CN110234539B - 用于控制用于机动车辆的内部照明的光源矩阵的装置 - Google Patents
用于控制用于机动车辆的内部照明的光源矩阵的装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种用于控制发光模块的光源阵列的装置,该发光模块用于对机动车辆乘客室的内部进行照明。所述装置包括中央单元,该中央单元被配置成接收用以激活乘客室的多个预设照明功能中的一个的指令,并且功能性地连接到多个控制装置,所述多个控制装置中的每一个都被配置成控制所述光源阵列中的一组光源的激活。中央单元被配置成选择所述光源阵列中的要被激活的多个光源以执行所述照明功能,并且将所述指令发送给所述控制装置以控制所选择的所述光源的激活。
Description
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的照明系统。本发明具体地涉及一种用于对 机动车辆的乘客室的内部进行照明的系统。
背景技术
发光二极管(LED)是一种当电流通过时能够发光的电子元件。由LED 发射的光强度通常取决于流过该LED的电流的幅度。尤其是,LED由电流 幅度阈值来表征。该最大正向电流通常随着温度的升高而减小。同样,当 LED发光时,在该LED端子两端观察到等于该LED正向电压的电压降。在 机动车辆领域,LED技术被越来越多地用于各种发光信号指示解决方案。 LED用于产生照明功能,例如日间行车灯、信号灯等。还已经提出了使用 LED技术来产生用于照亮机动车辆的乘客室的系统。如已知的,这种系统 包括顶蓬灯和阅读灯。典型地,在顶蓬灯的情况下,例如可以激活照亮驾 驶员侧的灯,并且单独地激活照亮乘客侧的灯。为了减少生产所有所需发 光功能所必需的照明装置的数量,已经提出了使用至少一个包含LED的矩 阵。该矩阵被配置成根据其操作模式产生多个功能,包括阅读灯功能、左 /右顶蓬灯功能等。这使得有可能使用单个发光装置,而不是每一个功能使 用一个特定装置。
然而,考虑到在这种矩阵中涉及的大量光源和在机动车辆的乘客室内 部可能需要的大量发光功能,控制光源并驱动所述光源的电力供给需要复 杂的电子系统,该电子系统维护可能特别地被证明是复杂的。
发明内容
本发明的目的是减轻由现有技术所引起的问题中的至少一个。更确切 地,本发明的目的是便于控制光源矩阵,该光源矩阵用于在机动车辆的乘 客室内产生多个异种发光功能。
本发明的一个主题是一种用于控制发光模块的光源矩阵的装置,所述 发光模块用于对机动车辆的乘客室的内部进行照明。所述控制装置值得注 意的是:所述控制装置包括中央单元,所述中央单元被配置成接收用以激 活用于对所述乘客室进行照明的多个预设功能中的一个的指令。中央单元 功能性地连接到多个指令装置,所述多个指令装置中的每一个都被配置成 控制所述光源矩阵中的一组光源的激活。中央单元被配置成选择所述光源 矩阵中的要被激活以产生所述照明功能的多个光源,并且将所述指令发送 给所述指令装置以控制所选择的光源的激活。
优选地,中央单元可以包括微控制器元件、和用于接收和发送数据的 装置。
中央单元可以优选地包括存储元件,所述存储元件存储或含有结构化 数据,所述结构化数据将用于激活照明功能的每一个指令与所述光源矩阵 中要被激活以产生所述照明功能的预设的一组光源相关联。
可替换地或另外地,中央单元可以优选地被配置成确定所述光源矩阵 中要激活以产生所述照明功能的一组光源。
激活指令可以优选地包括用于要被发射的光的颜色或色温的设定点、 多个坐标和/或光强度设定点。坐标可以有利地对应于限定要被接通的一组 光源的左上角和右下角。
优选地,中央单元可以被布置成在接收到激活指令时根据该激活指令 选择多个指令装置中要被激活的一个或更多个指令装置,并且根据该指令 向每一个所选择的指令装置发送用于要被输送到该装置所控制的多组光 源的电流的设定点。
中央单元可以优选地被布置成基于接收到的指令并且取决于以下参 数中的一个或更多个来计算所述设定点:
-所选择的光源在乘客室中的位置;
-旨在被所选择的光源照亮的区域;
-使用由所选择的光源发射的光而被投射的发光区段在由发光模块产 生的照明功能中的位置(例如,中央单元可以计算第一强度设定点和第二强 度设定点,所述第一强度设定点旨在用于与第一区段相关联的一个或更多 个光源,并且特别地与在功能的中心处的区段相关联的一个或更多个光 源,所述第二强度设定点旨在用于与第二区段相关联的一个或更多个光 源,并且特别地与在该功能的边缘上的区段相关联,以便补偿与光源矩阵 相关联的光学系统的光学效率的不平衡,从而确保从这样的光学系统输出 的光束具有一致的光强度),
