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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten Lichtquelle und einer zumindest in einem Betriebszustand in Serie mit der ersten Lichtquelle geschalteten zweiten Lichtquelle sowie einer Stromquelle, an die die erste Lichtquelle angeschlossen ist.
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Eine derartige Beleuchtungsanordnung ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 031 679 A1 bekannt geworden. Dort ist eine Schaltungsanordnung zur elektrischen Ansteuerung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers beschrieben, dessen Lichtquelle aus zwei oder mehr Leuchtdioden besteht. Die Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Reihenschaltung mit zwei oder mehr Leuchtdioden vorgesehen ist, wobei die Reihenschaltung an eine Konstantstromquelle angeschlossen ist. Mindestens einer Leuchtdiode ist eine steuerbare Bypass-Schaltung zur Steuerung der Lichtintensität dieser Leuchtdiode parallel geschaltet. Weiterhin ist eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Bypass-Schaltung vorgesehen. Zwar kann bei dieser Anordnung jede der Leuchtdioden hinsichtlich ihrer Lichtintensität individuell gesteuert werden, allerdings ist ein erheblicher Schaltungsaufwand notwendig. Auch die Kosten einer Bypass-Schaltung für jede Leuchtdiode sind nicht unerheblich.
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Eine ähnliche Schaltungsanordnung ist aus der
WO 2010/055456 A1 bekannt geworden.
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Weiterhin sind Ansteuerungen für Scheinwerfer bekannt, in denen Lichtquellen für ein Abblendlicht (Low Beam) und Lichtquellen für ein Fernlicht (High Beam) von einer gemeinsamen Stromquelle versorgt werden. Dabei können die Lichtquellen für die Fernlichtfunktion zur Abschaltung überbrückt werden, sodass nur die Lichtquellen für die Abblendlichtfunktion leuchten. Werden die Lichtquellen für Abblendlicht und Fernlicht in Reihe geschaltet, entsteht durch die Ausgangskapazitäten eines DC/DC-Wandlers, an den die Reihenschaltung der Lichtquellen angeschlossen ist, ein Strompuls in den nicht überbrückten Lichtquellen, wenn die Lichtquelle für das Fernlicht abgeschaltet bzw. überbrückt wird. Wird als DC/DC-Wandler ein Hochsetzsteller verwendet, muss zudem sichergestellt werden, dass die Summe der Flussspannungen der in Kette betriebenen Leuchtmittel, insbesondere der LED's, größer ist als die Eingangsspannung des DC/DC-Wandlers, wenn dessen Bezugspotential Masse ist. Beim Zuschalten der Lichtquelle für das Fernlicht entsteht zudem ein großer Spannungssprung, der durch den DC/DC-Wandler ausgeglichen werden muss.
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Alternativ ist es denkbar, als Bezugspotential für die Lichtquelle für das Fernlicht die Versorgungsspannung der Batterie zu verwenden. Dies wirkt sich jedoch negativ auf den Wirkungsgrad des DC/DC-Wandlers aus.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsanordnung vorzuschlagen, mit der ein Fernlicht und ein Abblendlicht realisiert werden kann und bei dem die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungsanordnung für ein Fahrzeug mit einer ersten Lichtquelle und einer zweiten zumindest in einem Betriebszustand in Serie mit der ersten Lichtquelle geschalteten zweiten Lichtquelle, sowie einer Stromquelle, an die die erste Lichtquelle angeschlossen ist, wobei eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, in einem ersten Schaltzustand die erste Lichtquelle mit einem ersten Bezugspotential zu verbinden und in einem zweiten Schaltzustand die erste Lichtquelle von dem ersten Bezugspotential zu entkoppeln und mit der zweiten Lichtquelle elektrisch leitend zu verbinden. In einem ersten Schaltzustand ist demnach die erste Lichtquelle elektrisch leitend mit einem ersten Bezugspotential verbunden. Außerdem ist die erste Lichtquelle von der zweiten Lichtquelle elektrisch getrennt. In einem zweiten Schaltzustand ist die elektrische Verbindung zwischen der ersten Lichtquelle und dem ersten Bezugspotential getrennt, während die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle elektrisch leitend in Serie verschaltet sind. Durch diese Maßnahme ist es möglich, für die erste