CN104214629B - 用于车辆的照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的照明装置，包括：大量发光二极管；串接电阻，其将大量发光二极管与电源连接；以及控制单元，控制单元被配置用于：借助脉冲宽度调制PWM来控制发光二极管，在一个周期内相继发出用于发光二极管的PWM控制信号，以及改变用于发光二极管的PWM控制信号的脉冲宽度。

Description

用于车辆的照明装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的照明装置以及一种控制用于车辆的照明装置的方法。
背景技术
在现代机动车中，氛围照明(内部空间照明)已借助发光二极管(LED)得到应用。这样的照明通过能够发射多色光的照明装置来实现。在这样的照明装置中，在电路板上以如下方式布置有一个或多个不同色的LED(发光二极管)，即：通过照明的不同强度构成混色。在此，照明的不同强度通过各个LED不同的馈电来引发。
这样的多色的LED的示例是所谓的红绿蓝(RGB)LED。在RGB-LED中，将不同的芯片布置在一个壳体中。当供电通过固定的电压(例如车载电源电压)来实现时，通过LED或芯片的电流在通过应用串接电阻的情况下来界定。附加地，每个单个芯片的亮度可以通过对供电电压的脉冲宽度调制(PWM)而被调节。
图1示出依照现有技术的照明装置的构型。照明装置包括三个LED71、72和73。另外，照明装置包括用于每个LED71、72和73的串接电阻61、62和63。串接电阻将供电电压与LED的正向电压匹配。另外，照明装置包括微型控制器80、开关81、82和83。通过接通和关断开关81、82和83，供电电压可以通过脉冲宽度调制针对每个LED来调制。
在现代氛围照明中，亮度的匹配通过与在一个且为同一电路板上的RGB-LED自身处的LED驱动器相组合的微型控制器发生。在这种情况下，RGB照明电路板是指完整(vollwertig)的控制装置。在正常情况下，多个这样的照明电路板位于一辆汽车中(最多至45块)。在有些车辆中，电路板通过数据总线(例如LIN(本地互联网络))彼此连接。这实现了各个电路板个性化的响应，从而各个电路板能够依赖于行驶状况改变其颜色和/或强度。
图2示出根据现有技术的LED71、72和73的PWM控制方案。通过在图2中所示的PWM控制方案产生了混色。对于LED的PWM控制信号在PWM周期的起始处开始，并且具有不同的时间长度。
由于有大量构造到现代车辆中的LED，所以电路板的尺寸起到决定性作用。特别是电路板应当尽可能小地设定尺寸。这也具有进一步成本高效的目的。
发明内容
本发明基于如下任务，即：提供用于车辆的小而成本低廉的照明装置。本发明的另一任务在于，提供一种照明装置，该照明装置可以使所发射的光的亮度不依赖于所调整出的颜色地保持恒定。
该任务通过具有权利要求1特征的装置和具有权利要求11特征的方法来解决。具有优点的实施方式在从属权利要求中加以介绍。
根据一实施方式，用于车辆的照明装置包括：多个发光二极管；串接电阻，其将多个发光二极管与电源连接；以及控制单元，控制单元被配置用于：借助脉冲宽度调制来控制发光二极管，在一个周期内相继发出用于发光二极管的PWM控制信号，以及改变用于发光二极管的PWM控制信号的脉冲宽度。通过对于多个发光二极管应用仅一个串接电阻，照明装置的尺寸可以保持得很小。此外，可以通过在一个周期内相继发出用于发光二极管的PWM-控制信号以及改变用于发光二极管的PWM控制信号的脉冲宽度的方式，而同样仅凭借一个串接电阻不依赖于所调整出的颜色地使亮度保持恒定。
例如发光二极管、串接电阻和控制单元布置在一个电路板上。与之相应地，照明装置节约空间地布置在一单独构件中。
根据本发明具有优点的实施方式，将该照明装置用在汽车内部空间中。
根据本发明的另一具有优点的实施方式，发光二极管分别发出不同颜色并且具有不同的正向电压。这对于例如RGB-LED来说是这种情况。
根据本发明的另一具有优点的实施方式，对用于所述发光二极管的所述PWM控制信号的脉冲宽度关于所述周期的整个时间长度进行调整，所述发光二极管具有最小的最大亮度。在RGB-LED中，蓝色LED例如是具有最小的最大亮度的LED。
根据本发明的另一实施方式，发出不同颜色的发光二极管的脉冲宽度的总和小于仅要发出一种颜色的情况下的周期。由此，不同颜色的亮度可以保持相同。这也实现了更好的颜色分辨率。
根据本发明的另一实施方式，PWM控制信号的频率是恒定的。这也有助于照明装置的简单的结构形式。
根据本发明的另一具有优点的实施方式，每三个发光二极管布置在一个电路板上。这对于例如RGB-LED来说是这种情况。
