DE102018118876A1

DE102018118876A1 - Verfahren und Mittel zum Einstellen einer Stromquelle für ein Leuchtdiodenfeld

Info

Publication number: DE102018118876A1
Application number: DE102018118876.5A
Authority: DE
Inventors: Dieter Nietfeld
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2020-02-06
Also published as: WO2020025398A1; CN112534966A; US11184966B2; US20210160987A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Leuchtdiodenfeld aus Leuchtdioden (LED), wobei jede Leuchtdiode (LED) mittels eines steuerbaren Schalters ein- und ausschaltbar ist, und mit einer Stromquelle (Q) zur Versorgung des Leuchtdiodenfeldes mit Strom, wobei
- die Anordnung eine Schnittstelle (IF) aufweist, an der ein Eingangssignal mit Bildinformationen zu einem Bild, das mit dem Leuchtdiodenfeld darstellbar ist, anlegbar ist und die Schnittstelle (IF) das Eingangssignal in digitale Signale (CLK, DATA, ENA, LD) wandelt, in dem Informationen zum Ein- und Ausschalten der steuerbaren Schalter enthalten ist, und
- die Anordnung einen Zähler (COUNTER) aufweist, mittels dem erfassbar ist, wie viele Schalter in einem Takt geschlossen sind oder zu schließen sind, und
- in Abhängigkeit von dem Zählerstand der von der Stromquelle (Q) gelieferte Strom steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Mittel zum Einstellen einer Stromquelle für ein Leuchtdiodenfeld.
Aus dem Dokument DE 10 2010 060 857 A1 sind ein Verfahren und Mittel zum Einstellen einer Stromquelle zur Versorgung eines Leuchtdiodenfeldes bekannt. Ein Leuchtdiodenfeld, dass mit der in dem Dokument DE 10 2010 060 857 A1 genannten Stromversorgung mit elektrischer Energie versorgt wurde hatte üblicherweise eine Anzahl von bis zu 20 Leuchtdioden, die zum Teil unterschiedliche Flussspannungen hatten, was bei gleichem Strom zu Unterschieden in der Helligkeit der Leuchtdioden führte. Es ist aber zum Erhalt eines homogenen Erscheinungsbildes des Leuchtdiodenfeldes von Bedeutung, dass alle Leuchtdioden des Leuchtdiodenfeldes einen gleichen Helligkeitseindruck bei einem Betrachter hinterlassen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde eine PWM benutzt. Mit dieser PWM wurden Schalter in Reihe zu den LEDs eingeschaltet und ausgeschaltet, so dass die mittlere Helligkeit der Leuchtdioden gleich ist. In Folge der PWM-Steuerung der Helligkeit der Leuchtdioden, schwankt der Strom, der von dem Leuchtdiodenfeld zur Erzielung der gewünschten Helligkeit notwendig ist. Eine Stromquelle zur Versorgung des Leuchtdiodenfeldes muss daher laufend in Abhängigkeit der eingeschalteten Leuchtdioden eingestellt werden.
In neueren Anwendungen werden Leuchtdiodenfelder mit deutlich mehr Leuchtdioden verwendet. So sind Leuchtdiodenfelder mit mehr als tausend Leuchtdioden keine Seltenheit mehr. Bei einer so hohen Anzahl von Leuchtdioden ist der Einfluss einer einzelnen Leuchtdiode auf den Helligkeitseindruck des Leuchtdiodenfeldes von untergeordneter Bedeutung. Eine aufwändige PWM-Steuerung der Helligkeit jeder einzelnen Leuchtdiode kann daher entfallen. Der gleichmäßige Helligkeitseindruck wird durch die Vielzahl der Leuchtdioden sichergestellt.
Werden die Leuchtdiodenfelder in einem Heckbereich eines Kraftfahrzeugs betrieben, ist das mit geringeren Strömen möglich, als bei der Verwendung im Frontbereich. Leuchdioden, die mit geringen Strömen betrieben werden, weisen einen deutlich höheren differentiellen Widerstand auf. Aufgrund des höheren differentiellen Widerstands wirken sich zudem Unterschiede der Flussspannungen der Leuchtdioden eines solchen Leuchtdiodenfeldes wesentlich geringer aus als bei Leuchtdioden, die mit höheren Strömen von zum Beispiel 3 A betrieben werden.
Dafür werden die heute bekannten Leuchtdiodenfelder in Kraftfahrzeugen nicht nur für die Bereitstellung einer Leuchte mit einer Funktion verwendet. Es ist durchaus üblich, dass die Leuchtdiodenfelder Teile von sogenannten Kombi-Leuchten sind, die bei einem Kfz mehrere Beleuchtungsfunktionen übernehmen. Für die verschiedenen Funktionen eines Leuchtdiodenfeldes zum Beispiel als Positionsleuchte, Blinker, Bremsleuchte, Nebelschlussleuchte o.a. ist es üblich, Leuchtdioden des Leuchtdiodenfeldes individuell ein- und auszuschalten. So können mit dem Leuchtdiodenfeld auch Symbole dargestellt werden.
Es bleibt also auch bei den neueren, größeren Leuchtdiodenfelder grundsätzlich notwendig, Leuchtdioden individuell ein- und ausschalten zu können. Dementsprechend ist es auch bei den neueren, größeren Leuchtdiodenfeldern sinnvoll, den Strom zur Versorgung des Leuchtdiodenfeldes einstellen zu können, der dann zu der erforderlichen Helligkeit des Leuchtdiodenfeldes führt.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein einfaches Verfahren zum Einstellen einer Stromquelle zur Versorgung eines Leuchtdiodenfeldes vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

