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DE102016207729A1 - Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung Download PDF

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DE102016207729A1
DE102016207729A1 DE102016207729.5A DE102016207729A DE102016207729A1 DE 102016207729 A1 DE102016207729 A1 DE 102016207729A1 DE 102016207729 A DE102016207729 A DE 102016207729A DE 102016207729 A1 DE102016207729 A1 DE 102016207729A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
color
color led
lighting device
led unit
microcontroller
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.)
Withdrawn
Application number
DE102016207729.5A
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English (en)
Inventor
Robert Isele
Florian Altinger
Juergen Bruegl
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102016207729.5A priority Critical patent/DE102016207729A1/de
Priority to PCT/EP2017/059751 priority patent/WO2017190981A1/de
Priority to EP17718945.3A priority patent/EP3453227B1/de
Publication of DE102016207729A1 publication Critical patent/DE102016207729A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20Controlling the colour of the light
    • H05B45/28Controlling the colour of the light using temperature feedback

Landscapes

  • Arrangements Of Lighting Devices For Vehicle Interiors, Mounting And Supporting Thereof, Circuits Therefore (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Mehrfarb-LED-Einheiten (3) mit jeweils einstellbarer Helligkeit und einstellbarem Farbort. Jede Mehrfarb-LED-Einheit (3) ist ein einzelnes Halbleiterbauelement mit mehreren Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) unterschiedlicher Farbe und einem Mikrocontroller (4), wobei die Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) und der Mikrocontroller (4) von einem Gehäuse des Halbleiterbauelements umgeben sind. Der Mikrocontroller (4) ist dazu eingerichtet, einen aktuellen Temperaturwert einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) basierend auf zumindest einem Teil der Betriebsspannungen und/oder Betriebsströme der Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) zu ermitteln und die jeweilige Mehrfarb-LED-Einheit (3) in Abhängigkeit von dem aktuellen Temperaturwert anzusteuern.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für Beleuchtungsvorrichtungen in Kraftfahrzeugen Mehrfarb-LED-Einheiten zu verwenden. Diese LED-Einheiten umfassen mehrere Einfarb-LEDs und werden in der Regel mit LED-Treibern angesteuert, um die Helligkeit und den Farbort (d.h. die Mischfarbe) zu variieren. Hierzu wird ein Modul mit einem Mikroprozessor verwendet, der zum einen eine Kommunikation mit einem Kraftfahrzeug-Datenbus übernimmt und zum anderen die LED-Einheiten treibt, üblicherweise über PWM-Ausgänge. Als Kraftfahrzeug-Datenbus kommt dabei häufig der sog. LIN-Bus (LIN = Local Interconnect Network) zum Einsatz.
  • Aus dem Stand der Technik sind ferner neuartige Mehrfarb-LED-Einheiten bekannt, die über eine integrierte Schaltung verfügen. Bei diesen LED-Einheiten sind die Einfarb-LEDs und die integrierte Schaltung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, wodurch eine hohe Packungsdichte erreicht werden kann. Die einzelnen LED-Einheiten werden über einen Datenstrom gesteuert.
  • Bis dato werden Parametrisierungen, die in Beleuchtungsvorrichtungen mit Mehrfarb-LED-Einheiten zum Betrieb der einzelnen LED-Einheiten benötigt werden, in einem zentralen Verarbeitungsmodul hinterlegt. Dies hat den Nachteil, dass lokal unterschiedliche Betriebsbedingungen der einzelnen LED-Einheiten nur unzureichend kompensiert werden, was zu einem uneinheitlichen Erscheinungsbild der Beleuchtungsvorrichtung führen kann.
  • Die Druckschrift WO 2014/067830 A1 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur temperaturkorrigierten Steuerung von LEDs mittels Look-up-Tabellen. Dabei ist in einem LED-Modul aus mehreren LED-Kanälen für jeden Zielfarbort, der durch das LED-Modul erreichbar ist, eine Look-up-Tabelle vorgesehen, in welcher der Betriebsstrom für jeden LED-Kanal in Abhängigkeit von der Temperatur abgelegt ist. Die aktuelle Temperatur wird über einen Thermistor außerhalb des LED-Moduls gemessen.
