CN109845401A - 用于调节照明单元的操作电流的方法、控制设备以及机动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于控制设备(12)调节照明单元(13)的操作电流(18)的方法，其中，该照明单元(13)连接至该控制设备(12)的触点对(16)，所述触点对由两个电触点(17)形成，并且该照明单元包括能够经由该触点对(16)操作的发光二极管布置(15)，并且出于操作该发光二极管布置(15)的目的，该控制设备(12)生成经由该触点对(16)流动的操作电流(18)，并且在此过程中根据该照明单元(13)的二极管类型(35)设置该操作电流(18)的至少一个参数(37)。在该照明单元(13)断开的情况下，该控制设备(12)生成经由该触点对(16)流过该照明单元(13)的测量电流(32)，并且关于预定测量变量(33)来确定由于该测量电流(32)而产生的测量值(34)，并基于所确定的测量值(34)来标识该二极管类型(35)，其中，为了设置该操作电流的该至少一个参数(37)，提供滞后调节器(21)，在该滞后调节器中，在该照明单元(13)的该操作期间在比较器(24)处借助于电流源电路(25)来设置参考信号(26)，其中，在该照明单元(13)不活跃的情况下，该电流源电路(25)用于生成该测量电流(32)，和/或其中，该控制设备(12)的预充电设备借助于预定预充电例程对在该触点对(16)处有效的输出电容(29)充电，所述输出电容独立于实际连接的该照明单元(13)并且是该控制设备(12)的一部分，并且与预定期望值的偏差被确定为该测量值(34)。

Description

用于调节照明单元的操作电流的方法、控制设备以及机动 车辆

本发明涉及一种用于调节包含发光二极管布置的照明单元的操作电流的方法。照明单元由控制设备提供操作电流。本发明还包括用于操作照明单元的控制设备和包括该控制设备的机动车辆。

以机动车辆作为示例，车辆前照灯可以包括作为发光体的发光二极管。在这种情况下，此处和下文中的发光二极管也应理解为意指激光二极管。发光二极管布置总体上以***部件的形式提供，该***部件包括发光二极管布置本身并且还包括机械连接触点和电气连接触点。此处和下文中，所述***部件被称为照明单元。这种照明单元可以连接至控制设备，该控制设备可以为照明单元提供经调节操作电流。

由于发光二极管为了提高其发光强度和/或发光颜色保真度而不断得到进一步的发展，因此当***进一步开发或新开发的照明单元时，控制设备必须能够使操作电流适应照明单元的性质。因此，控制设备必须知道用于实现照明单元要达到的最小亮度的必要参数。

为了确保这一过程的可靠性，即，为了确定关于控制设备中当前***的新照明单元的正确参数值，可以对包含要在照明单元本身中提供的参数值的数字存储器作出规定，该存储器可以由控制设备读取。这里的问题是这需要照明单元和控制设备处的附加电连接触点，所述触点是数字传输所必需的。如果在控制设备的操作过程中，在这种触点处发生腐蚀，则在交换照明单元时数据传输可能会受到干扰。

在被提供用于操作包括发光二极管的照明单元的控制设备中，本发明是基于为照明单元的操作电流设置正确的参数值的目标的。

该目标是借助于独立权利要求的主题来实现的。通过从属权利要求、以下说明书和附图来描述的本发明的有利改进。

本发明的第一方面提供了一种用于调节照明单元的操作电流的方法。该方法由控制设备执行并且假设照明单元连接至控制设备的触点对，也就是说连接至两个电触点。照明单元包括可经由触点对操作的发光二极管布置。换言之，发光二极管布置的阴极连接电连接或分别电连接至电触点之一，并且发光二极管布置的阳极连接电连接或分别电连接至电触点中的第二电触点。发光二极管布置可以是单一发光二极管或由多个发光二极管形成的串联电路。

为了操作发光二极管布置，即，为了生成光，控制设备生成经由触点对流动的操作电流。在此过程中，控制设备根据照明单元的二极管类型设置操作电流的至少一个参数。二极管类型是发光二极管的结构类型。操作电流的可能参数例如在各自情况下是脉冲宽度调制的峰值电流和/或基本脉冲宽度。如已经解释的，操作电流的该至少一个参数考虑二极管类型，以使照明单元根据预定义规格操作，以便提供例如正确或期望的亮度和/或发光颜色。