- dass die Anordnung eine Schnittstelle aufweist, an der ein Eingangssignal mit Bildinformationen zu einem Bild, das mit dem Leuchtdiodenfeld darstellbar ist, anlegbar ist und die Schnittstelle das Eingangssignal in digitale Signale wandelt, in dem Informationen zum Ein- und Ausschalten der steuerbaren Schalter enthalten ist, und
- dass die Anordnung einen Zähler aufweist, mittels dem erfassbar ist, wie viele Schalter in einem Takt geschlossen sind oder zu schließen sind, und
- dass in Abhängigkeit von dem Zählerstand der von der Stromquelle gelieferte Strom steuerbar ist.

Das Eingangssignal mit Bildinformationen gibt vor, welche Leuchtdiode des Leuchtdiodenfeldes eingeschaltet oder ausgeschaltet sein soll. Das Bild, dass in diesen Informationen enthalten ist, kann vorgeben, dass alle oder nur ein Teil der Leuchtdioden eingeschaltet sein sollen. Sollen nur ein Teil der Leuchtdioden des Leuchtdiodenfeldes eingeschaltet sein, können diese Leuchtdioden in einem zusammenhängenden Bereich des Leuchtdiodenfeldes vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass die Bildinformationen vorgeben, dass durch das Leuchtdiodenfeld ein Muster dargestellt wird und dazu besonders ausgewählte Leuchtdioden eingeschaltet werden.
Das Eingangssignal könnte ein Videosignal, zum Beispiel ein RGB-Signal oder Monochromsignal sein. Die Schnittstelle kann dementsprechend eine Videoschnittstelle sein. Es ist aber auch möglich, dass die Schnittstelle eine SPI (Serial Peripheral Interface) ist.
Der Zähler kann ein digitaler Zähler sein, der einen Zählerstand digital bereitstellt.
Vorzugsweise ist dem Zähler ein Register nachgeschaltet, in das der Zählerstand übertragbar ist und aus dem der Zählerstand abrufbar ist. Der Zählerstand kann solange für einen Abruf in dem Register bereitstehen, bis der Inhalt des Registers überschrieben wird. Der Zähler kann nach einem Übertragen des Zählerstandes in das Register zurückgesetzt werden und für einen neuen Zählvorgang zur Verfügung stehen.
Eine erfindungsgemäße Anordnung kann einen Digital-Analog-Umsetzer aufweisen, um den Zählerstand in ein analoges Signal zum Steuern der Stromquelle umzusetzen. Der Digital-Analog-Umsetzer kann dazu mit dem Zähler oder mit dem Zähler nachgeschalteten Register verbunden sein.
Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße Anordnung ein Mittel zum Einstellen der Schalter auf. Das Mittel zum Einstellen der Schalter kann ein erstes Register aufweisen, in das die Schaltzustände der Schalter eingetragen werden können. Das erste Register kann mittelbar oder unmittelbar mit den Steuereingängen der steuerbaren Schalter verbunden sein. Die Schalter können dadurch entsprechend des Registerinhalts eingeschaltet oder ausgeschaltet werden oder ihren Zustand beibehalten.
Das Mittel zum Einstellen der Schalter weist vorzugweise ein zweites Register auf, das mit der Schnittstelle und dem ersten Register verbunden ist.
Die digitalen Signale der Schnittstelle können ein Ein- und Ausschaltsignal umfassen, in dem die Schaltzustände der Leuchtdioden angegeben sind, die von den Leuchtdioden einzunehmen sind.
Die digitalen Signale der Schnittstelle können ein einen Takt vorgebendes Taktsignal umfassen.
In dem Ein- und Ausschaltsignal können nacheinander oder seriell die Schaltzustände übertragen werden, die die Schalter einnehmen sollen.
Der Zähler kann ausgehend von einem Ausgangswert inkrementiert oder dekrementiert werden, wenn das Ein- und Ausschaltsignal den Schaltzustand „eingeschaltet“ oder den Schaltzustand „ausgeschaltet“ einer Leuchtdiode anzeigt.
Der Zähler kann ausgehend von einem Ausgangswert nur inkrementiert oder dekrementiert werden, wenn das Ein- und Ausschaltsignal den Schaltzustand „eingeschaltet“ oder den Schaltzustand „ausgeschaltet“ einer Leuchtdiode anzeigt.
Das zweite Register des Mittels zum Einstellen der Schalter kann ein Schieberegister sein, in das aus dem Ein- und Ausschaltsignal in das Schieberegister nacheinander oder seriell die Schaltzustände übertragbar sind, die die Schalter einnehmen sollen.
Die digitalen Signale können ein Übernahmesignal umfassen, bei dessen Anliegen der aktuelle Zählerstand in das Register des Zählers übertragbar ist und/oder bei dessen Anliegen der Inhalt des zweiten Registers in das erste Register zu übertragen ist.
Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung

Die Erfindungsgemäße Anordnung dient der Ansteuerung der Leuchtdioden LEDs eines Leuchtdiodenfeldes.
Die in der 1 dargestellte erfindungsgemäße Anordnung weist eine Schnittstelle auf, an die ein Bildinformationen enthaltendes Eingangssignal angelegt werden kann. Die Schnittstelle wandelt das Eingangssignal in digitale Signale um, welche ein Ein- und Ausschaltsignal DATA, ein Übernahmesignal LD und ein Taktsignal CLK umfassen. Ferner kann ein Aktivierungs- und Deaktivierungssignal ENA vorgesehen sein, welches für das Beispiel aber keine besondere Bedeutung hat.
Die digitalen Signale werden einem Mittel zum Einstellen der Schalter SR/LATCH zugeführt, dass ein erstes Register und ein zweites Register aufweist, dass ein Schieberegister ist. In das Schieberegister werden nacheinander die in dem Ein- und Ausschaltsignal DATA codierten Schaltzustände eingetragen, die die Leuchtdioden LEDs einnehmen sollen.
Sobald es im Übernahmesignal LD angezeigt wird, wird der Inhalt des Schieberegisters in das erste Register übertragen. Das erste Register ist mit Steuereingängen von steuerbaren Schaltern des Leuchtdiodenfeldes verbunden, mit denen die Leuchtdioden LEDs einzeln ein- oder ausgeschaltet werden können. Das in dem ersten Register bereitgestellte Datenwort entspricht dann dem Schaltzustand der Leuchtdioden.
Das Ein- und Ausschaltsignal DATA mit den darin codierten Schaltzuständen wird auch seriell an den Zähler übertragen. Der Zähler inkrementiert ausgehend von einem Ausgangswert, vorzugsweise Null, sobald ein Einschaltsignal übertragen wird. Sobald das Übernahmesignal LD anzeigt, dass der Inhalt des Schiebregisters in das erste Register übertragen werden soll, wird der Zählerstand des Zählers in ein dem Zähler nachgeschaltetes Register übertragen und der Zähler auf den Ausgangswert zurückgesetzt. Der übertragene Zählerstand steht dann in dem Register für einen Abruf bereit.
Das dem Zähler nachgeschaltete Register ist mit einem Digital-Analog-Umsetzer R2R verbunden. Dieser überträgt den digitalen Zählerstand in ein analoges Signal, welches dem Zählerstand entspricht. Dieses analoge Signal wird einer Stromquelle als Führungsgröße REF zugeführt und die Stromquelle wird so geregelt, dass sie den durch die Führungsgröße vorgegebenen Strom einstellt, um die an die Stromquelle angeschlossenen Leuchtdioden LEDs des Leuchtdiodenfeldes mit Strom zu versorgen.
Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist sichergestellt, dass die Stromquelle stets den Strom liefert, der für das ordnungsgemäße Betreiben der Leuchtdioden des Leuchtdiodenfeldes benötigt wird.
Bezugszeichenliste

