CN105101529B - 用于车辆显示器照明的led驱动器 - Google Patents

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Abstract

一种车辆显示器照明系统包括控制器控制恒定电流源。恒定电流源接收可变电压输入并且将多个恒定电流通道输出至车辆显示器的一个或多个光源。控制器还能够操作用于响应于另一个车辆系统的状况的变化而改变光源的颜色或亮度，从而向使用者提供状况变化的指示。

Description

用于车辆显示器照明的LED驱动器
技术领域
本公开大体上涉及诸如仪表板的车辆显示器，并且更具体地涉及用于车辆显示器的照明系统。
背景技术
诸如轿车、卡车和商务车辆的机动车辆包括多个显示器，该显示器将基本操作信息提供给车辆操作者。在一些示例中，为了提供更高的清晰度并提高在低光照条件下的可见度，利用光源来照亮显示器。光源设置在显示器之后，并且显示器为透明的或半透明的。颜色或者通过使用着色的光源(例如，着色的LED)或者通过将透明或半透明材料染色来添加到照明。
车辆常常依赖于从车载车辆蓄电池或其它功率源汲取的电压来为光源供电并提供照明。某些车辆操作可从车辆功率源大量地汲取，降低可用于提供至光源的电压。在没有其它偏置改变的情况下，电压的下降带来提供至光源的电流中的对应下降。本领域的技术人员应当理解，从光源发出的光的亮度依赖于提供至光源的电流，更高的电流导致更亮的光发射。
因此，利用车辆功率源作为用于照亮车辆显示器的光源的电压源可造成车辆显示器在从功率源汲取的电压由于其它车辆操作而降低时变暗或闪烁。
发明内容
本发明公开了一种车辆显示器，其包括：控制器，其包括控制器串行外围接口(SPI)连接；至少一个恒定电流源，其具有电流源SPI连接，其中，控制器SPI连接通信地联接到电流源SPI连接，至少一个恒定电流源还包括多个输出电流通道，并且至少一个恒定电流源包括连接到可变电压车辆功率源的电压输入；多个光源，其中，光源中的每一个连接到多个输出电流通道中的至少一个，并且其中，控制器包括存储指令的存储器，该指令能够操作用于使控制器响应于来自另一个车辆系统的所接收状况而改变输出电流通道中的至少一个上的输出电流，从而改变对应的光源的亮度和颜色中的至少一个。
本发明还公开了一种用于照亮车辆显示器的方法，该方法包括：在恒定电流源的可变电压输入处接收可变的电压；在恒定电流源的串行外围接口(SPI)连接处接收电流通道控制信号，其中，电流通道控制信号能够操作用于设置在恒定电流源的多个输出电流通道中的每一个上的输出电流量值；在多个恒定电流输出通道中的至少一个上输出恒定电流；以及响应于控制器从另一个车辆系统接收改变的状况而改变输出电流通道中的至少一个上的输出电流，从而改变对应的光源的亮度和颜色中的至少一个。
本发明的这些和其它特征可从下面的说明书和附图最好地理解，以下为简要描述。
附图说明
图1示意性地示出了车辆仪表板。
图2示意性地示出了车辆显示器的侧视图。
图3示意性地示出了用于多个车辆显示器光源的受控亮度布置。
图4示意性地示出了用于多个车辆的备选的受控亮度布置。
图5示出了用于控制用于车辆显示器的光源的亮度和颜色的方法。
具体实施方式
图1示意性地示出了车辆仪表板10。车辆仪表板10包括置于背景标牌50内的三个指示器刻度盘20、30、40。第一指示器刻度盘20为速度计，并且指示车辆当前行驶的速度。第二指示器刻度盘30为燃料表，其指示车辆的燃料箱中剩余的燃料的量。第三指示器刻度盘40可以是任何指示器，例如转速计。
指示器刻度盘20、30、40包括中央标牌22、32、42，其印刷在透明或半透明材料上。在一些示例中，不透明的数字和其它信息可印刷在标牌22、32、42的表面上。光源(图2中示出)设置在背景标牌50之后并且照亮标牌50。在一些情况下，刻度盘标牌22、32、42和背景标牌52为单色半透明材料，并且来自光源的光以该颜色照亮标牌。备选地，来自光源22、32、42的着色的光可被利用，并且着色的光与标牌22、32、42的颜色结合，从而使标牌22、32、42以不同的颜色被照亮。
在仪表板10上还设置有两个按钮60、70，每个按钮包括照亮的表面62、72。按钮60、70可以始终被照亮，或者仅在开启时被照亮。备选地，照亮按钮60、70中的每一个的光源可循环通过各种颜色或亮度，该颜色或亮度指示由按钮60、70控制的车辆系统的切换状态。虽然所示仪表板10包括三个刻度盘20、30、40和两个按钮60、70，但应当理解，可使用任何备选数目的刻度盘和按钮来将信息传达（communicate）给车辆操作者。此外，刻度盘20、30、40和按钮60、70可以根据给定设计的需要以任何方式重新布置。