-所选择的光源的固有特性,例如所述光源的面元(bin:或二进制)信 息(颜色和/或通量),以及
-耦合到所选择的光源的光学装置的特性,例如这些光学装置的光效 率。
优选地,每一个指令装置都可以连接到电力线,并且可以被配置成接 收将要输送到所述每一个指令装置所控制的一组光源的电流的设定点,并 且根据所述电流设定点调制所述供电并将所述供电发送给所述一组光源。
中央单元可以优选地被配置成通过机动车辆的控制器局域网(CAN) 或本地互连网(LIN)总线接收数据。
优选地,指令装置中的每一个都可以包括用于转换电压的电路和/或 用于调节电流的电路。作为变型例,仅中央单元包括用于转换电压的电路。
指令装置中的每一个都可以优选地包括功能性地连接到转换电路的 微控制器元件。
优选地,每一个指令装置都可以被配置成利用矩阵中的光源中的一组 光源的电流控制所述激活。
所述一组光源可以优选地是分开的组。可选地,这些组可以不是分开 的,以使得矩阵中的光源中的一个或更多个属于多个组。
优选地,每一组光源都可以包括矩阵的一排或一列中的光源。作为变 型例,每一组光源都可以包括单个光源、或分布在矩阵的各个排和/或列上 的多个光源。
矩阵中的每一个光源都可以优选地包括具有不同的发光属性的至少 两个基本光源。
在适当的情况下,每一组光源都可以包括该组光源的单个基本光源, 或者作为变型例,包括该组光源中的一个或更多个光源的基本光源中的一 个基本光源和一个或更多个其它光源中的基本光源中的另一个基本光源, 或者作为变型例,包括该组光源中的两个基本光源。
当向光源提供电流时,每一个光源的基本光源中的一个基本光源可以 优选地发射第一预设颜色的光,而基本光源中的另一个基本光源可以发射 第二预设颜色的光。
优选地,第一颜色可以是暖白色,而第二颜色是冷白色。冷白色可以 对应于在4500K和6000K之间的色温。暖白色可以对应于在2700K和3000K 之间的色温。
优选地,基本光源中的每一个基本光源都可以由与所述每一个基本光 源相关联的指令装置单独地且独立于所述基本光源中的另一基本光源进 行控制。
优选地,每一个基本光源都可以包括电致发光半导体元件的光线发射 面。
矩阵中的光源可以优选地布置在至少两个单独的物理载体上。优选的 问题是,两个印刷电路板安装在机动车辆的乘客室中的两个不同位置处。
矩阵的尺寸可以优选地允许容纳至少五排/列光源,每一排/列光源包 括至少六个光源。
本发明的另一个目的是一种用于对机动车辆的乘客室的内部进行照 明的发光模块。该发光模块包括至少一个光源矩阵,并且值得注意的是, 所述发光模块包括用于控制所述光源矩阵的装置,该控制装置是根据本发 明的前述装置。
发光模块可以优选地包括光学装置,每一个光源都耦合到一个光学装 置,该光学装置被布置成将来自耦合到光学装置的光源发射的光的发光区 段投射到乘客室的特定区域中。
优选地,光学装置可以被布置成使得每一个发光区段都覆盖另一相邻 发光区段的至少一部分。
光学装置优选地可以包括至少一个光学透镜或一个光导。
使用本发明提出的措施,可以使用一个中央控制单元来控制由多个指 令装置控制并驱动的多个光源(例如,多个发光二极管(LED))。在应用于对 机动车辆的乘客室进行照明的情况下,所提出的体系结构特别地允许通过 中央控制单元从车辆的控制构件接收高水平设定点阈值。该高水平设定点 用于识别所需的发光功能。中央控制单元被配置成将由此接收到的高水平 设定点转换为低水平设定点,例如,将电流的精确幅度指示给在LED矩阵 的供电中所涉及的多个指令装置。因此,所提出的方法允许LED矩阵系统 被调节以产生多个发光功能(屏幕光、阅读光、定向环境光等),且无需改 变用于控制和驱动LED的装置。
附图说明
本发明的其它特征和优点将从示例性描述和附图中被更好地理解,其 中:
图1是根据本发明的在一个优选实施例中的控制装置的示意图;以及
图2是根据本发明的在一个优选实施例中的控制装置的中央单元的图 不。
具体实施方式
除非另外指出,对于一个给定实施例详细描述的技术特征可以与在通 过示例而非限制性地描述的其它实施例的上下文中描述的技术特征组合。 在本发明的各个实施例中,相似的附图标记将用于指代相似的概念。例如, 附图标记110和附图标记210表示在两个所描述的实施例中根据本发明的 控制装置的中央单元。