Lichtquelle wenige Leuchtmittel zu verwenden. Insbesondere kann die Summe der (Fluss-)Spannungen der Leuchtmittel geringer sein als die Eingangsspannung einer als DC/DC-Wandler ausgebildeten Stromquelle. Beispielsweise kann die erste Lichtquelle weniger als sieben LED's aufweisen. Der Umschaltvorgang erzeugt einen kleinen, im Idealfall sogar keinen Spannungssprung am Ausgang der Stromquelle. Eine Beschaltung zur Reduzierung bzw. Limitierung eines Stromstoßes, wie dies beim Überbrücken der zweiten Lichtquelle auftreten würde, kann reduziert werden oder sogar ganz entfallen. Die benötigten Bauelemente der Stromquelle können für geringe Spannungen ausgelegt werden. Dadurch reduzieren sich die Bauteilkosten. Im Vergleich zu anderen vorgeschlagenen Lösungen erhöht sich der Wirkungsgrad der Ansteuerung.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die zweite Lichtquelle mit einem zweiten, vom ersten Bezugspotential verschiedenen Bezugspotential verbunden ist. Dies bedeutet, dass im ersten Schaltzustand die erste Lichtquelle mit dem ersten Bezugspotential betrieben wird und im zweiten Schaltzustand die Serienschaltung von erster und zweiter Lichtquelle mit einem zweiten Bezugspotential betrieben wird. Vorzugsweise ist das zweite Bezugspotential betragsmäßig kleiner als das erste Bezugspotential. Insbesondere kann das zweite Bezugspotential Masse sein.
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Die Umschalteinrichtung kann zwei in Serie geschaltete Schaltelemente aufweisen, wobei die erste Lichtquelle mit einem zwischen den schaltenden Elementen liegenden Verbindungspunkt verbunden ist. Die Schaltelemente der Umschalteinrichtung sind wechselweise geschlossen bzw. geöffnet. Dadurch kann die Umschaltung vom ersten in den zweiten Schaltzustand und umgekehrt realisiert werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Stromquelle mit einer Versorgungsspannungsquelle, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, verbunden sein. Dabei kann das erste Bezugspotential das Potential der Versorgungsspannungsquelle sein.
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Die Stromquelle kann als DC/DC-Wandler ausgebildet sein, insbesondere als Hochsetzsteller. Somit kann am Ausgang des DC/DC-Wandlers eine höhere Spannung erzeugt werden als an dessen Eingang anliegt. Der Wirkungsgrad eines solchen DC/DC-Wandlers kann durch die erfindungsgemäße Anordnung erhöht werden.
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Die erste und/oder zweite Lichtquelle kann zumindest eine Leuchtdiode (LED) umfassen. LED's haben eine besonders lange Lebensdauer und können effektiv betrieben werden.
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Insbesondere kann die erste und/oder zweite Lichtquelle eine Serienschaltung von wenigstens zwei LED's, vorzugsweise von vier LED's umfassen. Somit können weniger LED's verwendet werden als dies im Stand der Technik notwendig ist, um sicherzustellen, dass die Summe der Flussspannungen größer ist als die Eingangsspannung des DC/DC-Wandlers.
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Insbesondere kann die erste und/oder zweite Lichtquelle eine Serienschaltung von weniger als sieben LED's umfassen.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die erste Lichtquelle kathodenseitig mit der Umschalteinrichtung verbunden ist. Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die zweite Lichtquelle kathodenseitig mit dem zweiten Bezugspotential verbunden ist. Im ersten Schaltzustand kann die Versorgungsspannung der Fahrzeugbatterie als Referenzpotential (1. Bezugspotential) genutzt werden, sodass die als DC/DC-Wandler ausgebildete Stromquelle als so genannter „Boost to battery”-Wandler verwendet werden kann. Wird der zweite Schaltzustand eingenommen, wird nicht mehr das erste Bezugspotential, also die Batteriespannung, sondern die zweite Lichtquelle anodenseitig kontaktiert. Somit wird das Bezugspotential des DC/DC-Wandlers umgeschaltet. Wenn die zweite Lichtquelle aus vier LED's ausgebildet ist, kommt dies der Batteriespannung sehr nahe, sodass ein Spannungssprung sowohl beim Ein- als auch Ausschalten der zweiten Lichtquelle (Wechsel vom ersten zum zweiten Schaltzustand und umgekehrt) sehr klein ausfällt.
