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EP3407681B1 - Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer funktionsprüfung eines leuchtmittels einer leuchte für beleuchtungs- oder anzeigezwecke - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer funktionsprüfung eines leuchtmittels einer leuchte für beleuchtungs- oder anzeigezwecke Download PDF

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Publication number
EP3407681B1
EP3407681B1 EP17191776.8A EP17191776A EP3407681B1 EP 3407681 B1 EP3407681 B1 EP 3407681B1 EP 17191776 A EP17191776 A EP 17191776A EP 3407681 B1 EP3407681 B1 EP 3407681B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
illuminant
state
illuminants
led
light output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP17191776.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3407681A1 (de
Inventor
Christian Schmitz
Ingo Regolin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elmos Semiconductor SE
Original Assignee
Elmos Semiconductor SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102017111087.9A external-priority patent/DE102017111087B4/de
Priority claimed from DE102017111089.5A external-priority patent/DE102017111089B4/de
Application filed by Elmos Semiconductor SE filed Critical Elmos Semiconductor SE
Publication of EP3407681A1 publication Critical patent/EP3407681A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3407681B1 publication Critical patent/EP3407681B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/395—Linear regulators
    • H05B45/397—Current mirror circuits

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for carrying out a functional test of a lamp of a luminaire for lighting or display purposes.
  • the lamp comprises at least two lamps that can be switched to a first or a second state. In the first state, the illuminants emit a first light output specific to the illuminant. In the second state, they emit a specific second light output. The first light output is greater than the second light output.
  • the lamps can preferably be LEDs.
  • LEDs light-emitting diodes
  • vehicles with autonomous or semi-autonomous states require, for example, an illuminant or LED diagnosis capability in the case of optical status displays (for example LED light strips).
  • optical status displays for example LED light strips.
  • At least the states "LED lights up” or “LED does not light up” should be able to be recognized in order to avoid failures Diagnosing and recognizing LEDs so that the user or driver can be informed and the affected LEDs can be replaced.
  • DE 100 18 760 A1 discloses a circuit for monitoring the function of a light emitting diode.
  • a disadvantage of the prior art is that the actual function of the light emission or the light emission of the lamps is not checked.
  • the object of the present invention is therefore to propose an improved method for precisely checking the function of a lamp, in particular an LED, which in particular avoids the disadvantages known from the prior art.
  • the method according to the invention for carrying out a functional test of a lamp of a lamp for lighting or display purposes requires at least two lamps.
  • the functional state of a lamp is determined, a possible functional state being a defect and the state thus meaning "defective".
  • Another functional state reflects the correct functioning of the lamp and is referred to as "intact”.
  • the functional state thus allows a statement to be made about the illuminant, in particular about its luminous emissivity.
  • the illuminants required for the method can be wired in such a way that they emit a specific first light output in a first state and emit a specific second light output in a second state.
  • the first light output is greater than the second light output.
  • “specific light output” means a light output that is related to the respective illuminant.
  • the light output can therefore depend on the type of illuminant and can be different for each illuminant.
  • the specific light output can depend on the respective LEDs or illuminants, for example depending on whether it is a blue, red or green LED.
  • the first illuminant is switched to the first state.
  • the second illuminant is switched to the second state.
  • a measured value of an electrical parameter caused in the second illuminant is measured, the measured value being caused by the first light output of the first illuminant.
  • the measured value is evaluated so that a functional state can be determined.
  • the functional state of one of the two lamps is detected, which allows a statement about the light emissivity of the lamp.
  • a third illuminant is used, which can also be switched to a first or second state in which a first or second light output is emitted.
  • the first light output is greater than the second light output.
  • the third illuminant is also switched to the second state, in which a specific second light output is emitted.
  • a measured value of an electrical parameter is determined, which is caused by the first light output emitted by the first illuminant in the third illuminant.
  • This measured value referred to as the second measured value, is evaluated, whereby it can optionally be related to the (first) measured measured value of the second illuminant. From the second measured value of the third illuminant and the measured value of the first illuminant, conclusions can be drawn about the functional state or a possible error of one of the three illuminants.
  • a defect of the first illuminant is recognized if the measured values of the second illuminant and / or the third illuminant lie below a threshold value specific for the respective illuminant.
  • the threshold value is preferably set such that a measured value that lies above the threshold value represents an intact state of the illuminant. A light output radiated in from outside is recognized in the respective illuminant, since the measured value lies above the threshold value.
  • the first illuminant radiates with the first light output into the other illuminant (s), the measured value detected in the respective illuminants remaining below the threshold value, it can be assumed that the first illuminant has not emitted sufficient light output. It can thus be concluded that the first illuminant is defective and in particular that the first illuminant is faulty or defective.
  • the functional state of the second lamp which is switched to the second state, can be determined. If the measured value measured in the second illuminant lies below the specific threshold value and at the same time the measured value measured in the third illuminant lies above the specific threshold value, there is a defect in the second illuminant.
  • the third illuminant has recognized the emitted light output of the first illuminant because the measured value lies above the threshold value. At the same time, however, the second illuminant receives no or too little light output, so that the measured value remains below the threshold value. A malfunction of the second illuminant can be recognized from this.
  • an intact behavior and complete functionality of the first illuminant is recognized if the measured value is above the respective specific threshold value in the two other illuminants which are switched to the second state, that is to say the second and third illuminants.
  • the second and third illuminants recognize the emitted light emission from the first illuminant.
  • the intact function and emissivity of the second and third lamps are detected because they absorb enough light.
  • the functional state of one of the two lamps switched into the second state is recognized as intact if the difference between the measured value measured and the associated specific threshold value has the same sign for both lamps. Either the measured value lies above the respective threshold value, so that the light emission emitted by the first illuminant is detected, or both illuminants (second and third illuminant) do not detect any light emission, the two illuminants being classified as intact. If the measured values of both lamps are below the threshold value, it can be concluded that the emitting lamp or LED is faulty.
  • the second light output of the lamps is so low that there is no or significantly lower light emission than the first light output of the lamps.
  • the second light output of each lamp is preferably lower than the first light output of any lamp.
  • a significantly lower light output or significantly lower light emission in the second state means in Within the scope of the invention, that a light output radiated by the light emission of a lamp in the first state into a lamp is greater than the (significantly lower) light output of the received lamp, in particular an LED.
  • the light output received in a light source which is switched in the second state and emits a second light output is preferably so much greater that a predetermined signal-to-noise ratio is achieved, for example that the received light output is larger, preferably significant and distinguishable in practice is greater than the emitted light output of the illuminant in question. In this case, it can be guaranteed that a received light output is detected and recognized as such.
  • LEDs are used as illuminants.
  • the LEDs used particularly preferably emit all different colors.
  • the first LED emits a blue color
  • the second LED a green
  • the third LED a red color.
  • the LEDs preferably have different focal wavelengths, the focal wavelength being the wavelength in the wavelength spectrum at which an intensity maximum of the corresponding LED or the corresponding light source occurs.
  • the electrical parameter measured in the method is preferably a photo voltage or a photo current.
  • the photo voltage is the voltage applied to the LED, which is generated by a photo current that arises due to the received emission of light. In the case of an LED, the photo voltage is sometimes also called LED voltage.
  • the product of photo current and photo voltage corresponds to the light energy converted into electrical energy in the irradiated LED or illuminant.
  • the energy is preferably measured with an external impressed voltage of 0 volt (0 V) as pure photo current or with an external impressed current of 0 ampere (0 A) as pure photo voltage.
  • the person skilled in the art can also determine the energy generated in other operating points, the determination being more complex is.
  • Photo current and photo voltage can be used as a measure of the light output that shines on a lamp or an LED.
  • the lamp has two groups of lamps, each group of lamps comprising at least one lamp and one lamp of the first group of lamps being switched to the first state and one lamp of the second group of lamps being switched to the second state.
  • the functional state is therefore detected between two groups of lamps.
  • a lamp in which at least two groups of lamps each comprise three lamps.
  • a lamp of the first group of lamps is switched to the first state, while a lamp of the second group of lamps is switched to the second state.
  • Two lamps of the second group of lamps are preferably switched to the second state; all lamps of the second group of lamps are particularly preferably switched to the second state.
  • the first group of lamps emits light, at least one of the lamps in the first group of lamps, the light emissions are measured in the second group of lamps, preferably at least two lamps receiving the emitted light, so that a measured value can be measured.
  • No light is preferably emitted in the second state, so that the lamps of the second group of lamps are switched off.
  • the device has at least two lamps, a control unit, a measuring unit, an evaluation unit and two switches.
  • the two switches can be switched by the control unit, so they are switchable.
  • the switches can assume several states and can be replaced or implemented by technical equivalents.
  • One illuminant each can be switched to a first state or a second state by means of one of the switches. Possibly more states can be provided.
  • a specific light output is emitted in each of the two (or more) states, the light output in the first state being greater than that in the second state.
  • the list service can also be zero in one state.
  • the control unit is designed and set up to switch the first illuminant into the first state and the second illuminant into the second state.
  • the measuring unit detects a measured value of an electrical parameter, in particular a current or a voltage, on the second illuminant.
  • the electrical parameter is caused by the first light output of the first illuminant, which is emitted and received in the second illuminant.
  • the evaluation unit evaluates the measured value and detects a functional state or fault state of one of the lamps, as already described above.
  • control unit In a special embodiment of the device according to the invention, the control unit, the measuring unit and / or the evaluation unit are integrated in a microcontroller ( ⁇ controller) or in a computer.
  • ⁇ controller microcontroller
  • the illuminants used are particularly preferably light-emitting diodes, LEDs.
  • the device also preferably comprises an analog-digital converter in order to make the measured values available to the microcontroller.
  • the device comprises a multiplexer in order to process several measured values.
  • control processors which control the groups of lamps are equipped with an analog-to-digital converter in order to be able to record various parameters of a lighting device.
  • These analog-to-digital converters of the control processors can be used, for example, via a multiplexer to measure the photo voltage or the photo current or, more generally, the energy generated by the irradiation in the irradiated LED (lamp) of the lamp group and one To determine the measured value. Since it is generally known which intensity is emitted by the emitting LED (LED in the first state with the first light output), the measured value determined in this way can be determined using a (specific) threshold value are compared.