图1示出了根据本发明的一个优选实施例的控制装置100。装置100用 于控制在机动车辆的乘客室的内部包含光源14的矩阵10。光源14用于在乘 客室中产生多个照明功能。这是非限制性的问题,并且尤其是阅读灯功能、 夜灯功能、欢迎灯功能。
图1的示意图通过表示光源14的光线发射面来示出光源14。可以看到 光源的矩阵式排布。优选地,光源14是发光二极管(LED)。通过使用具有 不同特性的LED来构成(populate)矩阵10,通过决定提供这些光源的子集, 可以产生多个发光功能。
例如,给定矩阵10可以包含第一类光源和第二类光源,其中当所述第 一类光源被供给电流时,该第一类光源发射第一颜色(例如,暖白色)的光, 所述第二类光源发射第二颜色(例如,冷白色)的光。此外,可以使用包含 两个或更多个具有不同电气特性和/或发光特性的电致发光半导体元件的 单个电子元件。
在图1中,两种不同类型的光源分别由阴影图案的存在和不存在来表 示。矩阵的排布使得光源物理上靠近在一起,使得两个光源不能被配备有 所述光源矩阵的车辆的乘客明显地区分。因此,根据光源的数量、类型、 光源在矩阵中的位置以及在给定时刻接通的光源所发射的光强度,矩阵10 能够产生多个不同的发光功能。
产生这些多个发光功能的一个关键方面是电流到光源中的每一个的 供给被驱动的方式。通过示例且非限制性地,矩阵10的一排12光源由指令 装置120中的一个被供电。指令装置120中的每一个都能够将输入DC电压 VIN转换为适于供应给与该指令装置相关联的光源12的负载电压,其中该 输入DC电压VIN通常由配备有装置10的机动车辆的内部源输送。在本发明 的上下文中将不再详细描述用于控制或驱动电力供给的这种装置的操作, 这是因为所述装置本身在本领域中是已知的。因此,指令装置通常至少采 用降压电压转换器、升压电压转换器或单端初级电感转换器。此外,负载 电流的平均幅度可以如已知的受脉宽调制(PWM)信号影响。由于负载电流 的平均幅度对由被供电的LED发射的光强度具有直接影响,因此可以看 出,通过以集中且一致的方式控制指令装置120,对矩阵的LED 14的选择可以导致发射具有预设强度和预设色温的光。
指令装置120优选地包括至少一个电压转换电路和一个电流调节电 路,所述电压转换电路能够将所述输入电压VIN转换成所述负载电压,所 述电流调节电路能够根据用于与所述指令装置相关联的光源12的电流设 定点114生成PWM信号。优选地,指令装置120还包括接收装置,该接收 装置允许接收这样的电流设定点114。
电流设定点114通过中央单元110以集中方式被发送到各种指令装置 120。尽管图1示出了中央单元110与指令装置120中的每一个之间的直接连 接,但是可设想的是指令装置的串行连接是等效的,并且这然而并不背离 本发明的范围。中央单元110被配置成基于由外部构件接收到的指示照明 功能的激活指令112来确定矩阵10的哪些光源14要被供电以及要被供给多 少幅度的电流以产生所需的照明功能。接着,电流设定点114被发送给指令装置120,指令装置120负责将由设定点114指定的电流的幅度输送给所 选择的光源。
图2示出了根据本发明的一个优选实施例的中央单元210的示意图。使 用数据接收装置213,例如通过机动车辆的CAN或LIN总线接收激活指示 212。激活指示212包括(通过示例而非限制性地)颜色设定点、坐标(例如, 指示矩阵10的光源14的矩形组的左上角和右下角)和/或光强度设定点。为 此编程的微控制器元件216解释所接收到的指示212以便确定所有的设定 点214。使用发送装置215将设定点214发送到指令装置120中的每一个。
中央单元可以优选地被布置成基于所接收到的指令并且取决于以下 参数中的一个或更多个来计算所述设定点:
-所选择的光源在乘客室中的位置;
-旨在被所选择的光源照亮的区域;
-使用由所选择的光源发射的光而被投射的发光区段在由发光模块产 生的照明功能中的位置(在功能的中心处的区段的强度低于在该功能的边 缘处的区段的强度),
-所选择的光源的固有特性,例如所述光源的面元(bin:或二进制)信 息,以及
-耦合到所选择的光源的光学装置的特性,例如这些光学装置的光效 率。
中央单元210优选地包括存储元件218,微控制器元件216具有对存储 元件218的读取访问。该存储元件被预先装载有确定所述设定点214所需的 数据。例如,这是与光源14在乘客室中的位置、光源14的固有特性等有关 的数据的问题。