然后在控制设备中，为了设置或识别哪种二极管类型连接至触点对，并且相应地为了设置为二极管类型提供的操作电流的该至少一个参数，在照明单元断开的情况下，进一步为控制设备作出规定，也就是说，当其发光二极管布置不活跃或暗或不发光时，生成经由触点对流过照明单元的测量电流。由于照明单元的发光二极管布置被断开，因此所述测量电流不会流过发光二极管布置本身。相反，测量电流流过照明单元的内部电路的不同于发光二极管布置的部分。控制设备在其上标识例如在触点对的触点之间出现或下降的电压的预定测量变量的测量值，所述测量值由测量电流产生。控制设备在其上基于所确定的测量值标识照明单元的二极管类型。

这提供的优点是，在没有如传输数字信息所需的附加电触点的情况下，控制设备仅仅经由触点对的电触点识别照明单元的二极管类型。因此，不需要附加电触点。其另一优点在于，在照明单元的操作期间，也就是说当发光二极管布置开启或发光时，这一操作所需的操作电流通常具有一定的大小，使得防止触点对的电触点的腐蚀。因此，即使在控制设备的相对长的操作持续时间之后，确保触点对没有腐蚀，并且因此，在交换照明单元之后，可以可靠地确定其二极管类型。

为了生成测量电流，有利的是使用已经存在的电子部件并且这些电子部件还可以用于照明单元的实际操作，即，为发光二极管发光提供操作电流。出于此目的，根据第一变体，提供的是，为了设置操作电流的该至少一个参数，提供滞后调节器或迟滞调节器(两点调节器)。这种调节器监测与相差Δ值的上阈值和下阈值相关的操作电流的电流强度。为了操作这种调节器，生成用于比较器的参考信号，这些参考信号用信号表示或描述切换阈值的当前值。这种参考信号可以借助于电流源电路生成。然后，具有用于为比较器生成参考信号的电流源电路的滞后调节器还有利地用于在照明单元不活跃的情况下借助于电流源电路生成测量电流。因此，电流源电路用于在照明单元的操作(发光二极管布置发光)期间生成参考信号，并用于在照明单元不活跃(照明单元不发光)的情况下生成测量电流。

根据第二变体，用信号表示二极管类型的进一步可能性提供了控制设备的预充电设备，该预充电设备用于借助于预定预充电例程对在触点对处有效的输出电容进行预充电。所述输出电容独立于实际连接的照明单元，并且是控制设备的一部分。如果然后照明单元被连接，则其内部电阻抗(欧姆电阻和/或电容性/感应性电抗，即阻抗)对在触点对处有效的输出电容的总值有影响。在执行或结束预充电例程后，然后与预定期望值的偏差可以被确定为测量值。因此，除了触点对处的设备固有输出电容之外，同样可能确定哪个电变量是有效的。

本发明还包括任选发展，其特征提供附加优势。

由于二极管类型可以经由触点对本身来确定，因此优选地提供照明单元仅仅经由触点对电连接至控制设备。这确保了所使用的所有电触点由于发光二极管布置的操作电流而保持无腐蚀或至少减少了腐蚀。

用于确定测量值的所述测量电流仅在触点对的触点之间生成电压的情况下优选地生成，该电压导致发光二极管布置两端的小于发光二极管布置的正向电压的电压下降。换言之，通过提供相应电压，与触点对互连的发光二极管布置保持不活跃。因此，在照明单元中，不需要通过例如在上游或下游连接的电阻抗等进一步电气部件使发光二极管布置处的电压保持低。这避免了功率损耗。

优选地，测量值被确定用于标识二极管类型的所述测量变量是由于编码元件两端的由测量电流引起的的电压降而产生的电压。在这种情况下，如上文已经解释的，电流源电路可以用于生成测量电流。具体地，编码元件可以是编码阻抗，也就是说具有欧姆电阻的电气部件，该欧姆电阻的电阻值用信号表示二极管类型或取决于二极管类型。换言之，具有同一二极管类型的照明单元具有电阻抗相同的编码阻抗。具有不同二极管类型的照明单元的编码阻抗值也不同。编码元件在照明单元中与发光二极管布置并联连接。因此，测量电流可以在没有电流的情况下流过编码元件，从而必须流过发光二极管布置本身。在电阻抗的情况下，测量电流的给定电流强度会产生电压降。编码元件的阻抗值也可以是复阻抗值，即因此，除了欧姆电阻值之外，另外地或可替代地，还具有电容性或感应性电抗值。这种编码元件也可以被提供为阻抗电路，该阻抗电路可以包含多个电气部件。