  • the first state is preferably referred to as "on”, in which light output is emitted, and the second state is referred to as "off”, in which the illuminant is switched off and no light output is emitted.
  • a distinction is preferably made only between on and off in the emitted intensity.
  • the emitting LED emits too little light output or the irradiated LED generates too little photo voltage or photo current.
  • the lamp group as such has at least one of these defects.
  • a lamp group in the sense of the invention generally comprises more than one lamp or more than one LED.
  • a group of lamps for applying the proposed method comprises a red, a green and a blue LED or similar combinations of complementary colors.
  • by cyclically interchanging the radiant and the irradiated LEDs of such a group of illuminants in the event of a single fault it can be found out which LED is actually defective. This enables direct diagnosis of the light emission of one (or all) LED in the case of groups of lamps made of LEDs.
  • the state of the art only evaluates the position of the electrical operating parameters within predetermined tolerance ranges. It is not checked whether the lamps actually emit light.
  • the proposed method thus enables a direct check of the light radiation instead of an indirect conclusion for such light radiation.
  • Different groups of lamps of a larger lighting device can also radiate among themselves.
  • the method proposed here is therefore also suitable for testing light strips with suitable light sources which are arranged along the light strip.
  • the light sources on the light strip are preferably equally spaced. With the same lamps, the same optical couplings between the individual lamps preferably occur in the case of linear, planar laying, which preferably enables the method according to the invention to be used in this case.
  • the use of the proposed method preferably requires a known distance or a known optical coupling between the light sources.
  • This previous knowledge can be determined on the basis of the design on a prototype in the form of suitable coupling parameters. With identical light strips, similar coupling factors with certain tolerances can be expected.
  • a suitable prior knowledge can preferably also be obtained by simulation or calculation of the mutual irradiation intensity. If the light strip is not laid planar, this has the same effect as different distances between the illuminants of the light strip.
  • the method according to the invention is preferably suitable for testing luminous mats, that is to say two-dimensional arrangements of illuminants.
  • the lamps are preferably arranged in the form of a two-dimensional, particularly preferably regular, grid. A cubic or hexagonal arrangement of the lamps is particularly preferred.
  • previous knowledge can be obtained by simulation or experiments with prototypes, which provide the further (necessary) parameters for an improved calculation of the optical coupling.
  • a blue LED to produce a safely measurable photo current or a reliably measurable photo voltage , since the band gap of the short-wave LED, for example the blue LED, is greater than the photon energy of the photons emitted by the long-wave LED, for example the red LED.
  • This measurement can be carried out in an analog manner with the green LED as the transmitter and the red LED as the only receiver in order to obtain further information.
  • the green LED as the transmitter
  • the red LED as the only receiver
  • more colors and / or LEDs can also be used.
  • method b) can be used within an LED chain along an LED strip. Since the distances are then larger, the signals received are often smaller.
  • a diagnosis of all LEDs of all lamp groups is possible within the scope of a diagnostic cycle or by sensible coding of the control, if necessary also during operation.
  • the LED can also be switched to the second state and emit no light or an insufficiently large amount of light for measurement in an adjacent LED.
  • at this time at least one other LED must be in the on state, i.e. emit light (with a sufficiently large light output), which also corresponds to the second state of the illuminant. This light must fall on the LED in the off state in sufficient quantity and have a suitable level so that light shines into the LED in the off state in such a way that a measurable photo current or a measurable photo voltage is produced.
  • Only the LED in the off state is preferably evaluated, in particular if a plurality of LEDs shine into the LED in the off state.
  • the photocurrent of a plurality of LEDs is preferably measured in parallel or quasi-parallel at times in which they are not activated, that is to say are in an off state (second state) and therefore emit no or negligibly little light.
  • an LED (not the received one) must be in the on state (first state) at the time of measurement, that is to say emit light. A sufficient amount of this light must fall on the LEDs in the off state and its level must be suitable for irradiating the LEDs in the off state in such a way that a measurable photocurrent results in each case.
  • the LED in the on state is then preferably evaluated, preferably at least two, particularly preferably at least three, LEDs being evaluated.
  • the method according to the invention thus serves to carry out a test for light emission for a first illuminant, preferably for a first LED, of a luminaire which is provided for lighting or display purposes.
  • the lamp has at least two lamps, preferably LEDs.
  • the lamps can emit a first and a second light output.
  • the amount of the first light output is greater than the amount of the second light output.
  • the second light output is preferably zero or almost zero, which means that the illuminant in question preferably does not light in the off state.
  • the first illuminant is preferably switched on and thus brought into the on state (first state).
  • the second illuminant is brought into the off state (second state), that is to say switched off.
  • the first illuminant is preferably arranged in relation to the second illuminant such that the first illuminant illuminates the second illuminant with the emitted light.
  • a preferred analog-digital converter is used to measure an electrical parameter of the second illuminant Determination of a measured value for this parameter.
  • this electrical parameter is preferably a photo voltage of the second LED, which it generates as a result of the irradiation, or a photo current of the second LED, which generates as a result of the irradiation.
  • the value of the selected parameter depends on the lighting in the form of the light output radiated into the second illuminant. Irradiation brings the second illuminant into a state in which this dependency can be measured.
  • the second LED is therefore particularly preferably switched off in order to achieve a good signal-to-noise ratio.
  • the measured value - typically recorded by the analog-digital converter - is compared with a threshold value.
  • a threshold value This is preferably done by a program of a control computer or a computer to which the control computer sends the measured value or a value derived therefrom.
  • the result of the comparison of the measured value with the threshold value means that the photo voltage or the photo current that the second LED generates is too low.
  • the photo current that is too low or the photo voltage that is too low is based either on the first light output of the first illuminant being too low and thus on the radiation being too low or on the sensitivity of the second illuminant too low to the radiation from the first illuminant. In this case, a defect in the second LED can typically be assumed.
  • the method according to the invention is preferably extended to three lamps. Since there are three lamps of different colors in most lamp groups this extension can typically be used for luminaires with adjustable color.
  • a first test is carried out using the previously described method with the first and second lamps and a second test with the first and a third lamp.
  • the third illuminant is also switched off and measured in accordance with the second illuminant.
  • the two test results can each have the values “in order” or “intact” or “possible defect” or “defective” of one of the two lamps involved in the respective test.
  • the first test result can therefore have the values “in order” or “possible defect” for the first illuminant and for the second illuminant.
  • the second test result can therefore have the values “in order” or “possible defect” for the first illuminant and for the third illuminant.
  • the first test is “defective” and the second test is “defective”, then there is a defect in the first illuminant, that is to say in the case of LEDs of the first LED.
  • the method according to the invention can be used for all illuminants, preferably in succession. Three or more illuminants are preferably always measured with one another, with one illuminant preferably being switched to the first state and emitting light and the other illuminants being switched in the second state (or off state) and not emitting any light (or negligible light output).
  • the method according to the invention is particularly preferably used for testing so-called RGB light modules.
  • RGB light modules are preferably combinations of three LEDs of different colors.
  • a first LED preferably has a blue color, a second LED a green color and a third LED a red color.
  • infrared LEDs as a transmitter for communicative purposes, for example for data transmission, distance measurement or transmission of sensor values, is conceivable. Therefore, light modules with more than four LED focus wavelengths are preferred.
  • the Figure 1 shows schematically a lamp group 1 with three lamps 3, 4, 5, which is designed as a light module.
  • the light module is an LED module 2 with a first LED 10 and a second LED 12 and a third LED 14.
  • One or more of these LED modules 2 can be integrated in a device or light.
  • the LEDs 10, 12, 14 can emit light of different colors and / or have a different focus wavelength.
  • Figure 2 shows an example and schematically a device 20 for performing the method according to the invention.
  • the device 20 can be a lamp 6.
  • the device 20 comprises an LED module 2 with three LEDs 10, 12, 14, whereby of course several LED modules 2 could also be included.
  • the device preferably comprises a current source and a switch which is arranged between the current source and the lamp and by means of which the lamp can be energized, that is to say can be switched to a first state or a second state.
  • the lamps can therefore preferably be switched on and off at least.
  • the switches are preferably actuated by means of a control device or control unit.
  • the device 20 has three switchable and / or controllable current sources S1, S2, S3.
  • a control unit 22 controls and switches the current sources S1, S2, S3.
  • the switchable current sources are preferably used instead of simple current sources and separate switches.
  • a measuring unit 24 measures the photo current and / or the photo voltage of the LEDs 10, 12, 14.
  • the measured values are evaluated by an evaluation unit 26, preferably with them in the evaluation unit 26 or in one threshold values stored in the optional memory can be compared.
  • the threshold values can be specific and individual for each LED 10, 12, 14.
  • control unit 22, the measuring unit 24 and / or the evaluation unit 26 can be integrated in a microcontroller (.mu.C, microcontroller) or a computer system 28; in the embodiment shown, the three units are included in the computer system 28.
  • the LEDs are supplied by an energy source, for example a current source.
  • the first LED 10 of the LED module 2 off Figure 1 is supplied with a first current I1 by the first current source S1.
  • the second LED 12 of the LED module 2 is supplied by the second current source S2 with a second current I2 and the third LED 14 by the third current source S3 with a third current I3.
  • the corresponding LED 10, 12, 14 is switched to a first state in which it emits a first light output and emits light.
  • the first state is the on state. If no current I1, I2, I3 flows into the LED 10, 12 14, the corresponding LED 10, 12 14 is in a second state. In this preferred embodiment, the LED 10, 12, 14 does not emit any light output.
  • the second state is the off state, in which the LED 10, 12, 14 is therefore dark or switched off.
  • a preferred analog-digital converter 30 can be connected via a preferably analog multiplexer 32, which is controlled by a computer system 28, to the output nodes of the first current source S1, the second current source S2 and / or the third current source S3 , Typically, this configuration is also used to monitor the voltage drop across the first LED 10, the second LED 12 and / or the third LED 14 and to detect failures during operation.
  • a number of analog-to-digital converters 30 can be used if the multiplexer 32 is to be omitted.
  • the current sources S1, S2, S3 are controlled by the computer system 28 via a control bus 34 or control signal lines.