  • Die Druckschrift US 2015/0002023 A1 offenbart eine LED-Einrichtung mit mehreren LEDs. Die Temperatur der LED-Einrichtung wird über die Betriebsspannung einer der LEDs bestimmt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte Beleuchtungsvorrichtung aus zumindest einer Mehrfarb-LED-Einheit mit einer verbesserten temperaturabhängigen Betriebssteuerung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wie z.B. einen PKW und gegebenenfalls auch einen LKW. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine oder mehrere Mehrfarb-LED-Einheiten mit jeweils einstellbarem Farbort und einstellbarer Helligkeit (d.h. Lichtintensität). Der Begriff des Farborts ist dem Fachmann hinlänglich bekannt und beschreibt die Mischfarbe, welche durch die jeweilige Mehrfarb-LED-Einheit erzeugt wird. Der Farbort kann beispielsweise als Ort in einem Farbdiagramm, insbesondere in einem Farbdiagramm des CIE-Normenvalenzsystems, angegeben werden.
  • In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist jede Mehrfarb-LED-Einheit ein einzelnes Halbleiterbauelement mit mehreren und vorzugsweise mindestens drei Einfarb-LEDs unterschiedlicher Farbe. Das einzelne Halbleiterbauelement umfasst ferner einen Mikrocontroller. Die Einfarb-LEDs und der Mikrocontroller sind von einem Gehäuse des Halbleiterbauelements umgeben, d.h. sie sind in einem gemeinsamen Gehäuse des Halbleiterbauelements untergebracht. In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist der Mikrocontroller dazu eingerichtet, einen aktuellen (d.h. gerade vorliegenden) Temperaturwert einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit basierend auf zumindest einem Teil der Betriebsspannungen und/oder Betriebsströme der Einfarb-LEDs der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit zu ermitteln und die jeweilige Mehrfarb-LED-Einheit in Abhängigkeit von diesem aktuellen Temperaturwert anzusteuern. Der aktuelle Temperaturwert ist der gerade vorliegende Temperaturwert.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass auf eine Temperaturmessung mittels eines separaten Temperatursensors verzichtet werden kann, wodurch der Bauraum für die Beleuchtungsvorrichtung vermindert wird und ferner Kosten gespart werden. Anstatt einer direkten Temperaturmessung wird auf Betriebsspannungen bzw. Betriebsströme der einzelnen Einfarb-LEDs einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit zurückgegriffen. Hierbei macht man sich die Tatsache zunutze, dass diese Betriebsspannungen bzw. Betriebsströme von der Temperatur abhängen, so dass hierüber die Temperatur mittelbar bestimmt werden kann. Darüber hinaus ist es in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung von Vorteil, dass die temperaturabhängige Steuerung der Mehrfarb-LED-Einheit in einem Mikrocontroller integriert ist, der Bestandteil eines einzelnen Halbleiterbauelements der Mehrfarb-LED-Einheit ist. Hierdurch kann die temperaturabhängige Steuerung individuell für die einzelnen Mehrfarb-LED-Einheiten über eine integrierte Logik im Halbleiterbauelement der LED-Einheit erfolgen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Mikrocontroller einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit dazu eingerichtet, jede Einfarb-LED der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit derart in Abhängigkeit von dem aktuellen Temperaturwert der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit anzusteuern, dass ein eingestellter Farbort und eine eingestellte Helligkeit im Betrieb der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit konstant gehalten werden. Hierdurch kann individuell und hochgenau unter Berücksichtigung von lokalen Temperaturen der einzelnen Mehrfarb-LED-Einheiten eine erwünschte Helligkeit bzw. ein erwünschter Farbort eingestellt werden, wodurch ein gleichbleibendes Erscheinungsbild der Beleuchtungsvorrichtung erreicht wird.
  • In einer bevorzugten Variante ist der Mikrocontroller zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheit dazu eingerichtet, jede Einfarb-LED basierend auf der Steuerung des Betriebsstroms der jeweiligen Einfarb-LED anzusteuern, beispielsweise über Pulsweitenmodulation.