电力地标识二极管类型的另一种方法通过将充电持续时间而不是电压确定为测量变量得到，如果由于由测量电流引起的对电编码电容器的充电而导致测量电流的电流强度和/或电压值跨越(bridg(es))预定阈值，则结果是这样。所述充电持续时间取决于编码电容器的电容值。在照明单元中，编码电容器然后同样地以所描述的方式与发光二极管布置并联连接。就这一点而言，二极管类型可以借助于电容来编码或用信号表示，该电容的电容值取决于二极管类型。在这种情况下，电流源电路可以进而用于生成测量电流。

优选地规定测量电流具有设置或预定的电流强度。出于此目的，测量电流借助于恒流源生成。就这一点而言，可以将电容的充电持续时间或电阻抗两端的电压确定为测量变量。在这种情况下，流动的测量电流然后就其电流强度而言是已知的。这里的一个优点是防止发光二极管布置由于过高的测量电流而被破坏。具体地，照明单元中无需提供用于发光二极管布置的保护电阻器，这将另外导致不期望的电损耗。

为了能够基于测量值识别控制设备中的二极管类型，例如，规定借助于控制设备中提供的分配表从测量值确定二极管类型。这样做的优势在于还可以通过更新或修改分配表考虑具有新二极管类型的照明单元。关于每个二极管类型，然后可以为操作电流的至少一个参数提供对应参数值。

为了能够执行根据本发明的方法，本发明的另一方面提供了用于操作至少一个照明单元的控制设备。应注意的是，也可以针对多个照明单元执行所描述的方法，其中，每个照明单元然后可以以依赖于其二极管类型的方式采用所描述的方法进行操作。在这种情况下，为了连接每个照明单元，控制设备在各自情况下包括由两个电触点形成的触点对。此外，控制设备包括被配置成在每个触点对处为对应照明单元提供操作电流的电子电流调节电路。在这种情况下，操作电流的参数以所描述的方式设置或调整成照明单元的二极管类型，也就是说例如脉冲宽度调制的脉冲宽度和/或峰值电流强度。为了使这成为可能，控制设备被配置成执行根据本发明的方法的实施例。

此控制设备在机动车辆中使用以操作机动车辆的照明装置的情况下特别有利。在此特别有利的是能够在不依赖于连续多年保持不变的二极管类型的情况下交换照明单元。因此，本发明的另一方面提供了一种包括具有根据本发明的控制设备的实施例的照明装置的机动车辆。根据本发明的机动车辆可以是例如如汽车或卡车等机动车。

用于实施所提及的本发明的方面的另一元件是照明单元本身，其独立地用信号表示其二极管类型，更具体地说在触点对处，经由该触点对还接收操作电流以用于发光。出于此目的，照明单元包括用于将照明单元连接至控制设备的触点对的两个连接触点。发光单元的发光二极管布置电连接在两个连接触点之间。因此，可以通过调整经由触点对流动的操作电流来操作发光二极管布置。该照明单元还包括用于用信号表示照明单元的二极管类型的无源电编码元件，所述编码元件在这些连接触点之间电连接。在这种情况下，编码元件与发光二极管布置并联连接。因此，在所述操作电流不必流过发光二极管布置的情况下，测量电流可以经由连接触点和编码元件流动。在电编码元件的情况下，无源被认为意味着它充当无源电部件，也就是说欧姆电阻和/或电容器和/或电感。然而，一般而言，编码元件是阻抗值指示二极管类型的电阻抗。

编码元件优选地是编码阻抗或编码电容器。

以下描述了本发明的示例性实施例。为此，在附图中：

图1示出了在照明单元的操作期间根据本发明的控制设备的实施例的示意性展示；并且

图2示出了当照明单元停止操作并且照明单元的二极管类型借助于根据本发明的方法的实施例确定或标识时来自图1的控制设备的示意性展示。

以下所解释的示例性实施例是本发明的优选实施例。在示例性实施例中，实施例的所描述的部件各自构成本发明的单独特征，这些单独特征应当彼此独立地考虑并且在各自情况下也彼此独立地发展本发明，并且因此也应当单独地或以与所示出的不同的组合被视为本发明的一部分。此外，所描述的实施例还能够由本发明的来自已经描述的特征中的另外特征进行补充。

在附图中，功能相同的元件在各自情况下提供有相同的附图标记。

图1以符号化方式示出了机动车辆10，该机动车辆可以是例如汽车。机动车辆10可以包括照明装置11，借助于该照明装置可以提供机动车辆10的前照灯以照亮周围环境。照明装置11可以包括控制设备12，照明单元13可以连接至该控制设备。出于生成光14的目的，照明单元13可以包括发光二极管布置15。发光二极管布置15可以包括单一发光二极管或串联连接的多个发光二极管。每个发光二极管也可以被配置成激光二极管。