  • the current sources S1, S2, S3 shown as examples are preferably implemented in practical implementations as so-called high-side current sources, which draw their energy from the positive supply voltage. Of course, low-side power sources or others can also be used. Such high-side current sources are preferably implemented with the aid of a current mirror, a MOS diode for generating reference voltage and a current source transistor preferably being connected directly to this positive supply voltage. This preferred realization is in the Figure 2 however not shown. Instead, ideal power source symbols are shown that are related to the reference potential 36 (GND) and are therefore more theoretical in nature.
  • the analog-digital converter 30 reports the measured values to the computer system 28.
  • the computer system 28 carries out the proposed method.
  • the first LED 10 is particularly preferably measured by the computer system 28 having the first LED 10 supplied with a non-zero electrical first current I1 by switching on the first current source S1 and switching off the second current source S2 and the third current source S3.
  • the computer system 28 preferably uses the multiplexer 32 and the analog-digital converter 30 to determine the second photo voltage of the second LED 12 and the third photo voltage of the third LED 14.
  • the photo voltage of an LED 10, 12, 14 is the potential difference between the output node of the respective current source S1 , S2, S3 and the reference potential 36.
  • the second LED 12 is particularly preferably measured by the computer system 28 having the second LED 12 supplied with a non-zero electrical second current I2 by switching on the second current source S2 and switching off the first current source S1 and the third current source S3. Determined by means of the multiplexer 2 and the analog-digital converter 30 the computer system 28 then preferably the first photo voltage of the first LED 10 and the third photo voltage of the third LED 14.
  • the third LED 14 is particularly preferably measured by the computer system 28 having the third LED 14 supplied with a non-zero electrical third current I3 by switching on the third current source S3 and switching off the second current source S2 and the first current source S1.
  • the computer system 28 preferably uses the multiplexer 2 and the analog-digital converter 30 to determine the second photo voltage of the second LED 12 and the first photo voltage of the first LED 10.
  • the first, second and third photo voltages determined in this way are preferably compared by the computer system 28 after each of these three measurement processes, each with two measurements, each with an associated (preferably specific) threshold value.
  • the associated threshold values are preferably stored in the program or data memory of the computer system 28.
  • the redundancy of the measurements can preferably be used to carry out fewer measurements and to save time. If the computer system detects an error, it signals an error, for example, via a signaling line 38 or a data bus to a higher-level unit (not shown), for example a bus master or a control unit.
  • a higher-level unit not shown, for example a bus master or a control unit.
  • the LEDs 10, 12, 14 can also be measured across modules.
  • the LED modules 2 correspond to a lamp group 1, which preferably comprises three LEDs, particularly preferably a blue, a red and a green LED.
  • the measurement is preferably carried out by switching on the first LED 10 of the first LED module and emitting light or a light output which is in the switched-off LEDs of a second, preferably adjacent, LED module or illuminant group 1 causes a measurable photo voltage or photo current.
  • the other LEDs of the first LED module are preferably switched off.
  • the LEDs 10, 12, 14 of the second LED module are preferably switched off and are measured; the photo voltage is thus determined and compared with a stored threshold value.
  • the device preferably has a plurality of current sources and preferably a plurality of multiplexers and / or analog-digital converters.
  • Such a diagnostic method enables the testing of illuminants, in particular LEDs, if they are measurably influenced by irradiation with light in at least one operating state.
  • the advantages are not limited to this.
  • the present invention enables a definite conclusion about an actual emission of light by a lamp or an LED.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung einer Funktionsprüfung eines Leuchtmittels einer Leuchte für Beleuchtungs- oder Anzeigezwecke. Die Leuchte umfasst wenigstens zwei Leuchtmittel, die in einen ersten oder einen zweiten Zustand geschaltet werden können. In dem ersten Zustand strahlen die Leuchtmittel eine für das Leuchtmittel spezifische erste Lichtleistung ab. In dem zweiten Zustand strahlen sie eine spezifische zweite Lichtleistung ab. Die erste Lichtleistung ist dabei größer als die zweite Lichtleistung. Die Leuchtmittel können bevorzugt LEDs sein.
  • Die Verwendung von Leuchtdioden (LEDs) als Leuchtmittel für sicherheitsrelevante Aufgaben z.B. in Fahrzeugen wird immer bedeutender. Insbesondere Fahrzeuge mit autonomen oder teilautonomen Zuständen erfordern beispielsweise bei optischen Statusanzeigen (z.B. LED-Leuchtbändern) eine Leuchtmittel- oder LED-Diagnose-Fähigkeit. Es sollen zumindest die Zustände "LED leuchtet" oder "LED leuchtet nicht" erkannt werden können, um ausgefallene LEDs zu diagnostizieren und zu erkennen, damit der Benutzer oder Fahrer informiert und die betroffenen Leuchtdioden ausgetauscht werden können.
  • Aus dem Stand der Technik sind allerdings nur Verfahren zur indirekten Diagnose bekannt, welche die an den LEDs abfallende Spannung oder den Strom- oder Energieverbrauch der LEDs auswerten. Hierfür werden intelligente Treiber genutzt, die teuer sind. Die Diagnose erfolgt stets im Zusammenwirken mit einem solchen Treiber, aber nur indirekt über eine Spannungs-/Strom-Bewertung.
  • DE 100 18 760 A1 offenbart eine Schaltung zur Überwachung der Funktion einer Leuchtdiode.
  • Beispielsweise sind Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung elektrischer oder thermischer Parameter von Leuchtdioden (LED) und Ketten von Leuchtdioden (Leuchtdiodenbänder, LED-Bänder) aus den folgenden Schriften bekannt:
  • Ein Nachteil des Stands der Technik liegt darin, dass die eigentliche Funktion der Lichtabgabe oder der Lichtemission der Leuchtmittel nicht geprüft wird.
  • Es besteht deshalb ein Bedarf an einer verbesserten und direkteren Diagnosemöglichkeit.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also, ein verbessertes Verfahren zur genauen Überprüfung der Funktion eines Leuchtmittels, insbesondere einer LED, vorzuschlagen, das insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile umgeht.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung einer Funktionsprüfung eines Leuchtmittels einer Leuchte für Beleuchtungs- oder Anzeigezwecke setzt wenigstens zwei Leuchtmittel voraus. Bei der Funktionsprüfung wird der Funktionszustand eines Leuchtmittels ermittelt, wobei ein möglicher Funktionszustand ein Defekt ist und der Zustand somit "defekt" bedeutet. Ein weiterer Funktionszustand spiegelt die fehlerfreie Funktion des Leuchtmittels wider und wird als "intakt" bezeichnet. Der Funktionszustand lässt somit eine Aussage über das Leuchtmittel, insbesondere über dessen Leuchtemissionsfähigkeit zu.
  • Die für das Verfahren vorausgesetzten Leuchtmittel lassen sich derart beschalten, dass sie in einem ersten Zustand eine spezifische erste Lichtleistung abstrahlen und in einem zweiten Zustand eine spezifische zweite Lichtleistung abstrahlen. Die erste Lichtleistung ist größer als die zweite Lichtleistung. "Spezifische Lichtleistung" bedeutet im Sinne der Erfindung eine Lichtleistung, die auf das jeweilige Leuchtmittel bezogen ist. Die Lichtleistung kann also von der Art des Leuchtmittels abhängen und für jedes Leuchtmittel verschieden sein. In einer besonderen Ausführung, in der LEDs als Leuchtmittel verwendet werden, kann die spezifische Lichtleistung von den jeweiligen LEDs oder Leuchtmitteln abhängen, beispielsweise davon abhängig sein, ob es sich um eine blaue, rote oder grüne LED handelt.
  • Erfindungsgemäß wird das erste Leuchtmittel in den ersten Zustand geschaltet. Das zweite Leuchtmittel ist in den zweiten Zustand geschaltet. In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein in dem zweiten Leuchtmittel hervorgerufener Messwert eines elektrischen Parameters gemessen, wobei der Messwert durch die erste Lichtleistung des ersten Leuchtmittels hervorgerufen wird. Der gemessene Messwert wird bewertet, sodass ein Funktionszustand ermittelt werden kann. Hierbei wird der Funktionszustand eines der beiden Leuchtmittel detektiert, der eine Aussage über die Lichtemissionsfähigkeit des Leuchtmittels erlaubt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von LEDs erläutert, die stellvertretend für Leuchtmittel beschrieben werden. Dies stellt jedoch keine Einschränkung der Erfindung in seiner Allgemeinheit oder auf LEDs als Leuchtmittel dar, solange nicht explizit etwas Gegenteiliges beschrieben ist.
  • Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass bei einem Fehler oder Defekt eines Leuchtmittels, insbesondere einer LED, der sich auf das Abstrahlverhalten, also die Emission bezieht, auch kein messbarer Effekt bei der Absorption entsteht. Beispielsweise kann eine LED, die keine Lichtleistung abstrahlt, auch keine Lichtleistung empfangen, jedenfalls ist kein Fotostrom und/oder keine Spannung an der LED messbar. Dieses zunächst in Versuchen festgestellte Prinzip ließ sich theoretisch untermauern und mit dem Einsteinschen Gesetz herleiten, wonach der Emissionskoeffizient gleich dem Absorptionskoeffizienten ist.
  • In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein drittes Leuchtmittel verwendet, das ebenfalls in einen ersten oder zweiten Zustand geschaltet werden kann, in denen eine erste bzw. zweite Lichtleistung abgestrahlt wird. Die erste Lichtleistung ist dabei größer als die zweite Lichtleistung.
  • Das dritte Leuchtmittel wird ebenfalls in den zweiten Zustand geschaltet, in dem eine spezifische zweite Lichtleistung abgestrahlt wird. In einem weiteren Schritt wird ein Messwert eines elektrischen Parameters ermittelt, der durch die von dem ersten Leuchtmittel abgestrahlte erste Lichtleistung in dem dritten Leuchtmittel hervorgerufen wird. Dieser als zweiter Messwert bezeichnete Messwert wird bewertet, wobei er optional mit dem (ersten) gemessenen Messwert des zweiten Leuchtmittels in Beziehung gesetzt werden kann. Aus dem zweiten Messwert des dritten Leuchtmittels und dem Messwert des ersten Leuchtmittels lassen sich Rückschlüsse auf den Funktionszustand oder einen möglichen Fehler eines der drei Leuchtmittel ziehen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Defekt des ersten Leuchtmittels erkannt, wenn die gemessenen Messwerte des zweiten Leuchtmittels und/oder des dritten Leuchtmittels unterhalb eines für das jeweilige Leuchtmittel spezifischen Schwellwertes liegen. Der Schwellwert wird bevorzugt derart festgelegt, dass ein Messwert, der oberhalb des Schwellwerts liegt, einen intakten Zustand des Leuchtmittels repräsentiert. Eine von außen eingestrahlte Lichtleistung wird in dem jeweiligen Leuchtmittel erkannt, da der Messwert oberhalb des Schwellwertes liegt.