  • Je nach Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann der Temperaturwert basierend auf den Betriebsspannungen bzw. Betriebsströmen auf unterschiedliche Weise bestimmt werden. Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung des aktuellen Temperaturwerts jedoch basierend auf Tabellen bzw. Kennlinien. Im Unterschied zu einer Tabelle beschreibt eine Kennlinie einen kontinuierlichen Zusammenhang zwischen mehreren Variablen. Zur Realisierung einer solchen Ausführungsform sind in dem Mikrocontroller zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheiten für eine jeweilige Einfarb-LED zumindest eines Teils der Einfarb-LEDs der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit Kennlinien oder Tabellen hinterlegt, wobei eine jeweilige Kennlinie bzw. Tabelle für einen Betriebsstrom der jeweiligen Einfarb-LED spezifisch ist. Mit anderen Worten existieren mehrere Kennlinien für verschiedene einstellbare Betriebsströme. Die jeweilige Kennlinie bzw. Tabelle spezifiziert in Abhängigkeit von der Betriebsspannung der jeweiligen Einfarb-LED eine Temperatur. Der Mikrocontroller ist dabei dazu eingerichtet, aus der Kennlinie oder Tabelle für den aktuellen Betriebsstrom, der in der jeweiligen Einfarb-LED eingestellt ist, die Temperatur für die aktuelle Betriebsspannung, welche mit einem geeigneten Sensor messbar ist, auszulesen und basierend auf der oder den ausgelesenen Temperaturen den aktuellen Temperaturwert zu ermitteln. Sollten dabei Temperaturwerte von mehreren bzw. allen Einfarb-LEDs der entsprechenden Mehrfarb-LED-Einheit ermittelt werden, kann beispielsweise als aktueller Temperaturwert der Mittelwert aus diesen ausgelesenen Temperaturen verwendet werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist der Mikrocontroller zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheiten derart ausgestaltet, dass er im Falle, dass der aktuelle Temperaturwert eine vorgegebene Schwelle überschreitet, die Helligkeit der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (d.h. der Mehrfarb-LED-Einheit, zu der der Mikrocontroller gehört) verringert. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Mehrfarb-LED-Einheit aufgrund zu hoher Temperaturen beschädigt wird. Vorzugsweise kann dabei ein Zusammenhang vorgegeben sein, gemäß dem die Helligkeit der Mehrfarb-LED-Einheit umso stärker vermindert wird, je mehr die vorgegebene Schwelle überschritten wird. Gegebenenfalls kann die Helligkeit der Mehrfarb-LED-Einheit auch auf null herabgesetzt werden, d.h. die entsprechende Mehrfarb-LED-Einheit ausgeschaltet werden. Dies kann beispielsweise durch eine zweite Schwelle erreicht werden, die höher als die vorgegebene Schwelle ist. Sollte die aktuelle Temperatur diese zweite Schwelle überschreiten, wird die Mehrfarb-LED-Einheit abgeschaltet.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung mehrere Mehrfarb-LED-Einheiten, welche an einen internen Datenbus (d.h. einen Datenbus innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung) angeschlossen sind. Dieser interne Datenbus ist wiederum an ein Verarbeitungsmodul gekoppelt, wobei das Verarbeitungsmodul dazu eingerichtet ist, interne Steuerbefehle zur Einstellung der Helligkeit und des Farborts der einzelnen Mehrfarb-LED-Einheiten auf den internen Datenbus zu geben. Vorzugsweise ist das obige Verarbeitungsmodul dazu eingerichtet, externe Steuerbefehle von einem Kraftfahrzeug-Datenbus zu empfangen und in die obigen internen Steuerbefehle zu wandeln.
  • In der soeben beschriebenen Ausführungsform wird eine einfache Ansteuerung der einzelnen Mehrfarb-LED-Einheiten über einen internen Datenbus erreicht. Der interne Datenbus kann z.B. ein SPI-Datenbus (SPI = Serial Protocol Interface) sein oder gegebenenfalls auch ein anderer Datenbus, wie z.B. ein differentieller Datenbus, der digitale Daten über eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Leitungen codiert. Der obige Kraftfahrzeug-Datenbus kann beispielsweise ein LIN-Bus (LIN = Local Interconnect Network) oder auch ein CAN-Bus (CAN = Controller Area Network) sein.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst zumindest ein Teil der Mehrfarb-LED-Einheiten eine oder mehrere RGB-LED-Einheiten und/oder RGBW-LED-Einheiten. Eine RGB-LED-Einheit umfasst in an sich bekannter Weise eine rote, grüne und blaue Einfarb-LED und eine RGBW-LED-Einheit umfasst zusätzlich zu einer roten, grünen und blauen LED auch eine Weißlicht-LED.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Beleuchtungsvorrichtung eine Innenraumbeleuchtung in einem Kraftfahrzeug oder gegebenenfalls auch eine Außenbeleuchtung an der Außenseite des Kraftfahrzeugs. Hierdurch können ansprechende Lichteffekte mit einem homogenen Erscheinungsbild generiert werden.