根据本发明的另一具有优点的实施方式，多个发光二极管被分成多个组。这些组通过数据总线相连接。与之相应地，发光二极管的每个组可以被单独驱控，以便例如表现出个性化的颜色和/或亮度。同样地，所有的组也可以被共同驱控。
根据本发明的另一实施方式，提供一种用来控制用于车辆的照明装置的方法，其中，照明装置包括：多个发光二极管；串接电阻，串接电阻将多个发光二极管与电源连接起来；以及控制单元，控制单元被配置用于：借助脉冲宽度调制来控制发光二极管。所述方法包括如下步骤：在一个周期内相继发出用于发光二极管的PWM控制信号，以及改变用于发光二极管的PWM控制信号的脉冲宽度。
附图说明
图1示意地示出根据现有技术的照明装置。
图2示意地示出根据现有技术的照明装置的PWM控制件。
图3示出根据本发明的实施方式的、用于车辆的照明装置。
图4示出根据本发明的实施方式的PWM控制信号。
图5示出根据本发明的实施方式的、用来控制车辆中的照明装置的方法。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本发明的优选实施方式。但要注意的是：下面的说明仅包含示例，并且不应受局限地视为本发明。
图3示意地示出根据本发明的实施方式的用于车辆的照明装置。该照明装置包括三个发光二极管21、22和23。发光二极管21例如是蓝色LED，发光二极管22例如是红色LED，并且发光二极管23例如是绿色LED。另外，该照明装置包括串接电阻，该串接电阻将大量发光二极管与电源连接。电源例如可以是车载电源的车辆电池，该车辆电池提供12V的电压。
另外，照明装置包括控制单元30。控制单元30被供给电池电压Vbat。所述电压供给通过极性反转保护件50进行。另外，控制单元与LIN总线连接。通过LIN总线，控制单元获得例如对于要由照明装置发出的光的亮度和/或颜色的调整值。另外，控制单元与接地GND连接。
控制单元30借助脉冲宽度调制(PWM)来控制发光二极管21、22和23。为此，控制单元30包括开关31、32和33。优选的是，开关31、32和33构造为半导体开关，例如金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)。
控制单元30例如构造为微型控制器(μC)，以便实现照明装置紧凑的结构形式。为了相同目的，发光二极管21、22和23以及串接电阻10和控制单元布置在一个电路板上。
特别地，照明装置30可以用于车辆的内部空间照明。在这种情况下，可以将大量照明装置布置在车辆内部空间中并且借助LIN总线加以个性化控制。
本发明实现了对于全部三个发光二极管21、22和23应用一个串接电阻，而取代了如常见那样对于每个LED应用一个串接电阻(参见图1)。
对于车辆中的氛围照明而言一个重要方面是不依赖于所调整出的颜色地规定恒定的亮度。在电流相同的情况下，蓝色LED21最不亮地发光，并且由此表现为最糟情况。每种其他产生的颜色在相同电流下更亮地发光或者以较小的电流同样程度的发光。因此，对于所有发光二极管应用唯一的串接电阻对PWM控制产生效果。特别是仅在对于每个发光二极管分别应用一个串接电阻时，能同时接通PWM控制信号，这是因为各个发光二极管的正向电压进而还有发光二极管中的电压降是不同的。
基于上面介绍的电流与亮度之间的关系，所述照明装置对于发光二极管以具有最小的最大亮度或最大正向电压来设计。这例如可以是蓝色LED。
图4示出发光二极管21、22、23的PWM控制件。特别地，图4示出对于各个LED而言PWM控制信号的时间分布。在图4中，落到X轴上的100％相当于PWM周期(PWM-Takt)或者说周期的长度。这样的周期的时间长度可以例如为0.1毫秒。其他百分数表示发光二极管在一个PWM周期内被驱控多长时间。特别是百分比表明了PWM控制信号的占空比。占空比被定义为脉冲时间除以周期时长的商数。
通过照明装置根据蓝色LED来设计的方式，照明装置的最大亮度通过对蓝色LED的100％驱控来限定。对于每种其他颜色(混色)，蓝色LED的脉冲宽度降低，并且其他LED的脉冲宽度提高。基于恒定的亮度要求，LED(红、绿、蓝)的各脉冲宽度的总量总是小于100％。
另外，图4示出对二极管21、22、23相继加以驱控。特别是用于发光二极管21、22、23的PWM控制信号并不叠加。当PWM控制信号相继开始时，蓝色LED(其根据最糟情况设计)的串接电阻在混色的情况下同样用于其他LED。因为用于三个LED的总电流总是小于最糟情况(蓝色LED占100％地被驱控)，所以所留下的电阻的最大消耗功率不需要被匹配(扩大)。这里的最大消耗功率同样出现在最糟情况时。由此，为蓝色LED设定的相同的电阻可以被用于所有三个LED。由此，不仅可以降低成本(电阻、配件、AOI(自动光学检测)测试等)，而且首要地可以减小电路板上所需的结构空间。因为照明电路板自然非常小(例如8mm×11mm)，除了降低成本外，这是决定性的优点。
