CN110583099B - 用于控制限定至少两个不同发光区的半导体光源内的电流的方法和系统 - Google Patents

用于控制限定至少两个不同发光区的半导体光源内的电流的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制半导体光源内的电流的方法，所述光源包括具有至少两个不同发光区的基板，其中所述方法包括以下步骤：‑激活第一发光区，‑根据第一设定点调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，以便获得与由所述第一发光区发射的通量对应的第一光通量的第一值，‑激活光源的至少第二发光区，‑调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，以便获得与由至少所述第二发光区发射的通量相对应的第二光通量的第二值。

Description

用于控制限定至少两个不同发光区的半导体光源内的电流的 方法和系统
技术领域
本发明涉及用于控制并入基板的半导体光源内的电流的方法和系统的领域。具体地，本发明涉及一种用于控制电流的方法和系统，其中该系统包括用于与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的控制部件，以及用于将光源连接到控制部件的连接装置。具体地，但不排他地，半导体光源可以包括从基板延伸的多个电致发光棒。本发明还涉及一种包括这种控制系统的照明单元，以及一种包括至少一个这种照明单元的车辆照明装置。
背景技术
已知用于控制并入基板的半导体光源内的电流的方法，该方法允许改变来自光源的光通量。该方法由控制系统来部属，该控制系统包括用于与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的控制部件，以及用于将光源连接到控制部件的控制装置。电变量例如是所述电流的电压、强度或电功率。这种类型的方法包括根据平均电流、电压或电功率的设定点通过控制部件来调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的步骤。因此，平均电流、电压或电功率的设定点对应于光源的期望光通量。
然而，这种类型的用于控制电流的方法的缺点在于，其不允许实现高动态光通量。实际上，控制部件通常是连接到开关模式电源的斩波器，并且由斩波器执行的控制是脉宽调制型控制。然而，该控制的最小占空比通常在5％和7％之间，如果要使电流控制的精度不受严重影响，则该最小占空比不得低于规定值。更具体地，如果在通过脉宽调制的该控制期间施加的占空比小于5％的值，则在与光源所接收的电流有关的电变量的控制特性中可能出现“软”波前。这种类型的“软”波前减少了电流控制的精度，并且与效率的重大损失相关联，或者甚至与系统内的电磁兼容性的问题相关联，该种类型的“软”波前甚至可能导致三角波齿(crenellation)而不是推荐的矩形齿。实际上，在脉冲宽度方面的公差是绝对的，并且不取决于所述宽度。换句话说，在该宽度减小的情况下，相对公差逐渐增大。
这在光源旨在用于多个功能的情况下尤其成问题，每个功能的特征在于不同的光通量值，并且其中，极限通量值之间的比具体地等于或大于20。在这种情况下，实际上，在通过脉宽调制控制期间为了实现给定的动态通量应施加的最小占空比应等于或低于5％。这种类型的情况例如在车辆领域中是已知的，其中光源旨在用于执行“日间行驶灯”功能和“位置灯”功能。
为了克服上述缺点，已知的解决方案涉及将电阻器添加到上述控制系统，并且将所述电阻器串联连接到其电流将被控制的光源。选择该电阻器的额定值以便允许与“软”波前相关联的能量的热消散。然而，由于这种电阻器的成本，所以这种类型的解决方案是非常昂贵的。此外，这种类型的电阻器不允许电流控制的精度的提高。
发明内容
因此，本发明旨在解决的技术问题是提供一种用于控制并入基板的半导体光源内的电流的方法和系统，其允许以简单的方式、低成本，并且没有效率损失或在系统内没有电磁干扰的情况下增加光源的动态通量，具体地实现极限通量值之间的比等于或大于100。
为此，本发明的第一目的是一种用于控制半导体光源内的电流的方法，所述光源包括基板，其中，所述光源在其基板上限定至少两个不同的发光区，其中，所述方法由用于控制光源内的电流的控制系统来部署，所述控制系统包括用于与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的控制部件，其中，所述控制部件被设计成连接到具体地用于直流电流输入或直流电压输入的电流输入源或电压输入源，所述控制系统还包括用于将光源连接到控制部件的连接装置，其中，所述连接装置与光源的不同的发光区相关联，并且被设计成执行所述多个发光区的选择性激活，其中，所述方法包括下列步骤：
-激活光源的第一发光区，
-根据平均电流、电压或电功率的第一设定点通过控制部件来调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，以便获得光源的第一光通量的第一值，其中，所述第一光通量对应于由所述第一发光区发射的通量，