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Besonders bevorzugt ist es, dass keine eine der Lichtquellen oder eine der LED's einer der Lichtquellen überbrückende Bypass-Schaltung vorgesehen ist. Somit kann der Schaltungsaufwand im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden.
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In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
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In der schematischen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungsanordnung.
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Die Beleuchtungsanordnung 1 umfasst eine Stromquelle 2, die im vorliegenden Fall als DC/DC-Wandler, insbesondere als Hochsetzsteller, ausgebildet ist. Die Stromquelle 2 ist zum einen an eine Versorgungsspannungsquelle 3, beispielsweise eine Fahrzeugbatterie angeschlossen. Zum anderen ist die Stromquelle 2 an Masse 4 angeschlossen. Da die Stromquelle 2 als DC/DC-Wandler, insbesondere als Hochsetzsteller, ausgebildet ist, liegt an ihrem Ausgang 5 eine höhere Spannung an als die Eingangsspannung, insbesondere die Versorgungsspannung der Versorgungsspannungsquelle 3. An den Ausgang 5 ist eine erste Lichtquelle 6 angeschlossen, die eine Reihenschaltung von mehreren LED's 7, in diesem Fall von fünf LED's 7 umfasst. Die erste Lichtquelle 6 ist an eine Umschalteinrichtung 8 angeschlossen. Insbesondere ist sie mit einem Verbindungspunkt 9 verbunden, der zwischen zwei Schaltelementen S1, S2 liegt, die in Serie miteinander verschaltet sind. Durch das Schaltelement S1 kann der Verbindungspunkt 9 und damit die erste Lichtquelle 6 elektrisch leitend mit einem ersten Bezugspotential an der Stelle 10 verbunden werden, wobei das erste Bezugspotential an der Stelle 10 der Versorgungsspannung der Versorgungsspannungsquelle 3 entspricht. Über das Schaltelement S2 kann der Verbindungspunkt 9 und damit die erste Lichtquelle 6 elektrisch leitend mit einer zweiten Lichtquelle 11 verbunden werden, die in diesem Ausführungsbeispiel vier Leuchtdioden 12 in einer Serienschaltung umfasst. Die zweite Lichtquelle 11 ist wiederum mit Masse 4 verbunden.
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Die Schaltelemente S1, S2 sind entgegen der gezeigten Darstellung nie gleichzeitig geöffnet oder geschlossen. Vielmehr ist vorgesehen, dass in einem ersten Schaltzustand das Schaltelement S1 geschlossen und das Schaltelement S2 geöffnet ist. Dies bedeutet, dass die erste Lichtquelle 6 mit dem ersten Bezugspotential 10 elektrisch leitend verbunden ist und lediglich die LED's 7 der ersten Lichtquelle 6 leuchten. Dies entspricht einem Schaltzustand, in dem lediglich ein Abblendlicht bei einem Fahrzeug aktiviert ist. Soll ein Fernlicht aktiviert werden, so wird die Umschalteinrichtung 8 umgeschaltet, derart, dass das Schaltelement S1 geöffnet und das Schaltelement S2 geschlossen wird. Somit ist die erste Lichtquelle 6 von dem ersten Bezugspotential 10 entkoppelt. Dagegen ist die Lichtquelle 6 anodenseitig mit der zweiten Lichtquelle 11 verbunden. Da die zweite Lichtquelle 11 kathodenseitig mit Masse 4, also einem zweiten Bezugspotential, verbunden ist, ändert sich durch den Umschaltvorgang das Bezugspotential der Stromquelle 2.
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Aufgrund der gewählten Anordnung ist es möglich, dass die erste Lichtquelle 6 weniger als sieben LED's 7 aufweist. Der Umschaltvorgang der Umschalteinrichtung 8 erzeugt einen kleinen, im Idealfall keinen Spannungssprung am Ausgang 5 der Stromquelle 2.
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Wenn die zweite Lichtquelle 11, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel, vier LED's 12 in Serienschaltung aufweist, kommt die Summe der Flussspannungen der Batteriespannung, d. h. der Versorgungsspannung der Versorgungsspannungsquelle 3 sehr nahe, sodass ein Spannungssprung beim Ein- als auch Ausschalten der zweiten Lichtquelle 11 sehr klein ausfällt.
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Vorzugsweise weist die zweite Lichtquelle 11 weniger LED's 12 auf als die erste Lichtquelle 6.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006031679 A1 [0002]
- WO 2010/055456 A1 [0003]