继续参照图1，图2示出了简化的示例性车辆显示器100的侧视图。简化的示例性车辆显示器100包括刻度盘110和按钮120，刻度盘110和按钮120各自设置在背景标牌130上。刻度盘110由包含在专用光外壳114中的光源112照亮。类似地，按钮120由包含在专用光外壳124中的光源122照亮。第三光源132照亮背景标牌130。
光源112、122、132中的每一个从诸如蓄电池的车辆功率源接收功率。来自车辆功率源的功率通过恒定电流源提供至光源中的每一个，恒定电流源将供应的电压转换为输出电流。单个恒定电流源可包括称为输出通道的多个输出电流，其中输出通道中的每一个将恒定电流提供至光源112、122、132中的每一个。在每个通道上且提供至对应的光源112、122、132的电流输出的量值为可调的并且控制光源112、122、132的亮度。这样，可控制地连接到恒定电流源的控制器可独立地调整每个光源的亮度，并且维持所需的亮度，即使从车辆功率源提供的电压变化。
在图2的所示示例中，照亮按钮120的光源122为多色LED，例如，红/绿/蓝(RGB)LED。多色LED利用三个电流通道，每个电流通道将不同的电流提供至多色LED的对应部分。在实际应用中，多色LED被结构化为各自具有不同的颜色的三个LED，它们全部包含在单个LED封装中。当以变化的亮度照亮颜色时，宽频谱的颜色可由从三色LED发射的光的组合的颜色和亮度形成。因此，从恒定电流源提供至光源122中的三个LED的电流的量值不仅控制亮度，而且也控制发射的光的颜色。提供至多色LED的电流中的变化可造成发射的颜色以及亮度中的变化。
恒定电流源继而通过数据通信链路连接到控制器。在一些示例中，数据通信链路为串行外围接口(SPI)链路。SPI链路允许控制器改变和调整由恒定电流源提供的电流，从而允许维持和控制光源112、122、132的亮度和颜色。控制器与其它车辆系统类似地交接，从而允许控制器改变由光源发射的光的亮度或颜色，以提供简单的二进制开启/关闭切换之外的进一步指示。
以举例的方式，按钮120可以以变化的颜色被照亮，具体取决于对应的系统的状态(全开启、部分开启、关闭等)。变化的颜色或亮度也可指示高优先级的信息或危险情况。在这样的示例中，当满足某个条件时，通过调整多色LED中的对应电流量值，可以以红色照亮对应于高优先级信息的按钮或刻度盘，在其它条件下以不同的颜色照亮。
继续参照图1和图2，图3示出了示例性电路200，其能够将所需量值的恒定电流提供至车辆显示器内或多个车辆显示器中的光源210、212、214、216、218。以举例的方式，图3的电路200可用来控制图1和图2的车辆显示器的照明。
光源210、212、214、216、218中的每一个经由至少一个电流通道230连接到恒定电流源220。恒定电流源220包括多个通道输出232，通道输出232中的每一个将一个对应的恒定电流通道230连接到恒定电流转换电路240。恒定电流转换电路240连接到诸如车辆蓄电池的车辆功率源250。车辆功率源250为恒定电流电路240供电。在一个示例中，恒定电流源为柔性的输入/输出集成电路。
车辆功率源250将可变电压提供至恒定电流转换电路240。换句话讲，由车辆功率源250提供至恒定电流源220的电压取决于其它车辆系统的操作和从功率源250可得的电压的量。所提供的电压将落入一个电压范围内，其中该范围的最大和最小边界由连接到功率源的车辆系统的功率消耗确定。恒定电流转换电路240将可变电压值转换为恒定电流输出，并且将该恒定电流输出至光源210、212、214、216、218。每个电流通道230独立于每个其它电流通道230，并且恒定电流转换电路240能够将唯一的恒定电流值输出至连接的电流通道230中的每一个。
控制器260经由串行外围接口(SPI)连接270连接到恒定电流源220。为了有利于SPI连接270，控制器260包括SPI连接262，并且恒定电流源220包括SPI连接222。控制器260被指定为SPI主机，并且受控的恒定电流电路220为指定的SPI从机。由电流通道230中的每一个输出的电流值由控制器260通过SPI连接270控制。控制连接继而允许控制器260通过控制输出电流来控制光源210、212、214、216、218中的每一个的亮度。
具体参照光源210、212、214、216、218，光源包括红色LED 214、绿色LED 216和蓝色LED 218，红色LED 214、绿色LED 216和蓝色LED 218中的每一个布置为单个多色LED 219。如上所述，从多色LED 219发射的光的具体颜色取决于红色LED 214、绿色LED 216和蓝色LED 218中的每一个的特定亮度。