  • Neben der oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen PKW oder gegebenenfalls auch einen LKW, das eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen bzw. von bevorzugten Varianten dieser Beleuchtungsvorrichtungen umfasst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung; und
  • 2 eine Detailansicht einer LED-Einheit aus 1.
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand einer Beleuchtungsvorrichtung beschrieben, welche in einem Kraftfahrzeug als Innenbeleuchtung verbaut ist und als Leuchtmittel eine Vielzahl von auf einem Band angeordneten Mehrfarb-LED-Einheiten 3 umfasst. Diese Mehrfarb-LED-Einheiten, welche nachfolgend auch einfach als LED-Einheiten bezeichnet werden, stellen jeweils ein einzelnes Halbleiterbauelement mit mehreren Einfarb-LEDs 301 bis 304 und einem Mikrocontroller 4 dar. Die Einfarb-LEDs und der Mikrocontroller sind in einem gemeinsamen Gehäuse des Halbleiterbauelements integriert. Die Einfarb-LED 301 ist eine rote LED, die Einfarb-LED 302 eine grüne LED, die Einfarb-LED 303 eine blaue LED und die Einfarb-LED 304 eine weiße LED. Mit den bandförmig angeordneten LED-Einheiten kann eine sehr hohe Packungsdichte erreicht werden (je nach Gehäuseform von 144 bis 367 LEDs/m).
  • Die einzelnen LED-Einheiten 3 werden über einen digitalen Datenstrom in der Form eines Bitstroms angesteuert, der mittels eines internen Datenbusses 2 (d.h. eines intern in der Beleuchtungsvorrichtung vorgesehenen Datenbusses) den einzelnen LED-Einheiten zugeführt wird. Der interne Datenbus umfasst eine Leitung CL für den Takt und einer Leitung DL für den Bitstrom.
  • Die Signale auf dem internen Datenbus 2 stammen von einem Verarbeitungsmodul 1, das an einen LIN-Bus 6 des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Das Verarbeitungsmodul umfasst einen LIN-Transceiver 101, der entsprechende digitale Signale zur Ansteuerung der LED-Einheiten 3 vom LIN-Bus 6 abgreift, sowie ein Mikroprozessor 102, der die abgegriffenen Signale in entsprechende Datensignale auf der Datenleitung DL wandelt. Die auf dem LIN-Bus 6 übertragenen Signale umfassen dabei Signale, welche für die Beleuchtungsvorrichtung bestimmt sind und ein für die Beleuchtungsvorrichtung einzustellendes Lichtmuster festlegen. Diese Signale stammen wiederum von einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs, welches beispielsweise basierend auf einer Eingabe des Fahrers das zu generierende Lichtmuster festlegt und als entsprechendes Signal auf den LIN-Bus gibt. Über das Verarbeitungsmodul 1 wird erkannt, ob das Lichtmuster entsprechend dem aktuellen Signal auf dem LIN-Bus 6 für die Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen ist. Ist dies der Fall, wird dieses Signal mittels des Mikroprozessors 102 in ein entsprechendes Signal für den internen Datenbus 2 umgesetzt.
  • Der interne Datenbus 2 kann z.B. ein SPI-Bus sein. Vorzugsweise werden dabei die Signale für den SPI-Bus von dem Mikroprozessor 102 mittels Software-SPI erzeugt. Software-SPI ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und stellt eine Programmbibliothek dar, mit der beliebige freie Pins des Mikroprozessors 102 zur Signalabgabe auf den SPI-Bus genutzt werden können. Alternativ kann jedoch auch Hardware-SPI eingesetzt werden. Dabei sind spezielle SPI-Pins zur Signalabgabe auf den SPI-Bus vorgesehen. Die Verwendung von Software-SPI hat den Vorteil, dass in dem internen Datenbus 2 mehrere Leitungen DL und CL zur Ansteuerung einer größeren Anzahl von LED-Einheiten 3 vorgesehen sein können. Der interne Datenbus kann als Alternative zu einem SPI-Bus auch als differentieller Datenbus oder als beliebig anderer Datenbus ausgestaltet sein. Ein differentieller Datenbus zeichnet sich dadurch aus, dass er digitale Daten über eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Leitungen codiert.