在另一实施例中,存储元件218是结构化存储元件(例如,表格)。该表 格被预先装载有预设配置,该预设配置使激活指示212与用于每一个指令 装置的设定点214相关联。这样,查阅表格的简单操作允许所有的指令装 置被配置成使得指令装置激活预先选择的光源。使用刚刚给出的功能和结 构描述,本领域技术人员将能够使用其IT的一般知识对微控制器进行编 程,使得微控制器能够执行微控制器元件216的功能。
根据本发明的控制装置尤其适于用于对机动车辆的乘客室的内部进 行照明的发光模块。在这种模块中,矩阵的每一个光源都耦合到光学装置 (例如,光学透镜或光导)。光学装置使得可以将来自耦合到所述光学装置 的光源发射的光的发光区段投射到乘客室的特定区域中。这种布置允许矩 阵的各种元件的逐束、逐区段、逐条带或甚至逐像素地接通。理想地,每 一个发光区段覆盖另一相邻发光区段的至少一部分,以便在多个相邻发光 区段被接通时产生连续的发光区域。
Claims (11)
1.一种用于控制发光模块的光源矩阵(10)的装置(100),所述发光模块用于对机动车辆的乘客室的内部进行照明,其特征在于,所述装置包括:
中央单元(110、210),所述中央单元(110、210)被配置成接收用以激活用于对所述乘客室进行照明的多个预设功能中的一个的指令(112、212),并且功能性地连接到多个指令装置(120),所述多个指令装置(120)中的每一个都被配置成控制所述光源矩阵(10)中的一组(12)光源(14)的激活,
所述中央单元(110、210)被配置成选择所述光源矩阵中的要被激活以产生照明功能的多个光源,并且将指令发送给所述指令装置以控制所选择的光源的激活,
所述中央单元(210)包括微控制器元件(216)、和用于接收和发送数据(214)的装置,
所述中央单元包括存储元件(218),所述存储元件存储或含有结构化数据,所述结构化数据将用于激活照明功能的每一个指令与所述光源矩阵中要被激活以产生所述照明功能的预设的一组光源相关联,
所述光源矩阵中的每一个光源都包括至少两个基本光源,所述至少两个基本光源具有不同的发光属性。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述指令装置中的每一个都包括用于转换电压的电路和/或用于调节电流的电路。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述指令装置中的每一个都包括功能性地连接到所述用于转换电压的电路和/或用于调节电流的电路的微控制器元件。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,当向所述光源提供电流时,每一个光源的所述至少两个基本光源中的一个基本光源发射第一预设颜色的光,而所述至少两个基本光源中的另一个基本光源发射第二预设颜色的光。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述第一预设颜色是暖白色,而所述第二预设颜色是冷白色。
6.根据权利要求1、4和5中任一项所述的装置,其特征在于,每一个基本光源都包括电致发光半导体元件的光线发射面。
7.根据权利要求1、4和5中任一项所述的装置,其特征在于,所述光源的所述至少两个基本光源中的每一个基本光源都由与所述每一个基本光源相关联的指令装置单独地并且独立于所述至少两个基本光源中的另一基本光源进行控制。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的装置,其特征在于,所述光源矩阵的光源被布置在至少两个单独的物理载体上。
9.一种用于对机动车辆的乘客室的内部进行照明的发光模块,所述发光模块包括至少一个光源矩阵(10),其特征在于,所述发光模块包括用于控制所述光源矩阵的装置(100),所述装置是根据权利要求1至8中任一项所述的装置。
10.根据权利要求9所述的发光模块,其特征在于,所述发光模块包括光学装置,每一个光源都被耦合到一个光学装置,所述光学装置被布置成将来自耦合到所述光学装置的光源发射的光的发光区段投射到所述乘客室的特定区域中。
11.根据权利要求10所述的发光模块,其特征在于,所述光学装置被布置成使得每一个发光区段都覆盖另一个相邻发光区段的至少一部分。
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