  • Strahlt das erste Leuchtmittel mit der ersten Lichtleistung in das bzw. die anderen Leuchtmittel ein, wobei der in den jeweiligen Leuchtmitteln detektierte Messwert unterhalb des Schwellwertes bleibt, so ist davon auszugehen, dass das erste Leuchtmittel keine ausreichende Lichtleistung abgestrahlt hat. Es lässt sich somit auf einen Defekt des ersten Leuchtmittels und insbesondere auf eine fehlerhafte oder mangelhafte Lichtemissionsfähigkeit des ersten Leuchtmittels schließen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform mit insgesamt wenigstens drei Leuchtmitteln kann der Funktionszustand des zweiten Leuchtmittels, das in den zweiten Zustand geschaltet ist, ermittelt werden. Liegt der im zweiten Leuchtmittel gemessene Messwert unterhalb des spezifischen Schwellwertes und gleichzeitig der im dritten Leuchtmittel gemessene Messwert oberhalb des spezifischen Schwellwertes, so liegt ein Defekt des zweiten Leuchtmittels vor. Das dritte Leuchtmittel hat die abgestrahlte Lichtleistung des ersten Leuchtmittels erkannt, da der Messwert oberhalb des Schwellwertes liegt. Gleichzeitig empfängt das zweite Leuchtmittel jedoch keine oder eine zu geringe Lichtleistung, sodass der Messwert unterhalb des Schwellwertes verbleibt. Hieraus lässt sich eine Funktionsstörung des zweiten Leuchtmittels erkennen.
  • In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens wird ein intaktes Verhalten und eine vollständige Funktionsfähigkeit des ersten Leuchtmittels erkannt, wenn in den beiden anderen Leuchtmitteln, die in den zweiten Zustand geschaltet sind, also das zweite und dritte Leuchtmittel, der Messwert oberhalb des jeweiligen spezifischen Schwellwertes liegt. Das zweite und dritte Leuchtmittel erkennen die abgestrahlte Lichtemission des ersten Leuchtmittels. Gleichzeitig wird die intakte Funktion und Emissionsfähigkeit des zweiten und dritten Leuchtmittels detektiert, da sie hinreichend viel Licht absorbieren.
  • Der Funktionszustand eines der beiden in den zweiten Zustand geschalteten Leuchtmittel wird als intakt erkannt, wenn die Differenz zwischen gemessenem Messwert und dem zugehörigen spezifischen Schwellwert bei beiden Leuchtmitteln das gleiche Vorzeichen aufweist. Entweder liegt der Messwert jeweils über dem jeweiligen Schwellwert, sodass die von dem ersten Leuchtmittel ausgesendete Lichtemission detektiert wird, oder beide Leuchtmittel (zweites und drittes Leuchtmittel) detektieren keine Lichtemission, wobei die beiden Leuchtmittel als intakt eingestuft werden. Liegen die Messwerte beider Leuchtmittel unter dem Schwellwert, ist auf einen Fehler der abstrahlenden Leuchtmittel oder Leuchtdiode zu schließen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die zweite Lichtleistung der Leuchtmittel derart gering, dass keine oder eine im Vergleich zur ersten Lichtleistung der Leuchtmittel deutlich geringere Lichtemission erfolgt. Bevorzugt ist die zweite Lichtleistung jedes Leuchtmittels geringer als die erste Lichtleistung eines beliebigen Leuchtmittels. Eine deutlich geringere Lichtleistung bzw. deutlich geringere Lichtemission im zweiten Zustand bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass eine durch die Lichtemission eines im ersten Zustand befindlichen Leuchtmittels eingestrahlte Lichtleistung in ein Leuchtmittel größer ist als die (deutlich geringere) Lichtleistung des empfangenen Leuchtmittels, insbesondere einer LED. Bevorzugt ist die empfangene Lichtleistung in einem Leuchtmittel, das im zweiten Zustand geschaltet ist und eine zweite Lichtleistung aussendet, soviel größer, dass ein vorgegebenes Signal-Rausch-Verhältnis erzielt wird, z.B. also dass die empfangene Lichtleistung größer, bevorzugt signifikant und in der Praxis unterscheidbar größer, ist als die abgestrahlte Lichtleistung des betreffenden Leuchtmittels. In diesem Fall lässt sich garantieren, dass eine empfangene Lichtleistung detektiert und als solche erkannt wird.
  • In einer besonderen Ausführung des Verfahrens werden LEDs als Leuchtmittel verwendet. Besonders bevorzugt strahlen die verwendeten LEDs alle unterschiedliche Farben aus. Beispielsweise strahlt die erste LED eine blaue Farbe ab, die zweite LED eine grüne und die dritte LED eine rote Farbe. Bevorzugt weisen die LEDs unterschiedliche Schwerpunktwellenlängen auf, wobei unter der Schwerpunktwellenlänge die Wellenlänge im Wellenlängenspektrum bezeichnet wird, bei der ein Intensitätsmaximum der entsprechenden LED bzw. des entsprechenden Leuchtmittels auftritt.
  • Bevorzugt ist der im Verfahren gemessene elektrische Parameter eine Fotospannung oder ein Fotostrom. Die Fotospannung ist dabei die an der LED anliegende Spannung, die durch einen Fotostrom erzeugt wird, der aufgrund der empfangenen Emission von Licht entsteht. Bei einer LED wird die Foto-spannung teilweise auch LED-Spannung genannt. Das Produkt aus Fotostrom und Fotospannung entspricht der in der bestrahlten LED bzw. Leuchtmittel in elektrische Energie umgewandelten Lichtenergie. Die Energie wird bevorzugt bei einer externen eingeprägten Spannung von 0 Volt (0 V) als reiner Fotostrom oder bei einem externen eingeprägten Strom von 0 Ampere (0 A) als reine Fotospannung gemessen. Der Fachmann kann die erzeugte Energie auch in anderen Arbeitspunkten bestimmen, wobei die Bestimmung aufwendiger ist. Fotostrom und Fotospannung können als Maße für die Lichtleistung verwendet werden, die auf ein Leuchtmittel bzw. eine LED einstrahlt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist die Leuchte zwei Leuchtmittelgruppen auf, wobei jede Leuchtmittelgruppe wenigstens ein Leuchtmittel umfasst und wobei ein Leuchtmittel der ersten Leuchtmittelgruppe in den ersten Zustand geschaltet ist und ein Leuchtmittel der zweiten Leuchtmittelgruppe in den zweiten Zustand geschaltet ist. Es findet also eine Detektion des Funktionszustands zwischen zwei Leuchtmittelgruppen statt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Leuchte verwendet, bei der wenigstens zwei Leuchtmittelgruppen jeweils drei Leuchtmittel umfassen. Ein Leuchtmittel der ersten Leuchtmittelgruppe ist in den ersten Zustand geschaltet, während ein Leuchtmittel der zweiten Leuchtmittelgruppe in den zweiten Zustand geschaltet ist. Bevorzugt sind zwei Leuchtmittel der zweiten Leuchtmittelgruppe in den zweiten Zustand geschaltet, besonders bevorzugt sind alle Leuchtmittel der zweiten Leuchtmittelgruppe in den zweiten Zustand geschaltet. Während die erste Leuchtmittelgruppe also Licht emittiert, wenigstens eines der Leuchtmittel der ersten Leuchtmittelgruppe, werden in der zweiten Leuchtmittelgruppe die Lichtemissionen gemessen, wobei bevorzugt wenigstens zwei Leuchtmittel das emittierte Licht empfangen, sodass ein Messwert gemessen werden kann. Bevorzugt wird im zweiten Zustand kein Licht emittiert, so dass die Leuchtmittel der zweiten Leuchtmittelgruppe ausgeschaltet sind.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zur Durchführung einer Funktionsprüfung gelöst. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung wenigstens zwei Leuchtmittel, eine Steuereinheit, eine Messeinheit, eine Auswerteeinheit und zwei Schalter auf. Die beiden Schalter können von der Steuereinheit geschaltet werden, sind also schaltbar. Die Schalter können mehrere Zustände annehmen und durch technische Äquivalente ersetzt oder realisiert sein. Je ein Leuchtmittel lässt sich mittels eines der Schalter in einen ersten Zustand oder einen zweiten Zustand schalten. Gegebenenfalls können mehr Zustände vorgesehen sein. In den beiden (oder mehreren) Zuständen wird jeweils eine spezifische Lichtleistung abgestrahlt, wobei die Lichtleistung im ersten Zustand größer ist als die im zweiten Zustand. Die Listleistung kann in einem Zustand auch Null sein. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet und eingerichtet, das erste Leuchtmittel in den ersten Zustand und das zweite Leuchtmittel in den zweiten Zustand zu schalten. Die Messeinheit detektiert an dem zweiten Leuchtmittel einen Messwert eines elektrischen Parameters, insbesondere einen Strom oder eine Spannung. Der elektrische Parameter wird durch die erste Lichtleistung des ersten Leuchtmittels hervorgerufen, die abgestrahlt und in dem zweiten Leuchtmittel empfangen wird. Die Auswerteeinheit bewertet den gemessenen Messwert und detektiert einen Funktionszustand oder Fehlerzustand eines der Leuchtmittel, wie schon oben beschrieben.
  • In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Steuereinheit, die Messeinheit und/oder die Auswerteeinheit in einem Microcontroller (µController) oder in einem Rechner integriert.
  • Besonders bevorzugt sind die verwendeten Leuchtmittel Leuchtdioden, LEDs. Ebenfalls bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen Analog-Digital-Wandler, um die gemessenen Messwerte dem Microcontroller zur Verfügung zu stellen. In einer weiteren besonderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen Multiplexer, um mehrere Messwerte zu verarbeiten.