照明单元13可以经由由两个电触点17构成的触点对16连接至控制设备12。为了操作照明单元13，也就是说为了使发光二极管布置15发射光14，控制设备12可以生成经由触点17流过照明单元13的操作电流18。操作电流18可以由操作电流源19提供。在这种情况下，可以调节操作电流18的至少一个参数，例如操作电流18的脉冲宽度调制(PWM)的周期持续时间或基本脉冲宽度和/或操作电流18的最大电流强度。

操作电流18的对应参数必须具有的值可以由控制设备12的逻辑电路20自动地或以自动方式设置或确定，这取决于照明单元13的二极管类型，即取决于发光二极管布置15的至少一个发光二极管的设计模型上或配置。出于此目的，借助于控制设备12，二极管类型可以经由照明单元13本身处的触点对16确定。

在控制设备12中，出于此目的，可能使用电流调节电路，或简称为调节电路21，该调节电路也用于调整操作电流18的参数。为了设置操作电流18的参数，即为了调节操作电流18，调节电路21具有例如滞后调节器22，该滞后调节器具有分流电阻器23、比较器24和具有电流源25‘的电流源电路25，用于为比较器24中的每一个提供对应参考值26以进行滞后调节。每个电流源25‘可以例如基于晶体管和/或运算放大器形成。比较器24将对应参考信号与测量信号27进行比较，该测量信号取决于电流18的电流强度值。

此外，展示了补偿电流源28和连接电容29。在各自情况下，电路经由接地电位30闭合。

图2展示了还可以如何借助于调节电路21确定照明单元13的二极管类型。出于此目的，照明单元13包括与发光二极管布置15并联连接的编码阻抗或编码元件31，该编码阻抗或编码元件可以是例如具有取决于二极管类型的欧姆电阻值的阻抗元件或阻抗部件。在断开操作电流18并且断开补偿电流源28的情况下，可以借助于电流源电路25的电流源25‘之一在触点对16处提供测量电流32。

由于编码元件31在触点17之间与发光二极管布置15并联连接，因此由测量电流32引起的电压33在编码元件31两端下降，该电压的测量值34经由电流源电路25由作为测量电路34‘的逻辑电路20借助于例如模数转换器来检测。测量值34可以被分配给二极管类型35，这例如可以借助于分配表36来执行。二极管类型35可以进而为操作电流18的对应参数分配至少一个参数值37。然后可以基于该至少一个参数值37来配置调节电路21。

图2还揭示输出电容29还必须由电流源25‘充电。因此，出于编码目的，原则上，电容还可以用作编码元件31。

因此，在控制设备12的情况下，其特殊优势在于以下性质。在用于照明单元13的连接器处不需要任何单独的电引脚或触点，而是触点17既可以用于发光二极管布置15的操作以及用于检测或识别二极管类型35。例如，在二极管类型识别的功能集成到如发光二极管驱动器等集成电路中的情况下，也不需要附加电路，这尤其通过使用电流源电路25生成测量电流32而成为可能。触点17的接触腐蚀也不再成为问题，因为操作电流18使触点17保持无腐蚀。在车间中，在前照灯更换期间，根据新的照明装置13，无需考虑操作电流18的参数化，因此，特别是增强的交通安全是主要优势。

因此，控制设备12解决了两个问题，即接触腐蚀和避免增加电触点或连接器引脚的数量。出于此目的，作为编码元件31，箱化阻抗(binning impedance)或编码阻抗与发光二极管布置15并联布置。在借助于测量电流32进行的测量期间，为了防止发光二极管布置15在检索二极管类型时发光，编码阻抗处的最大可达到的电压33不得等于或大于发光二极管布置15的正向电压，因为后者将随后发光。这意味着仅非常低的测量电流32用于此目的。最后，在用发光的发光二极管布置15进行正常操作期间，借助于编码阻抗31，泄露电流还从操作电流18中被分接出来。在这种情况下，编码阻抗31在发光二极管电压的操作期间并联存在，也就是说也可能在例如60V。这导致使用高阻抗值以便降低编码阻抗31处的电损耗。

此外，操作电流18提供清洁触点17，也就是说防止腐蚀。因此，始终确保触点对16的接触电阻保持不变(除了几毫欧之外，与超过1000Ohms，特别是超过10000Ohms的编码阻抗31相比，无法作出可变贡献)。

对于代表性的示例性计算，可以将以下事实作为基础，在编码阻抗31处具有60mW的预定义最大功率损耗并且具有60V的操作电压的情况下，编码阻抗31的阻抗值R位于R＝U²/P等于60kOhms或更高的范围内。