-激活光源的至少第二发光区，
-根据平均电流、电压或电功率的第二设定点通过控制部件来调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，以便获得光源的第二光通量的第二值，其中，所述第二光通量对应于由至少所述第二发光区发射的通量。
由于光源在其基板上限定至少两个可选择性激活的发光区的事实，所以可以通过控制部件执行与每个发光区相关联的相应光通量值的单独且独立的调节。因此，通过这种控制并且通过多个发光区的选择性添加或激活，可以获得光通量的更宽调节范围，而不牺牲电流控制的精度，也不产生任何效率或在系统内的电磁兼容性的问题。此外，在不改变光源的其它物理特性(例如颜色)的情况下实现了光通量的潜在值的调节范围的这种增加。此外，根据本发明的控制方法涉及仅一个控制部件的部署，其中，所述部件是常规控制部件。因此，根据本发明的控制方法允许以简单的方式、低成本，并且没有效率损失或在系统内没有电磁干扰的情况下增加光源的动态通量。
根据本发明的控制方法可以可选地结合下列特征中的一个或多个：
-控制部件是斩波器，以及由斩波器执行的控制是脉宽调制型控制；这允许进一步增加光源的动态通量，或者对于给定的动态光通量简化光源的结构；
-所述多个发光区中的至少两个发光区为同心区；这允许根据在光源上涉及的区域实现可变动态通量；因此，可以使用配备有单个光学模块的单个照明单元来执行具有非常不同的强度值以及具有不同分布的多个光度功能；
-光源在其基板上限定三个不同的发光区，其中，第一发光区由第二发光区环绕，第二发光区由第三发光区环绕，并且所述方法还包括用于激活第三发光区的步骤，以及根据平均电流、电压或电功率的第三设定点通过控制部件来调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，以便获得光源的第三光通量的第三值的步骤，其中，所述第三光通量对应于由至少第三发光区发射的通量；
-在控制步骤期间，控制部件调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，使得在第二控制步骤结束时获得的第二光通量的第二值与在第一控制步骤结束时获得的第一光通量的第一值之间的比等于或大于3，并且优选地在3和30之间；并使得在第三控制步骤结束时获得的第三光通量的第三值与在第二控制步骤结束时获得的第二光通量的第二值之间的比等于或大于4，并且优选地在4和100之间；
-光源获得的第一光通量的第一值和光源获得的第二光通量的第二值使得第二光通量的第二值与第一光通量的第一值之间的比等于或大于100，并且优选地在100和1,000之间；
-在根据平均电流、电压或电功率的第二设定点用于与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的控制步骤期间，所获得的第二光通量对应于由所述第一发光区发射的通量和由所述第二发光区发射的通量；
-控制系统还包括用于在光源中流动的电流的代表性电变量的测量部件，其中，控制部件连接到测量部件，其中，所述方法还包括用于测量在光源中流动的电流的代表性电变量的步骤，以及用于传送所述电变量的测量数据的至少一个元素的步骤，并且其中，用于控制与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的每个步骤构成所述平均值的调节，所述调节根据所述测量数据和平均电流、电压或电功率的第一设定点或第二设定点来执行；与开路装置相比，这允许在与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的控制精度方面的改进。
本发明的另一个目的是一种用于控制半导体光源内的电流的系统，所述光源包括基板，其中，所述光源在其基板上限定至少两个不同的发光区，所述系统被设计用于部署上述用于控制电流的方法，其中，所述系统包括用于与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的控制部件，以及用于将光源连接到控制部件的连接装置，其中，所述连接装置与光源的不同的发光区相关联，并且被设计用于选择性地激活所述多个发光区；控制部件被设计成连接到具体地用于直流电流输入或直流电压输入的电流输入源或电压输入源，并且被配置成针对每个被激活的发光区，根据与所述激活相关联的平均电流、电压或电功率的设定点来调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值。
根据本发明的控制系统可以可选地结合下列特征中的一个或多个：
-控制系统集成在光源中；
-控制部件是斩波器，其中，所述斩波器被设计成执行脉宽调制型控制；这允许进一步增加光源的动态通量，或者对于给定的动态通量简化光源的结构；