控制器260与车辆内的其它系统使用任何已知的交接技术交接。由于与其它车辆系统的交接，控制器260可接收并解释车辆内的其它车辆系统的状况和条件。控制器260可接着确定用于多色LED 219的合适的颜色或用于标准LED 210、212的亮度，以将对应的信息传达给车辆操作者。该新亮度或颜色被转换为用于电流通道230的对应的输出电流，电流通道230将电流提供至合适的光源210、212、214、216、218。恒定电流源被控制器260经由SPI连接270告知以给定的电流通道230(或多个通道)上的新电流输出应为什么样的。
这样，控制器260可改变从光源210、212、214、216、218发射的光的外观，以将信息传达给车辆操作者，具体取决于对应的车辆系统的特定状况。
继续参照图3，图4示出了备选的示例性电路300，其能够将所需量值的恒定电流提供至光源310、312、314、416、318。与图3的示例一样，光源310、312、314、316、318中的每一个经由专用电流通道330连接到恒定电流源320。专用恒定电流通道330经由对应于每个恒定电流通道330的通道输出332连接到恒定电流电路340。恒定电流电路340被从诸如蓄电池的车辆功率源350馈送，该功率源将可变电压输出至恒定电流源340。恒定电流源320的操作经由控制器360控制，控制器360经由SPI接口370可控制地联接到恒定电流电路340，其中控制器360和恒定电流源320中的每一个具有对应的SPI连接322、362。
在图4的备选电路300中，第二恒定电流电路380经由SPI连接370连接到控制器360。第二恒定电流源380以雏菊式链接方式离开SPI连接370并且将恒定电流控制输入经由SPI连接382提供至第二恒定电流源380。在另外的备选示例中，附加的恒定电流源可被雏菊式链接（daisy chain），以允许单个控制器360控制两个图示恒定电流源320、380之外的多个恒定电流源。与图3的示例一样，控制器配置为SPI主机，并且恒定电流源320、380中的每一个配置为SPI从机以有利于正确的SPI控制。
第二恒定电流电路380基本上类似于第一恒定电流电路340，并且以类似的方式操作。虽然示出为从相同的功率源350汲取功率，但受益于本公开的本领域的技术人员应理解，恒定电流源320、380中的每一个可从不同的功率源汲取功率，而不需要对设计的显著修改。另外的恒定电流源320、380雏菊式链接到单个控制器360。在一些实际示例中，每个恒定电流源320、380具有可被利用的有限数目的可用电流通道。以举例的方式，柔性的输入/输出集成电路可用作恒定电流源320、380，并且可以被限制到十六个输出通道。通过雏菊式链接恒定电流源，可以利用由单个恒定电流源实现的超出此数目的附加的电流通道。
虽然本文在车辆仪表板的上下文中进行描述，但应当理解，多色LED照明可被应用于任何车辆显示器，并且不限于包含在仪表板中的车辆显示器。
图5示出了由图1-4中所示结构便利化的一般示例性过程400。首先，在“提供输出电流指令”步骤410中，控制器260、360将输出电流指令发送至恒定电流电路220、320、380，限定恒定电流电路220、320的每个电流通道230、330的所需输出电流。所提供的初始输出电流是对应的光源210、212、214、216、218、310、312、314、416、318中的每一个的默认亮度和颜色。控制器260、360也轮询车辆系统以确定需要照明变化的任何车辆系统的状况。在备选系统中，控制器260、360可配置成被动地接收源自其它车辆系统的信息，而不是主动地轮询该信息。
当车辆系统中的一个指示应指示给车辆操作者的诸如按钮切换的状况中的变化时，控制器260、360在“接收状况变化信息”步骤420中接收状况变化信息。根据特定的状况变化信息，控制器260、360确定用于对应的一个或多个光源210、212、214、216、218、310、312、314、416、318的新输出电流指令。在多色LED的示例中，新输出电流指令是从多色LED发出的光的改变。在备选示例中，改变可以是亮度上的变化，以或者突出或者淡化特定的车辆显示器。在“传达新恒定电流指令”步骤430中，控制器260、360接着将新确定的输出电流指令传达至对应的恒定电流电路220、320、380。
在在对应的通道中输出新电流的步骤440中，对应的恒定电流源220、320、380接收新恒定电流指令并且改变对应的通道的恒定电流输出。输出新恒定电流的影响是改变对应的光源210、212、214、216、218、310、312、314、416、318的亮度或颜色，从而引起对照亮的车辆显示器的注意或减少对它的注意。