  • In der Ausführungsform der 1 sind neben den Leitungen CL und DL zwei Stromleitungen L1 und L2 vorgesehen, welche an eine Gleichspannungsversorgung 5 angeschlossen sind. Basierend auf dem über die Datenleitung DL empfangenen Bitstrom erfolgt eine PWM-Modulation des den einzelnen LEDs 301 bis 304 zugeführten Stroms, um hierdurch die LEDs entsprechend dem Bitstrom auf der Datenleitung DL anzusteuern.
  • Der Aufbau einer einzelnen LED-Einheit 3 aus 1 ist im Detail in 2 gezeigt. Alle dargestellten Komponenten der LED-Einheit sind dabei in einem einzelnen Halbleiterbauelement integriert. Die Signale des Datenbusses 2 werden über eine Kommunikationsschnittstelle COM der LED-Einheit 3 empfangen. Das Taktsignal der Taktleitung CL wird an den weiter unten beschriebenen Mikroprozessor 401 weitergeleitet, wohingegen der Datenstrom der Datenleitung DL nach Decodierung in der Kommunikationsschnittstelle COM auf 8-Bit-Schieberegister SR0, SR1, SR2, SR3 und SR4 gegeben wird. Der vom Schieberegister SR0 ausgegebene Wert zeigt dabei die gewünschte Gesamthelligkeit der LED-Einheit an, wohingegen über die Werte der Schieberegister SR1 bis SR4 die Farbanteile der einzelnen Einfarb-LEDs zur Erzeugung der gewünschten Mischfarbe ausgegeben werden. Insbesondere wird über das Schieberegister SR1 der Farbanteil der roten LED 301, über das Schieberegister SR2 der Farbanteil der grünen LED 302, über das Schieberegister 303 der Farbanteil der blauen LED 303 und über das Schieberegister 304 der Farbanteil der weißen LED 304 ausgegeben.
  • Die Werte der einzelnen Schieberegister werden dem Mikrocontroller 4 zugeführt, der aus einer Logik bzw. einem Mikroprozessor 401 sowie einem zugeordneten nichtflüchtigen EEPROM-Speicher 402 besteht. In diesem Speicher sind unter anderem Kalibrierungsdaten hinterlegt, die aus einem Kalibriervorgang der LED-Einheit stammen und für einen vorgegebenen Standard-Temperaturwert der LED-Einheit festlegen, wie die Betriebsströme der einzelnen Einfarb-LEDs einzustellen sind, damit der aus dem Schieberegister SR0 stammende Gesamthelligkeitswert sowie die Farbmischung (d.h. der diesbezügliche Farbort) entsprechend den Werten aus den Schieberegistern SR1 bis SR4 erreicht werden.
  • Der Mikroprozessor 401 greift auf die im Speicher 402 hinterlegten Werte zurück und bestimmt ferner einen aktuellen Temperaturwert der LED-Einheit 3. Die Ermittlung dieses aktuellen Temperaturwerts erfolgt in der hier beschriebenen Ausführungsform über Kennlinien, welche für jeweilige eingestellte Betriebsströme der einzelnen Einfarb-LEDs einen Zusammenhang zwischen der Betriebsspannung der jeweiligen Einfarb-LED und den Temperaturen angeben. Die Betriebsspannung kann durch einen geeigneten Spannungssensor in der LED-Einheit gemessen werden. Die aktuelle Temperatur der LED-Einheit erhält man z.B. über eine Mittelwertbildung der Temperaturen aller Einfarb-LEDs. Die obige Art der Temperaturermittlung ist dem Fachmann geläufig und wird beispielsweise in der Druckschrift US 2015/0002023 A1 beschrieben. Erstmalig wird eine solche Temperaturermittlung mit einem Algorithmus zur Temperatur-Kompensation kombiniert, der direkt in der LED-Einheit bzw. deren Mikroprozessor integriert ist, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
  • Im Mikroprozessor 401 ist ein Temperatur-Algorithmus hinterlegt, der unter Zugriff auf den Speicher 402 die entsprechenden Betriebsströme für den oben genannten Standard-Temperaturwert einstellt und diese Betriebsströme bei Abweichung des aktuellen Temperaturwerts von dem Standard-Temperaturwert geeignet korrigiert. Die Korrektur ist dabei derart ausgestaltet, dass die erwünschte Helligkeit und der erwünschte Farbort entsprechend den Werten aus den Schieberegistern auch bei Temperaturschwankungen richtig eingestellt werden.
