchten, zwischen den LEDs HB ausgewählt
werden, so dass die Gesamtdurchlassspannung der LEDs in dem Bereich
einer Versorgungsspannung für die Fahrzeugbatterie 1 liegen
kann.
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Das
heißt, dass die vierte beispielhafte Ausführungsform
die in 3a gezeigte Ausfallsicherheitsfunktion
und die Funktion in der in 2 gezeigten
zweiten beispielhaften Ausführungsform umfassen kann. Ebenso
kann die in 3b gezeigte Ausfallsicherheitsfunktion
auch in der in 4 gezeigten vierten beispielhaften
Ausführungsform enthalten sein, so dass die LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung
die Ausfallsicherheitsfunktion umfassen kann, um mit einem Problem
an dem Controller 2b und/oder einem offenen Schaltkreis
der Last, welche die LEDs LB und HB umfasst, fertig zu werden, um sich
einer tatsächlich kombinierten Leuchte anzugleichen.
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Wie
oben beschrieben, kann der offenbarte Gegenstand LED-Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtungen,
einschließlich verschiedener Variationen in der Ausfallsicherheitsfunktion,
bereitstellen. Diese Variationen können in Übereinstimmung
mit einer Art von Fahrzeug, wie etwa einem Auto, einem Lastwagen, einem
Motorrad und dergleichen, ausgewählt werden, und ebenfalls
in Übereinstimmung mit einer Verwendung der Fahrzeugleuchte
usw. Somit kann der offenbarte Gegenstand verschiedene LED- Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtungen,
die eine benutzerfreundliche Ausfallsicherheitsfunktion umfassen,
die einem Beleuchtungsverfahren in einer Fahrzeugleuchte zugeordnet
ist, bereitstellen.
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Während
beschrieben worden ist, was zur Zeit als die beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung angesehen wird, wird es klar sein, dass vielfältige
Modifikationen daran vorgenommen werden können, und es
ist beabsichtigt, dass die beiliegenden Ansprüche solche
Modifikationen dahingehend abdecken, dass sie in den wahren Geist
und Umfang der Erfindung fallen. Jegliche oben beschriebenen Bezüge
auf den Stand der Technik sind durch Bezugnahme vollinhaltlich hierin
eingeschlossen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-103404 [0003, 0012]
- - US 2007/0273306 [0011, 0012]