IF: Schnittstelle
CLK: Taktsignal
DATA: Ein- und Ausschaltsignal
ENA: Aktivierungssignal
LD: Übernahmesignal
SR/LATCH: Mittel zum Einstellen der Schalter
n: Anzahl der Leuchtdioden
LEDs: Leuchtdioden des Leuchtdiodenfeldes
COUNTER: Zähler
m: Zählerstand
R2R: Digital-Analog-Umsetzer
REF: Führungsgröße
Q: Stromquelle

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

DE 102010060857 A1 [0002]

Claims

Anordnung mit einem Leuchtdiodenfeld aus Leuchtdioden (LED), wobei jede Leuchtdiode (LED) mittels eines steuerbaren Schalters ein- und ausschaltbar ist, und mit einer Stromquelle (Q) zur Versorgung des Leuchtdiodenfeldes mit Strom, dadurch gekennzeichnet, - dass die Anordnung eine Schnittstelle (IF) aufweist, an der ein Eingangssignal mit Bildinformationen zu einem Bild, das mit dem Leuchtdiodenfeld darstellbar ist, anlegbar ist und die Schnittstelle (IF) das Eingangssignal in digitale Signale (CLK, DATA, ENA, LD) wandelt, in dem Informationen zum Ein- und Ausschalten der steuerbaren Schalter enthalten ist, und - dass die Anordnung einen Zähler (COUNTER) aufweist, mittels dem erfassbar ist, wie viele Schalter in einem Takt geschlossen sind oder zu schließen sind, und - dass in Abhängigkeit von dem Zählerstand der von der Stromquelle (Q) gelieferte Strom steuerbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähler (COUNTER) ein digitaler Zähler ist, der einen Zählerstand digital bereitstellt.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Zähler ein Register angeschlossen ist, in das der Zählerstand übertragbar ist und aus dem der Zählerstand abrufbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen Digital-Analog-Umsetzer (R2) aufweist, um den Zählerstand in ein analoges Signal zum Steuern der Stromquelle (Q) umzusetzen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung ein Mittel zum Einstellen (SR/LATCH) der Schalter aufweist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Einstellen (SR/LATCH) der Schalter ein erstes Register aufweist, in das die Schaltzustände der Schalter eintragbar sind.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Register mittelbar oder unmittelbar mit den Steuereingängen der steuerbaren Schalter verbunden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Einstellen (SR/LATCH) der Schalter ein zweites Register umfasst, das mit der Schnittstelle und dem ersten Register verbunden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Signale der Schnittstelle (IF) ein Ein- und Ausschaltsignal (DATA) umfassen, wobei die Schaltzustände der Leuchtdioden (LED) angegeben sind, die von den Leuchtdioden einzunehmen sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Signale der Schnittstelle ein einen Takt vorgebendes Taktsignal (CLK) umfassen.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ein- und Ausschaltsignal (DATA) nacheinander die Schaltzustände übertragbar sind, die die Schalter einnehmen sollen.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähler (COUNTER) ausgehend von einem Ausgangswert inkrementiert oder dekrementiert, wenn das Ein- und Ausschaltsignal den Schaltzustand „eingeschaltet“ oder den Schaltzustand „ausgeschaltet“ einer Leuchtdiode anzeigt, oder nur inkrementiert, wenn das Ein- und Ausschaltsignal den Schaltzustand „eingeschaltet“ anzeigt, oder dekrementiert, wenn das Ein- und Ausschaltsignal den Schaltzustand den Schaltzustand „ausgeschaltet“ anzeigt.
Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Register des Mittels zum Einstellen (SR/LATCH) der Schalter ein Schieberegister ist, in das aus dem Ein- und Ausschaltsignal in das Schieberegister nacheinander die Schaltzustände übertragbar sind, die die Schalter einnehmen sollen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Signale ein Übernahmesignal (LD) umfassen, bei dessen Anliegen der aktuelle Zählerstand in das Register des Zählers übertragbar ist und/oder bei dessen Anliegen der Inhalt des zweiten Registers in das erste Register zu übertragen ist.