还应当理解，上述概念中的任一个可单独地或与其它上述概念中的任一个或全部结合使用。虽然已公开了本发明的实施例，但本领域的普通技术人员将认识到，某些修改将落在本发明的范围内。出于此原因，应该研究以下权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种车辆显示器照明系统，包括：
控制器，其包括控制器串行外围接口(SPI)连接；
至少一个恒定电流源，其具有电流源SPI连接，其中，所述控制器SPI连接通信地联接到所述电流源SPI连接，所述至少一个恒定电流源还包括多个输出电流通道，并且所述至少一个恒定电流源包括连接到可变电压车辆功率源的电压输入；
多个光源，其中，所述光源中的每一个连接到所述多个输出电流通道中的至少一个；并且
其中，所述控制器包括存储指令的存储器，所述指令能够操作用以引起所述控制器响应于来自另一个车辆系统的所接收状况而改变所述输出电流通道中至少一个上的输出电流，由此改变对应的光源的亮度和颜色中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的车辆显示器照明系统，其中，所述多个光源中的至少一个为多色LED，并且其中，所述多色LED经由至少三个输出电流通道连接到所述恒定电流源。
3.根据权利要求2所述的车辆显示器照明系统，其中，所述至少一个恒定电流源包括两个或更多个恒定电流源，并且其中，所述恒定电流源中的每一个可控制地联接到所述控制器SPI连接。
4.根据权利要求3所述的车辆显示器照明系统，其中，所述恒定电流源中的每一个雏菊式链接到单个控制器SPI连接输出。
5.根据权利要求1所述的车辆显示器照明系统，其中，所述可变电压车辆功率源为车辆蓄电池。
6.根据权利要求1所述的车辆显示器照明系统，其中，所述多个光源中的至少一个设置在车辆仪表板内。
7.根据权利要求1所述的车辆显示器照明系统，其中，所述控制器指定为SPI主装置，并且所述至少一个恒定电流源中的每一个指定为从SPI装置。
8.一种用于照亮车辆显示器的方法，包括：
在恒定电流源的可变电压输入处接收可变电压；
在所述恒定电流源的串行外围接口(SPI)连接处接收电流通道控制信号，其中，所述电流通道控制信号能够操作用于设置在所述恒定电流源的多个输出电流通道中的每一个上的输出电流量值，提供了控制器，该控制器包括控制器串行外围接口(SPI)连接，其中，所述控制器SPI连接通信地联接到所述电流源SPI连接；
输出在多个恒定电流输出通道中的至少一个上的恒定电流；以及
响应于所述控制器从另一个车辆系统接收改变的状况而改变在所述输出电流通道中的至少一个上的输出电流，从而改变对应的光源的亮度和颜色中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，响应于所述控制器从另一个车辆系统接收改变的状况而改变在所述输出电流通道中的至少一个上的输出电流从而改变对应的光源的亮度和颜色中的至少一个包括改变将电流提供至多色光源的至少一个电流通道的输出。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，响应于所述控制器从另一个车辆系统接收改变的状况而改变在所述输出电流通道中的至少一个上的输出电流从而改变对应的光源的亮度和颜色中的至少一个包括改变将电流提供至单色光源的单个电流通道的输出。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述恒定电流源的串行外围接口(SPI)连接处接收电流通道控制信号还包括在多个恒定电流源中的每一个处接收来自所述控制器的电流通道控制信号输出。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多个恒定电流源中的每一个雏菊式链接至所述控制器的SPI连接的输出。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，在恒定电流源的可变电压输入处接收可变电压包括接收在一电压范围内的非零电压，并且其中，所述接收的电压随时间推移而变化。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述恒定电流通道中的每一个上的电流输出为恒定的并且独立于所述电压输入。
15.根据权利要求8所述的方法，其中，响应于所述控制器从另一个车辆系统接收改变的状况而改变在所述输出电流通道中的至少一个上的输出电流从而改变对应的光源的亮度和颜色中的至少一个包括通过改变对应的车辆显示器的照明而将车辆系统的状况变化通知给车辆操作者。
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