  • Bei automobilen Anwendungen sind Steuerprozessoren (µController), die die Leuchtmittelgruppen ansteuern, mit einem Analog-zu-Digital-Wandler ausgestattet, um verschiedene Parameter einer Beleuchtungsvorrichtung erfassen zu können. Diese Analog-zu-Digital-Wandler der Steuerprozessoren können beispielsweise über einen Multiplexer dazu benutzt werden, um die Foto-spannung bzw. den Fotostrom oder ganz allgemein die durch die Bestrahlung in der bestrahlten LED (Leuchtmittel) der Leuchtmittelgruppe erzeugte Energie zu vermessen und einen Messwert zu ermitteln. Da in der Regel bekannt ist, welche Intensität von der abstrahlenden LED ausgesendet wird (LED im ersten Zustand mit erster Lichtleistung), kann der so ermittelte Messwert mit einem (spezifischen) Schwellwert verglichen werden. Bevorzugt wird der erste Zustand als "An" bezeichnet, in dem Lichtleistung abgestrahlt wird, und der zweite Zustand als "Aus" bezeichnet, in dem das Leuchtmittel ausgeschaltet ist und keine Lichtleistung abgestrahlt wird. Vorzugsweise wird bei der abgestrahlten Intensität nur zwischen An und Aus unterschieden.
  • Liegt der Messwert unter dem Schwellwert, so sendet entweder die abstrahlende LED zu wenig Lichtleistung ab oder die bestrahlte LED erzeugt zu wenig Fotospannung bzw. Fotostrom. Insofern kann bereits hieraus angenommen werden, dass die Leuchtmittelgruppe als solches zumindest einen dieser Defekte aufweist.
  • Eine Leuchtmittelgruppe im Sinne der Erfindung umfasst in der Regel mehr als ein Leuchtmittel bzw. mehr als eine LED. Bevorzugt, aber nicht notwendiger Weise, umfasst eine Leuchtmittelgruppe zur Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens eine rote, eine grüne und eine blaue LED oder ähnliche Kombinationen komplementärer Farben. In dem Fall kann dann durch zyklisches Vertauschen der strahlenden und der bestrahlten LEDs einer solchen Leuchtmittelgruppe bei einem Einzelfehler herausgefunden werden, welche LED tatsächlich fehlerhaft ist. Somit ist eine direkte Diagnose der Lichtemission einer (oder aller) LED bei Leuchtmittelgruppen aus LEDs möglich.
  • Im Gegensatz dazu wird im Stand der Technik nur die Lage der elektrischen Betriebsparameter innerhalb von vorgegebenen Toleranzbereichen bewertet. Ob die Leuchtmittel tatsächlich Licht abstrahlen, wird nicht überprüft. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht also eine direkte Überprüfung der Lichtabstrahlung anstelle eines indirekten Schlusses auf eine solche Lichtabstrahlung.
  • Verschiedene Leuchtmittelgruppen einer größeren Leuchtvorrichtung können auch untereinander einstrahlen. Daher eignet sich das hier vorgeschlagene Verfahren auch zum Test von Leuchtbändern mit geeigneten Leuchtmitteln, die längs des Leuchtbandes angeordnet sind.
  • Bevorzugt sind die Leuchtmittel auf dem Leuchtband gleich beabstandet. Bei gleichen Leuchtmitteln treten bevorzugt bei linearer, planarer Verlegung gleiche optische Kopplungen zwischen den einzelnen Leuchtmitteln auf, was die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt für diesen Fall ermöglicht.
  • Sind die Leuchtmittel längs eines solchen Leuchtbandes nicht gleich beabstandet, so setzt bevorzugt die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens einen vorbekannten Abstand bzw. eine vorbekannte optische Kopplung zwischen den Leuchtmitteln voraus. Diese Vorkenntnis kann konstruktionsbedingt an einem Prototyp in Form geeigneter Kopplungsparameter bestimmt werden. Bei baugleichen Leuchtbändern sind dann ähnliche Kopplungsfaktoren mit gewissen Toleranzen zu erwarten. Eine geeignete Vorkenntnis kann bevorzugt auch durch Simulation oder Berechnung der wechselseitigen Einstrahlintensität erlangt werden. Sofern das Leuchtband nicht planar verlegt ist, hat dies den gleichen Effekt wie unterschiedliche Abstände der Leuchtmittel des Leuchtbands.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich bevorzugt zum Test von Leuchtmatten, also zweidimensionalen Anordnungen von Leuchtmitteln. In diesem Fall sind die Leuchtmittel bevorzugt in Form eines zweidimensionalen, besonders bevorzugt regelmäßigen, Gitters angeordnet. Besonders bevorzugt ist eine kubische oder hexagonale Anordnung der Leuchtmittel zueinander. Bei Abweichungen von solchen regulären Strukturen kann durch Simulation oder Experimente mit Prototypen eine Vorkenntnis erlangt werden, die die weitere (notwendige) Parameter für eine verbesserte Berechnung der optischen Kopplung liefern.
  • Ein von Fachleuten typischerweise erhobener Einwand ist, dass die Leuchtmittelgruppen in der Regel verschiedenfarbige LEDs aufweisen, um alle durch den Menschen erkennbaren Farben im Farbraum als RGB-Farbe darstellen zu können. Daher sollte es nach dieser Meinung zwar sicher möglich sein, mit einer kurzwelligeren LED, also beispielsweise einer blauen LED, in einer langwelligeren LED, also beispielsweise einer roten LED, einen Fotostrom hervorzurufen, da die Bandlücke der langwelligen LED, also beispielsweise der roten LED, kleiner ist als die Photonenenergie der von der kurzwelligen LED, also der blauen LED, abgestrahlten Photonen. Umgekehrt jedoch wird gemäß dieser Expertenmeinung von Fachleuten erwartet, dass es eben nicht sicher möglich sei, mit einer langwelligeren LED, also beispielsweise einer roten LED, in einer kurzwelligeren LED, also beispielsweise einer blauen LED, einen sicher messbaren Fotostrom oder eine sicher messbare Fotospannung hervorzurufen, da die Bandlücke der kurzwelligen LED, also beispielsweise der blauen LED, größer als die Photonenenergie der von der langwelligen LED, also beispielsweise der roten LED, abgestrahlten Photonen ist.
  • Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass dieser Umstand einer Diagnose aber nicht im Wege steht, da über eine wechselseitige Kombinatorik eine ausreichende Zustandserkennung möglich ist. Hierbei wird die Tatsache verwendet, dass der Emissionskoeffizient immer gleich dem Absorptionskoeffizienten ist und somit bei einem Defekt bei der Emission auch kein messbarer elektrischer Effekt bei der Absorption entsteht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann bevorzugt bei der Vermessung von RGB-Leuchtmittelgruppen mit einer blauen LED, die blaues Licht abstrahlt, mit einer grünen LED, die grünes Licht abstrahlt, und mit einer roten LED, die rotes Licht abstrahlt, wie folgt aussehen:
    • Die blaue LED wird bestromt und strahlt blaues Licht ab. Die rote LED und die grüne LED werden bevorzugt nicht bestromt.
    • Es wird ein erster Messwert für die Fotospannung und/oder den Fotostrom der roten LED ermittelt. Beispielsweise kann zusätzlich die Fotoleistung der roten LED aus dem Produkt von Fotospannung und Fotostrom ermittelt werden.
    • Es wird ebenso ein zweiter Messwert für die grüne LED ermittelt und optional die Fotoleistung.
    • Der erste Messwert wird mit einem ersten Schwellwert für den ersten Messwert bei Bestrahlung der roten LED durch die blauen LED verglichen und bevorzugt ein erster Vergleichswert ermittelt.
    • Der zweite Messwert wird mit einem zweiten Schwellwert für den zweiten Messwert bei Bestrahlung der grünen LED durch die blauen LED verglichen und bevorzugt ein zweiter Vergleichswert ermittelt.
  • Die weiteren bevorzugten Schritte verwenden die beiden Vergleichswerte zur Auswertung und Analyse. Selbstverständlich lassen sich die Auswertung und Analyse nur mit Messwert und Schwellwert, also ohne direkten Vergleichswert durchführen, wie oben beschrieben.
    • Der erste Vergleichswert nimmt bevorzugt einen ersten Zustand an, wenn der erste Messwert unterhalb des ersten Schwellwerts (für den ersten Messwert bei Bestrahlung der roten LED durch die blauen LED) liegt, und einen zweiten Zustand an, wenn der erste Messwert oberhalb des ersten Schwellwerts liegt. Der erste Zustand entspricht also dem Fall, dass die blaue LED strahlt und die rote LED das Licht der blauen LED empfängt und in einen Fotostrom bzw. eine Fotospannung umwandelt. Der zweite Zustand entspricht dann dem Fall, dass zumindest einer dieser beiden Vorgänge nicht stattfindet.
    • Der zweite Vergleichswert nimmt bevorzugt einen ersten Zustand an, wenn der zweite Messwert unterhalb des zweiten Schwellwerts (für den zweiten Messwert bei Bestrahlung der grünen LED durch die blauen LED) liegt, und einen zweiten Zustand an, wenn der zweite Messwert oberhalb des zweiten Schwellwerts für den zweiten Messwert liegt. Der erste Zustand entspricht also dem Fall, dass die blaue LED strahlt und die grüne LED das Licht der blauen LED empfängt und in einen Fotostrom bzw. eine Fotospannung umwandelt. Der zweite Zustand entspricht dem Fall, dass zumindest einer dieser beiden Vorgänge nicht stattfindet.
    • Ein weiterer Schritt umfasst das Ermitteln des Zustands der LEDs aus dem ersten Vergleichswert und dem zweiten Vergleichswert.
    • Sind beide Vergleichswerte im zweiten Zustand, so strahlt die blaue LED und das Licht wird von der roten LED und von der grünen LED empfangen. Dies lässt darauf schließen, dass die blaue LED korrekt arbeitet und dass die grüne LED korrekt arbeitet und dass die rote LED korrekt arbeitet.
    • Ist der erste Vergleichswert im zweiten Zustand und der zweite Vergleichswert im ersten Zustand, so strahlt die blaue LED und das Licht der blauen LED wird von der roten LED empfangen und von der grünen LED nicht empfangen. Dies lässt darauf schließen, dass die blaue und die rote LED korrekt arbeiten und dass die grüne LED nicht korrekt arbeitet.