另外，本发明的照明装置的长处在于，PWM控制动态地执行。特别是可以动态地改变用于发光二极管的PWM控制信号的脉冲宽度。脉冲宽度仅以如下方式加以限制，即：实现恒定的亮度。特别地，没有为各个LED分配周期内确定的时间段。由此可以实现照明装置较大程度的机动性并且呈现更多的色数。特别是在不同的PWM周期里，脉冲宽度可以任意改变。
图5示意地示出用来控制用于车辆的照明装置的方法。照明装置包括：大量发光二极管；串接电阻，该串接电阻将大量发光二极管与电源连接；以及控制单元，该控制单元被配置用于借助脉冲宽度调制来控制发光二极管。特别地，所述方法包括用于在一个周期内相继发出用于发光二极管的PWM控制信号的步骤S1。另外，该方法包括用于改变用于发光二极管的PWM控制信号的脉冲宽度的步骤S2。
在前面的说明书中，照明装置作为车辆(特别是机动车)的部件得到介绍。但可以看到：根据本发明的装置的方案同样可以用在其他环境中，其中，需要以不同颜色和恒定亮度来进行照明。
特别地，专业人士发现：本发明的所述装置和方法的不同修改方案和变动方案可以在不离开本发明范围的情况下来实施。
另外，本发明参照确定的示例得到介绍，但这些示例应当仅用于更好地理解本发明，并且不应限制本发明。专业人士同样马上发现：元件的大量不同组合可以用于实施本发明。因此，本发明的范围通过下面的权利要求表明特征。

Claims (8)

1.一种用于车辆的照明装置，包括：
多个发光二极管(21、22、23)；
串接电阻(10)，所述串接电阻(10)将所述多个发光二极管与电源连接；
以及控制单元(30)，所述控制单元(30)被配置成：利用脉冲宽度调制PWM来控制所述发光二极管，在一个周期内相继发出用于所述发光二极管的PWM控制信号，以及改变用于所述发光二极管的所述PWM控制信号的脉冲宽度，
其中，所述发光二极管分别发出不同颜色并且具有不同的正向电压，
当在所述多个发光二极管之中的仅具有最小的最大亮度的发光二极管在所述周期内发光时，所述周期的整个时间长度等于所述具有最小的最大亮度的发光二极管的所述PWM控制信号的基准脉冲宽度，并且
发出不同颜色的所述发光二极管的脉冲宽度的总和小于当仅具有最小的最大亮度的所述发光二极管发光时的所述周期，
为具有最小的最大亮度的所述发光二极管设计的电阻被设定为与所述多个发光二极管连接的所述串接电阻，
一个串接电阻应用于所述多个发光二极管。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述发光二极管(21、22、23)、所述串接电阻(10)和所述控制单元(30)布置在一个电路板上。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中，所述照明装置被用在车辆内部空间中。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中，通过对所述PWM控制信号的脉冲宽度的匹配，改变所发出的光的亮度。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述PWM控制信号的频率是恒定的。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中，每三个所述发光二极管布置在一个电路板上。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述多个发光二极管被分成多个组，该多个组通过数据总线来连接。
8.一种控制用于车辆的照明装置的方法，其中，所述照明装置包括：多个发光二极管；串接电阻，所述串接电阻将所述多个发光二极管与电源连接；以及控制单元，所述控制单元被配置成：利用脉冲宽度调制PWM来控制所述发光二极管，其中，所述方法包括：
在一个周期内相继发出用于所述发光二极管的PWM控制信号(S1)；以及
改变用于所述发光二极管的所述PWM控制信号的脉冲宽度(S2)，
其中，所述发光二极管分别发出不同颜色并且具有不同的正向电压，
当在所述多个发光二极管之中的仅具有最小的最大亮度的发光二极管在所述周期内发光时，所述周期的整个时间长度等于所述具有最小的最大亮度的发光二极管的所述PWM控制信号的基准脉冲宽度，并且
发出不同颜色的所述发光二极管的脉冲宽度的总和小于当仅具有最小的最大亮度的所述发光二极管发光时的所述周期，
为具有最小的最大亮度的所述发光二极管设计的电阻被设定为与所述多个发光二极管连接的所述串接电阻，
一个串接电阻应用于所述多个发光二极管。
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Granted publication date: 20190423