  • In dem Temperatur-Algorithmus des Mikroprozessors 401 wird somit die Tatsache berücksichtigt, dass die Temperatur der LED-Einheit 3 Auswirkungen auf deren Betrieb hat, so dass zur Erreichung einer erwünschten Helligkeit und eines erwünschten Farborts eine temperaturabhängige Korrektur durchgeführt werden muss. Entsprechende Algorithmen zur Temperaturkompensation sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Erfindungsgemäß ist ein solcher Algorithmus nunmehr in einem Mikrocontroller hinterlegt, der Bestandteil des Halbleiterbauelements einer LED-Einheit ist. Auf diese Weise kann der Betrieb der einzelnen Mehrfarb-LED-Einheiten in einer Beleuchtungsvorrichtung individuell und sehr genau an die aktuelle Temperatur angepasst werden.
  • Die Betriebsströme für die einzelnen LEDs 301 bis 304 werden über einen Spannungsregler RE bereitgestellt, der aus der in 1 gezeigten Spannungsversorgung 5 die positive Spannung VDD und die negative Spannung VSS erhält. Der Mikroprozessor 401 erzeugt ferner einen Takt für einen entsprechenden Oszillator OS, der PWM-Generatoren G1, G2, G3 und G4 zugeführt wird. Die Betriebsströme der einzelnen LEDs 301 bis 304 werden in den Generatoren G1 bis G4 über Pulsweitenmodulation erzeugt. Die aus dem Algorithmus zur Temperaturkompensation stammenden Werte der Betriebsströme werden von dem Mikroprozessor 401 an die einzelnen Generatoren G1 bis G4 gegeben. Der Generator G1 erzeugt mittels Pulsweitenmodulation den Strom für die rote LED 301, der Generator G2 den Strom für die grüne LED 302, der Generator G3 den Strom für die blaue LED 303 und der Generator G4 den Strom für die weiße LED 304. Über die von den einzelnen Generatoren erzeugten PWM-Signale, die über den Stromausgang CO zu den Einfarb-LEDs gelangen, wird dann für LED-Einheit 3 das entsprechende Licht mit der gewünschten Helligkeit und dem gewünschten Farbort gemäß dem Signal eingestellt, das über den internen Datenbus 2 zu der LED-Einheit gelangt.
  • Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird eine temperaturkorrigierte Steuerung basierend auf einem Temperaturwert ermöglicht, der mittelbar über Betriebsströme bzw. Betriebsspannungen der Einfarb-LED-Einheiten eines Mehrfarb-LED-Moduls ermittelt wird. Demzufolge kann auf die Verwendung eines separaten Temperatursensors verzichtet werden, wodurch der Bauraum vermindert wird und Kosten gespart werden. Darüber hinaus ist der Algorithmus zur Temperaturkompensation in einem einzelnen Halbleiterbauelement einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit integriert. Es wird somit eine integrierte Logik in einem Mehrfarb-LED-Modul genutzt, um hierüber eine Temperaturkompensation zu implementieren. Hierdurch können die gewünschte Helligkeit und der gewünschte Farbort individuell und hochgenau für jede LED-Einheit in Abhängigkeit von der Temperatur am Installationsort der jeweiligen LED-Einheit eingestellt werden. Auf diese Weise kann ein einheitliches Erscheinungsbild der LED-Einheit bzw. eines LED-Bands aus vielen LED-Einheiten über die gesamte Lebensdauer gewährleistet werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verarbeitungsmodul
    101
    LIN-Transceiver
    102
    Mikroprozessor
    2
    interner Datenbus
    3
    Mehrfarb-LED-Einheiten
    301, 302, 303, 304
    Einfarb-LEDs
    4
    Mikrocontroller
    401
    Mikroprozessor
    402
    EEPROM
    5
    Spannungsversorgung
    6
    Kraftfahrzeug-Datenbus
    CL
    Leitung für Taktsignal
    DL
    Datenleitung
    L1, L2
    Stromleitungen
    COM
    Kommunikationsschnittstelle
    SR0, SR1, SR2, SR3, SR4
    Schieberegister
    G1, G2, G3, G4
    PWM-Generatoren
    OS
    Oszillator
    RE
    Spannungsregler
    VDD, VSS
    Spannungen
    CO
    Stromausgang
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2014/067830 A1 [0005]
    • US 2015/0002023 A1 [0006, 0032]

Claims (10)