    • Ist der erste Vergleichswert im ersten Zustand und der zweite Vergleichswert im zweiten Zustand, so strahlt die blaue LED und das Licht der blauen LED wird von der roten LED nicht empfangen und von der grünen LED empfangen. Dies lässt darauf schließen, dass die blaue und grüne LED korrekt arbeiten und dass die rote LED nicht korrekt arbeitet.
    • Sind beide Vergleichswerte im ersten Zustand, so strahlt die blaue LED wahrscheinlich nicht und das Licht der blauen LED wird von keiner der anderen LEDs empfangen. Dies lässt darauf schließen, dass entweder als erste Möglichkeit die blaue LED nicht korrekt arbeitet oder dass als zweite Möglichkeit die grüne LED und die rote LED nicht korrekt arbeiten.
  • Diese Messung kann mit der grünen LED als Sender und der roten LED als einzigem Empfänger in analoger Weise durchgeführt werden, um weitere Informationen zu erlangen. Selbstverständlich sind auch mehr Farben und/oder LEDs verwendbar.
  • Andererseits ist eine eindeutige Diagnose mit Zuordnung des genauen Fehlers zu einem konkreten Leuchtmittel (hier LEDs) oftmals in den realen Anwendungen nicht erforderlich. In der Regel ist eine Aussage über einen Defekt der Lichtgruppe an sich schon ausreichend.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Lichtdetektion zur Diagnose bei Vorhandensein von mehreren Leuchtmittelgruppen prinzipiell wie folgt erfolgen:
    1. a) Innerhalb einer Leuchtmittelgruppe durch Absorption zwischen benachbarten LEDs dieser Leuchtmittelgruppe oder
    2. b) Leuchtmittelgruppen übergreifend, wobei die Lichtemission einer LED einer ersten Leuchtmittelgruppe mittels einer LED einer benachbarten Leuchtmittelgruppe detektiert werden kann.
  • Beispielsweise kann das Verfahren b) innerhalb einer LED-Kette entlang eines LED-Bandes eingesetzt werden. Da die Abstände dann größer sind, sind die empfangenen Signale häufig kleiner. Hierbei ist eine Diagnose aller LEDs aller Leuchtmittelgruppen im Rahmen eines Diagnosezyklus oder durch sinnvolle Kodierung der Ansteuerung ggf. auch im laufenden Betrieb möglich.
  • Bevorzugt wird Fotostrom einer LED zu solchen Zeiten zu vermessen, in denen diese nicht angesteuert (bestromt) wird, also sich in einem Aus-Zustand befindet und somit selbst kein Licht abstrahlt. Anstelle des Aus-Zustands kann die LED auch in den zweiten Zustand geschaltet sein und kein Licht oder eine für die Messung in einer benachbarten LED ungenügend große Lichtmenge ausstrahlen. Des Weiteren muss sich zu diesem Zeitpunkt mindestens eine andere LED im An-Zustand befinden, also Licht (mit einer hinreichend großen Lichtleistung) abstrahlen, was auch dem zweiten Zustand des Leuchtmittels entspricht. Dieses Licht muss in ausreichender Menge auf die LED im Aus-Zustand fallen und einen geeigneten Pegel aufweisen, damit Licht in die LED im Aus-Zustand so einstrahlt, dass ein messbarer Fotostrom bzw. eine messbare Foto-Spannung entsteht.
  • Bewertet wird bevorzugt nur die LED im Aus-Zustand, insbesondere, wenn mehrere LEDs in die LED im Aus-Zustand einstrahlen.
  • Bevorzugt wird der Fotostrom mehrerer LEDs zeitlich parallel oder quasi parallel zu solchen Zeiten zu vermessen, in denen diese nicht angesteuert werden, sich also in einem Aus-Zustand (zweiter Zustand) befinden und somit selbst kein oder vernachlässigbar wenig Licht abstrahlen.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muss sich zu dem Messzeitpunkt eine LED (nicht die empfangene) im An-Zustand (erster Zustand) befinden, also Licht abstrahlen. Dieses Licht muss in ausreichender Menge auf die LEDs im Aus-Zustand fallen und von seinem Pegel her geeignet sein, in die LEDs im Aus-Zustand so einzustrahlen, dass sich jeweils ein messbarer Fotostrom ergibt. Bewertet wird dann bevorzugt die LED im An-Zustand, wobei bevorzugt wenigstens zwei, besonders bevorzugt wenigstens drei LEDs ausgewertet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient somit der Durchführung einer Prüfung auf Lichtemission für ein erstes Leuchtmittel, bevorzugt für eine erste LED, einer Leuchte, die für Beleuchtungs- oder Anzeigezwecke vorgesehen ist. Die Leuchte verfügt über mindestens zwei Leuchtmittel, bevorzugt LEDs. Die Leuchtmittel können eine erste und zweite Lichtleistung abstrahlen. Der Betrag der ersten Lichtleistung ist größer als der Betrag der zweiten Lichtleistung. Vorzugsweise ist die zweite Lichtleistung null oder nahezu null, was bedeutet, dass im Aus-Zustand das betreffende Leuchtmittel bevorzugt nicht leuchtet.
  • Bevorzugt ist das erste Leuchtmittel angeschaltet und damit in den An-Zustand (erster Zustand) gebracht. Das zweite Leuchtmittel wird in den Aus-Zustand (zweiter Zustand) gebracht, also ausgeschaltet.
  • Bevorzugt ist das erste Leuchtmittel so zu dem zweiten Leuchtmittel angeordnet, dass das erste Leuchtmittel das zweite Leuchtmittel mit dem abgestrahlten Licht bestrahlt. Mittels eines bevorzugten Analog-Digital-Wandlers erfolgt das Vermessen eines elektrischen Parameters des zweiten Leuchtmittels zur Ermittlung eines Messwertes für diesen Parameter. Im Falle einer zweiten LED als zweites Leuchtmittel ist dieser elektrische Parameter bevorzugt eine Fotospannung der zweiten LED, die diese infolge der Bestrahlung erzeugt, oder ein Fotostrom der zweiten LED, der infolge der Bestrahlung erzeugt.
  • Der Wert des gewählten Parameters ist von der Beleuchtung in Form der in das zweite Leuchtmittel eingestrahlten Lichtleistung abhängig. Durch die Bestrahlung wird das zweite Leuchtmittel in einen Zustand gebracht, in dem diese Abhängigkeit gemessen werden kann. Besonders bevorzugt wird daher die zweite LED abgeschaltet, um ein gutes Signal-Rauschverhältnis zu erzielen.
  • Der - typischerweise durch den Analog-Digital-Wandler - erfasste Messwert wird mit einem Schwellwert verglichen. Dies geschieht bevorzugt durch ein Programm eines Steuerrechners oder eines Rechners, an den der Steuerrechner den Messwert oder einen daraus abgeleiteten Wert sendet. Dieser bewertet beispielsweise das erste und/oder zweite Leuchtmittel oder die Leuchte als "möglicherweise fehlerhaft", wenn der Vergleich des Messwertes mit dem Schwellwert ergibt, dass die erste Lichtleistung des ersten Leuchtmittels zu gering ist oder dass der Wert des Parameters des zweiten Leuchtmittels nicht ausreichend ist. Das Ergebnis des Vergleichs des Messwertes mit dem Schwellwert bedeutet im Falle zweier LEDs, dass die Fotospannung oder der Fotostrom, die die zweite LED generiert, zu gering ist. Der zu geringe Fotostrom bzw. die zu geringe Fotospannung beruht entweder auf einer zu geringen ersten Lichtleistung des ersten Leuchtmittels und somit auf einer zu geringen Abstrahlung oder auf einer zu geringen Empfindlichkeit des zweiten Leuchtmittels gegenüber der Einstrahlung durch das erste Leuchtmittel. In diesem Fall kann typischerweise von einem Defekt der zweiten LED ausgegangen werden.
  • Um eine bessere Unterscheidung treffen zu können, wird das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt auf drei Leuchtmittel erweitert. Da in den meisten Leuchtmittelgruppen drei Leuchtmittel unterschiedlicher Farbe vorhanden sind, kann diese Erweiterung typischerweise bei Leuchten mit einstellbarer Farbe angewendet werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Prüfung eines ersten Leuchtmittels ein erster Test nach dem zuvor beschriebenen Verfahren mit dem ersten und zweiten Leuchtmittel durchgeführt und ein zweiter Test mit dem ersten und einem dritten Leuchtmittel. Dabei wird das dritte Leuchtmittel ebenfalls ausgeschaltet und vermessen, entsprechend dem zweiten Leuchtmittel. Es ergeben sich somit ein erstes Testergebnis für den ersten Test und ein zweites Testergebnis für den zweiten Test. Die beiden Testergebnisse können jeweils für sich die Werte "in Ordnung" bzw. "intakt" oder "möglicher Defekt" bzw. "defekt" einer der beiden am jeweiligen Test beteiligten jeweils zwei Leuchtmittel haben. Das erste Testergebnis kann somit die Werte "in Ordnung" oder "möglicher Defekt" für das erste Leuchtmittel und für das zweite Leuchtmittel haben. Das zweite Testergebnis kann somit die Werte "in Ordnung" oder "möglicher Defekt" für das erste Leuchtmittel und für das dritte Leuchtmittel haben.
  • Ergeben beide Tests das Ergebnis "in Ordnung", so ist das erste Leuchtmittel intakt.
  • Ergibt der erste Test "intakt" und der zweite Test "defekt", so liegt wahrscheinlich ein Defekt des dritten Leuchtmittels vor.
  • Ergibt der erste Test "defekt" und der zweite Test "intakt", so liegt wahrscheinlich ein Defekt des zweiten Leuchtmittels vor.
  • Ergibt der erste Test "defekt" und der zweite Test "defekt", so liegt ein Defekt des ersten Leuchtmittels, also im Falle von LEDs der ersten LED, vor.
  • Vorzugsweise laufen diese Tests nicht sequentiell hintereinander ab, sondern parallel oder mit einem geringen Zeitverzug.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann für alle Leuchtmittel angewandt werden, bevorzugt nacheinander. Bevorzugt werden stets drei oder mehrere Leuchtmittel miteinander vermessen, wobei bevorzugt ein Leuchtmittel in den ersten Zustand geschaltet ist und Licht abstrahlt und die anderen Leuchtmittel im zweiten Zustand (bzw. Aus-Zustand) geschaltet sind und kein Licht (oder eine vernachlässigbare Lichtleistung) abstrahlen.
  • Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung von sogenannten RGB-Lichtmodulen verwendet. Solche RGB-Lichtmodule sind bevorzugt Zusammenstellungen aus drei LEDs unterschiedlicher Farbe. Bevorzugt besitzt eine erste LED eine blaue Farbe, eine zweite LED eine grüne Farbe und eine dritte LED eine rote Farbe.
  • Es ist bekannt, dass es bei biologisch-dynamischen Licht üblich ist, eine vierte, durch das menschliche Auge nicht mit der gleichen Intensität bewusst erkennbare Farbe zu verwenden, die die Melatonin-Ausschüttung im menschlichen Körper steuert und damit den Schlaf-/Wachrhythmus beeinflusst. Bevorzugt sind mehr als drei Farben oder Schwerpunktwellenlängen denkbar.
  • Des Weiteren ist die Kombination mit infraroten LEDs als Sender für kommunikative Zwecke, beispielsweise zur Datenübertragung, Abstandmessung oder Übertragung von Sensorwerten, denkbar. Es sind daher auch Leuchtmodule mit mehr als vier LED-Schwerpunktwellenlängen bevorzugt.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen beschrieben. Die hierbei gezeigten Ausführungen stellen lediglich eine Bevorzugung dar. Die gezeigten Merkmale können aber auch einzeln oder in einer anderen Kombination verwendet werden, auch wenn sie nicht explizit gezeigt sind. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Abbildung eines Leuchtmoduls mit drei LEDs; und
    Figur 2
    ein Prinzipbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur optischen Funktionsüberwachung der Lichtemission eines Leuchtmittels.
  • Die Figur 1 zeigt schematisch eine Leuchtmittelgruppe 1 mit drei Leuchtmitteln 3, 4, 5, die als Leuchtmodul ausgebildet ist. Das Leuchtmodul ist ein LED-Modul 2 mit einer ersten LED 10 und einer zweiten LED 12 und einer dritten LED 14. Eins oder mehrere dieser LED-Module 2 können in einer Vorrichtung oder Leuchte integriert sein. Die LEDs 10, 12, 14 können unterschiedlich farbiges Licht abstrahlen und/oder eine unterschiedliche Schwerpunktwellenlänge aufweisen.
  • Figur 2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Vorrichtung 20 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie kann beispielsweise eine Leuchte 6 sein. Die Vorrichtung 20 umfasst ein LED-Modul 2 mit drei LEDs 10, 12, 14, wobei selbstverständlich auch mehrere LED-Module 2 umfasst sein könnten. Die Vorrichtung umfasst bevorzugt für jedes Leuchtmittel eine Stromquelle und einen Schalter, der zwischen Stromquelle und Leuchtmittel angeordnet ist und mittels dem das Leuchtmittel bestromt werden kann, also in einen ersten Zustand oder in einen zweiten Zustand geschaltet werden kann. Die Leuchtmittel lassen sich also bevorzugt wenigstens an- und ausschalten. Das Betätigen der Schalter erfolgt bevorzugt mittels einer Steuervorrichtung oder Steuereinheit.
  • In der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung 20 drei schalt- und/oder steuerbaren Stromquellen S1, S2, S3. Eine Steuereinheit 22 steuert und schaltet die Stromquellen S1, S2, S3. Die schaltbaren Stromquellen werden bevorzugt anstelle einfacher Stromquellen und separater Schalter eingesetzt.
  • Eine Messeinheit 24 misst den Fotostrom und/oder die Fotospannung der LEDs 10, 12, 14. Die Messwerte werden von einer Auswerteeinheit 26 ausgewertet, wobei sie bevorzugt mit in der Auswerteeinheit 26 oder in einem optionalen Speicher hinterlegten Schwellwerten verglichen werden. Die Schwellwerte können für jede LED 10, 12, 14 spezifisch und individuell sein.
  • Die Steuereinheit 22, die Messeinheit 24 und/oder die Auswerteeinheit 26 können in einem Mikrokontroller (µC, Microcontroller) oder einem Rechnersystem 28 integriert sein; in der gezeigten Ausführungsform sind die drei Einheiten in dem Rechnersystem 28 umfasst.
  • Die LEDs werden von einer Energiequelle versorgt, beispielsweise einer Stromquelle. Die erste LED 10 des LED-Moduls 2 aus Figur 1 wird von der ersten Stromquelle S1 mit einem ersten Strom I1 versorgt. Die zweite LED 12 des LED-Moduls 2 wird von der zweiten Stromquelle S2 mit einem zweiten Strom I2 und die dritte LED 14 von der dritten Stromquelle S3 mit einem dritten Strom I3 versorgt.
  • Wenn ein Strom I1, I2, I3 in eine der LEDs 10, 12, 14 fließt, wird die entsprechende LED 10, 12, 14 in einen ersten Zustand geschaltet, in dem sie eine erste Lichtleistung abstrahlt und Licht emittiert. Der erste Zustand ist der An-Zustand. Fließt kein Strom I1, I2, I3 in die LED 10, 12 14, so befindet sich die entsprechende LED 10, 12 14 in einem zweiten Zustand. In dieser bevorzugten Ausführungsform strahlt die LED 10, 12, 14 keine Lichtleistung ab. Der zweite Zustand ist der Aus-Zustand, in dem die LED 10, 12, 14 also dunkel bzw. ausgeschaltet ist.
  • Ein bevorzugter Analog-Digital-Wandler 30 (A-D-Converter) kann über einen bevorzugt analogen Multiplexer 32, der von einem Rechnersystem 28 gesteuert wird, an die Ausgangsknoten der ersten Stromquelle S1, der zweiten Stromquelle S2 und/oder der dritten Stromquelle S3 geschaltet werden. Typischerweise wird diese Konfiguration auch dazu benutzt, um den Spannungsabfall über die erste LED 10, die zweite LED 12 und/oder die dritte LED 14 zu überwachen und Ausfälle im Betrieb zu erkennen. Alternativ können mehrere Analog-Digital-Wandler 30 eingesetzt werden, wenn auf den Multiplexer 32 verzichtet werden soll.
  • Die Stromquellen S1, S2, S3 werden über einen Steuerbus 34 oder Steuersignalleitungen durch das Rechnersystem 28 gesteuert.
  • Die beispielhaft gezeichneten Stromquellen S1, S2, S3 werden bevorzugt in praxisnahen Realisierungen als sogenannte High-Side-Stromquellen ausgeführt, die ihre Energie aus der positiven Versorgungsspannung beziehen. Selbstverständlich können auch Low-Side-Stromquellen oder andere verwendet werden. Solche High-Side-Stromquellen werden bevorzugt mit Hilfe eines Stromspiegels realisiert, wobei eine MOS-Diode zur Referenzspannungserzeugung und ein Stromquellentransistor bevorzugt direkt mit dieser positiven Versorgungsspannung verbunden sind. Diese bevorzugte Realisierung ist in der Figur 2 jedoch nicht dargestellt. Stattdessen sind ideale Stromquellensymbole gezeigt, die auf das Bezugspotenzial 36 (GND) bezogen sind, und somit mehr theoretischer Natur sind. Der Analog-Digital-Wandler 30 meldet die Messwerte an das Rechnersystem 28. Das Rechnersystem 28 führt das vorgeschlagene Verfahren durch.
  • Besonders bevorzugt erfolgt die Vermessung der ersten LED 10 dadurch, dass das Rechnersystem 28 die erste LED 10 durch Einschalten der ersten Stromquelle S1 mit einem von null verschiedenen elektrischen ersten Strom I1 versorgen lässt und die zweite Stromquelle S2 und die dritte Stromquelle S3 abschaltet. Mittels des Multiplexers 32 und des Analog-Digitalwandlers 30 ermittelt das Rechnersystem 28 bevorzugt die zweite Fotospannung der zweiten LED 12 und die dritte Fotospannung der dritten LED 14. Die Fotospannung einer LED 10, 12, 14 ist die Potenzialdifferenz zwischen dem Ausgangsknoten der jeweiligen Stromquelle S1, S2, S3 und dem Bezugspotenzial 36.
  • Besonders bevorzugt erfolgt die Vermessung der zweiten LED 12 dadurch, dass das Rechnersystem 28 die zweite LED 12 durch Einschalten der zweiten Stromquelle S2 mit einem von null verschiedenen elektrischen zweiten Strom I2 versorgen lässt und die erste Stromquelle S1 und die dritte Stromquelle S3 abschaltet. Mittels des Multiplexers 2 und des Analog-Digitalwandlers 30 ermittelt das Rechnersystem 28 dann bevorzugt die erste Fotospannung der ersten LED 10 und die dritte Fotospannung der dritten LED 14.
  • Besonders bevorzugt erfolgt die Vermessung der dritten LED 14 dadurch, dass das Rechnersystem 28 die dritte LED 14 durch Einschalten der dritten Stromquelle S3 mit einem von null verschiedenen elektrischen dritten Strom I3 versorgen lässt und die zweite Stromquelle S2 und die erste Stromquelle S1 abschaltet. Mittels des Multiplexers 2 und des Analog-Digitalwandlers 30 ermittelt das Rechnersystem 28 bevorzugt die zweite Fotospannung der zweiten LED 12 und die erste Fotospannung der ersten LED 10.
  • Die so ermittelte erste, zweite und dritte Fotospannung werden bevorzugt nach jedem dieser drei Messvorgänge mit je zwei Messungen mit jeweils einem zugehörigen (bevorzugt spezifischen) Schwellwert durch das Rechnersystem 28 verglichen. Die zugehörigen Schwellwerte sind bevorzugt im Programm- oder Datenspeicher des Rechnersystems 28 abgelegt.
  • Wie leicht zu erkennen ist, kann die Redundanz der Messungen bevorzugt dazu genutzt werden, weniger Messungen durchführen zu müssen und Zeit zu sparen. Stellt das Rechnersystem einen Fehler fest, so signalisiert es beispielsweise über eine Signalisierungsleitung 38 oder einen Datenbus an eine übergeordnete (nicht gezeigte) Einheit, beispielsweise einen Busmaster oder ein Steuergerät, einen Fehler.