在10微安的测量电流(作为示例)的情况下，其两端的电压然后下降0.6V，这仍然明显低于单一发光二极管的正向电压。为了能够提供足够不同的箱化值或阻抗值来在二极管类型之间进行区分，产生5微安或10微安的适宜电流，使得发光二极管链或串联电路可以操作至高达60V并且可以借助于测量值34来标识或测量阻抗值。

通过引入用于对输出电容充电的专用电流源而不是使用电流源25‘，进一步配置是可能的。

此外，借助于具有固定预定义进展的预充电例程，可以将触点对16预充电到期望值，以便实现更快地确定编码元件31的电容值或阻抗值。预充电也可以受到更高的电流、比较器电流源25‘的最大电流或用于操作电流18本身的操作电流源19的影响。

总体而言，该示例示出本发明如何使借助于比较器参考电流来提供编码阻抗测量成为可能。

附图标记列表

10 机动车辆

11 照明装置

12 控制设备

13 照明单元

14 光

15 发光二极管布置

16 触点对

17 电触点

18 操作电流

19 操作电流源

20 逻辑电路

21 调节电路

22 滞后调节器

23 分流电阻器

24 比较器

25 电流源电路

25‘ 电流源

26 参考信号

27 测量信号

28 补偿电流源

29 输出电容

30 接地电位

31 编码元件

32 测量电流

33 电压

34 测量值

34‘ 测量信号

35 二极管类型

36 分配表

37 参数值

Claims (10)

1.一种用于借助于控制设备(12)调节照明单元(13)的操作电流(18)的方法，其中，所述照明单元(13)连接至所述控制设备(12)的触点对(16)，所述触点对由两个电触点(17)形成，并且所述照明单元包括能够经由所述触点对(16)操作的发光二极管布置(15)，并且出于操作所述发光二极管布置(15)的目的，所述控制设备(12)生成经由所述触点对(16)流动的操作电流(18)，并且在此过程中根据所述照明单元(13)的二极管类型(35)设置所述操作电流(18)的至少一个参数(37)，在所述照明单元(13)断开的情况下，所述控制设备(12)生成经由所述触点对(16)流过所述照明单元(13)的测量电流(32)，并且关于预定测量变量(33)来确定由于所述测量电流(32)而产生的测量值(34)，并基于所确定的测量值(34)来标识所述二极管类型(35)，其中

a)为了设置所述操作电流的所述至少一个参数(37)，提供滞后调节器(21)，在所述滞后调节器中，在所述照明单元(13)的所述操作期间在比较器(24)处借助于电流源电路(25)来设置参考信号(26)，其中，在所述照明单元(13)不活跃的情况下，所述电流源电路(25)用于生成所述测量电流(32)，和/或

b)所述控制设备(12)的预充电设备借助于预定预充电例程对在所述触点对(16)处有效的输出电容(29)充电，所述输出电容独立于实际连接的所述照明单元(13)并且是所述控制设备(12)的一部分，并且与预定期望值的偏差被确定为所述测量值(34)。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述照明单元(13)仅仅经由所述触点对(16)电连接至所述控制设备(12)。

3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，为生成所述触点对(16)的所述触点(17)之间的所述测量电流(32)而生成电压(33)，所述电压在所述发光二极管布置(15)处产生小于所述发光二极管布置(15)的正向电压的电压降。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述测量变量(33)是电压(33)，由于所述测量电流(32)，所述电压跨在所述照明单元(13)中与所述发光二极管布置(15)并联连接的编码阻抗(31)两端下降。

5.如前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述测量变量是充电持续时间，所述充电持续时间是由于由所述测量电流(32)引起的、对电编码电容器的充电产生的，所述电编码电容器在所述照明单元(13)中与所述发光二极管布置(15)并联连接。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述测量电流(32)是借助于恒流源(25‘)来生成的。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述二极管类型(35)是借助于在所述控制设备(12)中提供的分配表(36)根据所述测量值(34)而确定的。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，脉冲宽度调制的脉冲宽度和/或峰值电流强度被设置为所述操作电流(18)的所述至少一个参数值(37)。

9.一种用于操作至少一个照明单元(13)的控制设备(12)，其中，出于连接每个照明单元(13)的目的，所述控制设备(12)在各自情况下包括由两个电触点(17)形成的触点对(16)，并且电子电流调节电路(21)被配置成在每个触点对(16)处为对应照明单元(13)提供操作电流(18)，其中，所述控制设备(12)被配置成执行如前述权利要求中任一项所述的方法。

10.一种机动车辆(10)，具有包括如权利要求9所述的控制设备(12)的照明装置(11)。