  1. Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Mehrfarb-LED-Einheiten (3) mit jeweils einstellbarer Helligkeit und einstellbarem Farbort, wobei jede Mehrfarb-LED-Einheit (3) ein einzelnes Halbleiterbauelement mit mehreren Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) unterschiedlicher Farbe und einem Mikrocontroller (4) ist, wobei die Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) und der Mikrocontroller (4) von einem Gehäuse des Halbleiterbauelements umgeben sind, wobei der Mikrocontroller (4) dazu eingerichtet ist, einen aktuellen Temperaturwert einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) basierend auf zumindest einem Teil der Betriebsspannungen und/oder Betriebsströme der Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) zu ermitteln und die jeweilige Mehrfarb-LED-Einheit (3) in Abhängigkeit von dem aktuellen Temperaturwert anzusteuern.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (4) einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) dazu eingerichtet ist, jede Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) derart in Abhängigkeit von dem aktuellen Temperaturwert der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) anzusteuern, dass ein eingestellter Farbort und eine eingestellte Helligkeit im Betrieb der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) konstant gehalten werden.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (4) zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheiten (3) dazu eingerichtet ist, jede Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) basierend auf der Steuerung des Betriebsstroms der jeweiligen Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) anzusteuern.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mikrocontroller (4) zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheiten (3) für eine jeweilige Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) zumindest eines Teils der Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) Kennlinien oder Tabellen hinterlegt sind, wobei eine jeweilige Kennlinie oder Tabelle für eine einstellbare Helligkeit und einen einstellbaren Farbort spezifisch ist und in Abhängigkeit der Betriebsspannung oder des Betriebsstroms der jeweiligen Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) eine Temperatur spezifiziert, wobei der Mikrocontroller (4) dazu eingerichtet ist, aus der Kennlinie oder Tabelle für die eingestellte Helligkeit und den eingestellten Farbort die Temperatur für die aktuelle Betriebsspannung oder den aktuellen Betriebsstrom der jeweiligen Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) auszulesen und den aktuellen Temperaturwert basierend auf der oder den ausgelesenen Temperaturen zu ermitteln.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (4) zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheiten (3) derart ausgestaltet ist, dass er im Falle, dass der aktuelle Temperaturwert eine vorgegebene Schwelle überschreitet, die Helligkeit der Mehrfarb-LED-Einheit (3) verringert.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Mehrfarb-LED-Einheiten (3) umfasst, welche an einen internen Datenbus (2) angeschlossen sind, der an ein Verarbeitungsmodul (1) gekoppelt ist, wobei das Verarbeitungsmodul (1) dazu eingerichtet ist, interne Steuerbefehle zur Einstellung der Helligkeit und des Farborts der einzelnen Mehrfarb-LED-Einheiten (3) auf den internen Datenbus (2) zu geben.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsmodul (1) dazu eingerichtet ist, externe Steuerbefehle von einem Kraftfahrzeug-Datenbus (6) zu empfangen und in die internen Steuerbefehle zu wandeln.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Mehrfarb-LED-Einheiten (4) eine oder mehrere RGB-LED-Einheiten und/oder RGBW-LED-Einheiten umfasst.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Innenraumbeleuchtung in einem Kraftfahrzeug oder eine Außenbeleuchtung an der Außenseite des Kraftfahrzeugs ist.
  10. Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Beleuchtungsvorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE102016207729.5A 2016-05-04 2016-05-04 Beleuchtungsvorrichtung Withdrawn DE102016207729A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016207729.5A DE102016207729A1 (de) 2016-05-04 2016-05-04 Beleuchtungsvorrichtung
PCT/EP2017/059751 WO2017190981A1 (de) 2016-05-04 2017-04-25 Beleuchtungsvorrichtung
EP17718945.3A EP3453227B1 (de) 2016-05-04 2017-04-25 Beleuchtungsvorrichtung

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