  • Wenn mehrere Leuchtmodule oder LED-Module 2 in einer Vorrichtung 20 vorhanden sind, kann die Vermessung der LEDs 10, 12, 14 auch modulübergreifend erfolgen. Die LED-Module 2 entsprechen einer Leuchtmittelgruppe 1, die bevorzugt drei LEDs umfasst, besonders bevorzugt eine blaue, eine rote und eine grüne LED.
  • Die Messung erfolgt bevorzugt dadurch, dass die erste LED 10 des ersten LED-Moduls eingeschaltet wird und Licht bzw. eine Lichtleistung emittiert, die in den ausgeschalteten LEDs eines zweiten, bevorzugt benachbarten LED-Moduls bzw. Leuchtmittelgruppe 1 eine messbare Fotospannung bzw. Fotostrom hervorruft. Bevorzugt sind die anderen LEDs des ersten LED-Moduls ausgeschaltet. Die LEDs 10, 12, 14 des zweiten LED-Moduls sind bevorzugt ausgeschaltet und werden vermessen; es wird also die Fotospannung ermittelt und mit einem hinterlegten Schwellwert verglichen. Die Vorrichtung weist in diesem Fall bevorzugt mehrere Stromquellen und bevorzugt mehrere Multiplexer und/oder Analog-Digitalwandler auf.
  • Ein solches Diagnoseverfahren ermöglicht die Prüfung von Leuchtmitteln, insbesondere LEDs, wenn diese durch Bestrahlung mit Licht in zumindest einem Betriebszustand messbar beeinflusst werden. Die Vorteile sind hierauf aber nicht beschränkt.
  • Im Gegensatz zu den aktuell verwendeten Diagnosen, die nur indirekte Hinweise über den LED-Strom und -Spannung liefern und damit keinen eindeutigen Schluss auf eine tatsächliche Emission von Licht erlauben, ermöglicht die vorliegende Erfindung einen eindeutigen Schluss auf eine tatsächliche Emission von Licht durch ein Leuchtmittel bzw. eine LED.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Durchführung einer Funktionsprüfung eines Leuchtmittels einer Leuchte für Beleuchtungs- oder Anzeigezwecke mit wenigstens drei Leuchtmitteln, wobei
    die Leuchtmittel (3, 4, 5) derart beschaltet sind, dass sie in einem ersten Zustand eine spezifische erste Lichtleistung abstrahlen und in einem zweiten Zustand eine spezifische zweite Lichtleistung abstrahlen, wobei die Leuchtmittel (3, 4, 5) durch Bestromen in den ersten Zustand geschaltet werden und wobei die erste Lichtleistung größer ist als die zweite Lichtleistung,
    gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
    - Bestromen des ersten Leuchtmittels (3) und Schalten in den ersten Zustand;
    - Schalten des zweiten Leuchtmittels (4) in den zweiten Zustand;
    - Schalten des dritten Leuchtmittels (5) in den zweiten Zustand;
    - Messen eines durch die erste Lichtleistung des ersten Leuchtmittels (3) in dem zweiten Leuchtmittel (4) hervorgerufenen ersten Messwerts eines elektrischen Parameters;
    - Messen eines durch die erste Lichtleistung des ersten Leuchtmittels (3) im dritten Leuchtmittel (5) hervorgerufenen zweiten Messwerts eines elektrischen Parameters;
    - Bewerten des gemessenen ersten Messwerts;
    - Bewerten des gemessenen zweiten Messwerts;
    - Detektieren eines Funktionszustands eines der Leuchtmittel, wobei der Funktionszustand eine Aussage über die Lichtemissionsfähigkeit des Leuchtmittels erlaubt;
    - Erkennen, dass das erste Leuchtmittel (3) defekt ist, wenn der gemessene erste und zweite Messwert jeweils unterhalb eines Schwellwertes, bevorzugt eines für das jeweilige Leuchtmittel spezifischen Schwellwertes, liegen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
    - Inbeziehungsetzen des zweiten Messwerts des dritten Leuchtmittels (5) mit dem ersten Messwert des zweiten Leuchtmittels (4).
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der in den zweiten Zustand geschalteten Leuchtmittel (4, 5) als defekt erkannt wird, wenn der gemessene Messwert unterhalb eines für das Leuchtmittel (4, 5) spezifischen Schwellwerts liegt und der gemessene Messwert für das andere in den zweiten Zustand geschalteten Leuchtmittel (4, 5) oberhalb eines für dieses Leuchtmittel spezifischen Schwellwerts liegt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leuchtmittel (3) als intakt erkannt wird, wenn alle gemessenen Messwerte der in den zweiten Zustand geschalteten Leuchtmittel (4, 5) oberhalb der für die jeweiligen Leuchtmittel (4, 5) spezifischen Schwellwerte liegen.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leuchtmittel (4, 5), das in den zweiten Zustand geschaltet ist, als intakt erkannt wird, wenn die Differenz von gemessenem Messwert und zugehörigem spezifischen Schwellwert das gleiche Vorzeichen aufweist wie die Differenz des gemessenen Messwerts und dem jeweiligen spezifischen Schwellwert des anderen in den zweiten Zustand geschalteten Leuchtmittels (5, 4).
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtleistung der Leuchtmittel derart gering ist, dass keine oder eine im Vergleich zu der ersten Lichtleistung deutlich geringere Lichtemission des Leuchtmittels erfolgt, wobei bevorzugt die zweite Lichtleistung jedes Leuchtmittels geringer ist als die erste Lichtleistung eines beliebigen Leuchtmittels.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (3, 4, 5) LEDs (10, 12, 14) sind.
  8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass alle LEDs (10, 12, 14) unterschiedliche Farben ausstrahlen und/oder eine unterschiedliche Schwerpunktwellenlänge aufweisen.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Parameter eine Fotospannung oder ein Fotostrom ist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchte (6) zwei Leuchtmittelgruppen (1) aufweist, wobei jede Leuchtmittelgruppe (1) wenigstens ein Leuchtmittel (3, 4, 5) umfasst und wobei ein Leuchtmittel (3) der ersten Leuchtmittelgruppe in den ersten Zustand geschaltet ist und ein Leuchtmittel (4, 5) der zweiten Leuchtmittelgruppe in den zweiten Zustand geschaltet ist.
  11. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Leuchtmittelgruppen (1) drei Leuchtmittel (3, 4, 5) umfassen, wobei ein Leuchtmittel (3) der ersten Leuchtmittelgruppe in den ersten Zustand geschaltet ist und ein Leuchtmittel (4, 5) der zweiten Leuchtmittelgruppe in den zweiten Zustand geschaltet ist, bevorzugt zwei Leuchtmittel der zweiten Leuchtmittelgruppe in den zweiten Zustand geschaltet sind, besonders bevorzugt alle Leuchtmittel der zweiten Leuchtmittelgruppe.
  12. Vorrichtung zur Durchführung einer Funktionsprüfung eines Leuchtmittels einer Leuchte für Beleuchtungs- oder Anzeigezwecke umfassend wenigstens zwei Leuchtmittel (3, 4), eine Steuereinheit (22), eine Messeinheit (24), eine Auswerteeinheit (26) und zwei Schalter, die zwischen je einem Leuchtmittel (3, 4) und einer Stromquelle angeordnet sind und
    die von der Steuereinheit (22) geschaltet werden und dazu eingerichtet sind, je ein Leuchtmittel (3, 4) in einen ersten Zustand oder einen zweiten Zustand zu schalten,
    wobei das Leuchtmittel (3, 4) in dem ersten Zustand eine spezifische erste Lichtleistung abstrahlt und in dem zweiten Zustand eine spezifische zweite Lichtleistung abstrahlt, die geringer ist als die erste Lichtleistung,
    wobei jedes Leuchtmittel (3, 4) bestromt werden kann, um es in den ersten Zustand zu schalten;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Steuereinheit (22) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, das erste Leuchtmittel (3) zu bestromen und in den ersten Zustand zu schalten und das zweite Leuchtmittel (4) in den zweiten Zustand zu schalten,
    - die Messeinheit (24) dazu eingerichtet ist, an dem zweiten Leuchtmittel (4) einen Messwert eines elektrischen Parameters zu detektieren, der durch die erste Lichtleistung des ersten Leuchtmittels (3) hervorgerufen wird, und
    - die Auswerteeinheit (26) dazu eingerichtet ist, den gemessenen Messwert zu bewerten und einen Funktionszustand eines der Leuchtmittel (3, 4, 5) zu detektieren.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein drittes Leuchtmittel (5) umfasst, welches in einen ersten und in einen zweiten Zustand geschaltet werden kann,
    wobei das Leuchtmittel (5) dazu eingerichtet ist, in dem ersten Zustand eine spezifische erste Lichtleistung abzustrahlen und in dem zweiten Zustand eine spezifische zweite Lichtleistung abzustrahlen, die geringer ist als die erste Lichtleistung, und
    wobei
    - das dritte Leuchtmittel (5) bestromt wird, um es in den ersten Zustand zu schalten;
    - die Steuereinheit (22) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, das dritte Leuchtmittel (5) in den zweiten Zustand zu schalten,
    - die Messeinheit (24) an dem dritten Leuchtmittel (5) dazu eingerichtet ist, einen zweiten Messwert eines elektrischen Parameters zu detektieren, der durch die erste Lichtleistung des ersten Leuchtmittels (3) hervorgerufen wird,
    - die Auswerteeinheit (26) dazu eingerichtet ist, den gemessenen zweiten Messwert zu bewerten und einen Funktionszustand eines der Leuchtmittel (3, 4, 5) zu detektieren, und
    - die Auswerteeinheit (26) dazu eingerichtet ist, einen Defekt des ersten Leuchtmittels (3) zu erkennen, wenn der gemessene Messwert des zweiten Leuchtmittels (4) und der gemessene zweite Messwert des dritten Leuchtmittels (5) unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegen.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22), die Messeinheit (24) und/oder die Auswerteeinheit (26) in einen Microcontroller oder ein Rechnersystem (28) intergiert ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (3, 4, 5) LEDs (10, 12, 14) sind und bevorzugt die Vorrichtung (20) einen Analog-Digital-Wandler (30) und besonders bevorzugt einen Multiplexer (32) umfasst.
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