-连接装置包括电子半导体开关部件，例如晶体管，其中，所述电子部件包括两个导电电极和控制电极，其中，所述控制电极被设计成接收用于激活所述多个发光区中的一个发光区的命令信号；
-控制系统还包括用于在光源中流动的电流的代表性电变量的测量部件，其中，测量部件被设计成传送用于所述电变量的测量数据的至少一个元素；控制部件连接到测量部件，并且被配置成针对每个被激活的发光区，根据测量数据的值和与所述激活相关联的平均电流、电压或电功率的设定点来调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值；与开路装置相比，这允许在与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的控制的精度方面的改进。
本发明的另一个目的是一种照明单元，其包括半导体光源和用于控制光源内的电流的系统，其中，所述光源包括基板并且在其基板上限定至少两个不同的发光区，其中用于控制电流的系统是如上所述的系统。
根据本发明的照明单元可以可选地结合下列特征中的一个或多个：
-光源还包括从基板延伸的多个电致发光棒；
-每个电致发光棒的尺寸在亚毫米范围内；
-每个电致发光棒在优选方向上从基板延伸；
-电致发光棒沿相同的优选方向从基板延伸；
-电致发光棒被分成多个单独的棒组，其中，每个棒组对应于所述多个发光区中的一个发光区的全部或部分；
-对于每个棒组，所述棒组中的棒相互电互连；
-对于每个棒组，所述棒组中的棒并联电连接。
根据实施例的另一形式，根据本发明的照明单元可以可选地结合下列特征中的一个或多个：
-光源还包括从基板延伸的多个电致发光柱；
-每个电致发光柱的尺寸在亚毫米范围内；
-每个电致发光柱在优选方向上从基板延伸；
-电致发光柱在相同的优选方向上从基板延伸；
-电致发光柱被分成多个单独的柱组，其中每个柱组对应于所述多个发光区中的一个发光区的全部或部分；
-对于每个柱组，所述柱组中的柱相互电互连；
-对于每个柱组，所述柱组中的柱并联电连接。
根据本发明的优选实施方式，光源包括多个光电发射体元件，其中，所述多个光电发射体元件被分成多个单独的光电发射体元件组，其中，每个光电发射体元件组对应于所述多个发光区中的一个发光区，其中，与所述至少两个发光区相对应的光电发射体元件组中的光电发射体元件是交错的，以使得所述多个光电发射体元件组构成离散的光电发射体元件的交错矩阵。
本发明的实施例的这种优选形式有利地允许在光源的视觉外观上保持几乎均匀的外观，而不管由所述光源发射的光通量的值如何。
根据本发明的实施例的另一特定形式，光源的所述至少两个发光区是同心区。
根据本发明的实施例的这种特定形式的照明单元可以可选地结合下列特征中的一个或多个：
-光源在其基板上限定第一发光区和不同于第一发光区并环绕第一发光区的第二发光区，其中，第二发光区的表面积大于第一发光区的表面积，例如使得第二发光区的表面积与第一发光区的表面积之间的比等于或大于9，并且优选地等于或大于10；
-光源在其基板上限定第一发光区和不同于第一发光区并环绕第一发光区的第二发光区，其中，对应于第二发光区的棒组中的电致发光棒的密度大于对应于第一发光区的棒组中的电致发光棒的密度，例如使得对应于第二发光区的棒组中的电致发光棒的密度与对应于第一发光区的棒组中的电致发光棒的密度之间的比等于或大于9，并且优选地等于或大于10；
-光源为高清光源；
-控制系统集成在光源中。
本发明的另一个目的是一种车辆照明装置，其包括至少一个上述类型的照明单元。
在本发明的实施例的特定形式中，根据本发明的车辆的照明装置是车道照明装置，具体地为泛光灯，或信号指示装置，具体地为指示灯，或用于车辆乘客室的照明装置。
本发明的另一个目的是一种车辆，其包括至少一个如上所述的车辆照明装置。
附图说明
本发明的其它特征和优点将从下列非限制性示例的详细描述中显现出来，为了清楚起见，将参考附图，其中：
-图1示出了表示配备有照明单元的车辆照明装置的示意图，其中照明单元包括光源和根据本发明的用于控制电流的系统；
-图2示出了图1的根据实施例的第一形式的光源的立体图；
-图3示出了根据光源的实施例的第二形式的与图2所示的视图类似的视图；
-图4示出了表示根据本发明的用于控制电流的方法的组织图，该方法由根据图1的控制系统部署；
-图5示出了由三个图组成的一系列图，其中每个图表示用于根据由光源发射的总光通量将输入电压施加到如图3所示的光源的发光区的端子的占空比的发展。
具体实施方式
图1示出了用于车辆的照明装置10，其包括照明单元12。照明装置10例如是车道照明装置，特别是泛光灯。在未示出的变型中，照明装置10是信号指示装置，特别是指示灯。在另一个未示出的变型中，照明装置10是用于车辆乘客室的照明装置。
照明单元12包括半导体光源13和用于控制光源13内的电流的控制系统16。照明单元12还包括光学模块，其中为了清楚起见，这种模块在图中没有示出。
如图2和3所示，光源13包括基板18，并且在其基板18上限定至少两个不同的发光区20。基底18例如基本上由硅构成。
在图2所示的实施例的优选方式中，光源13还包括多个光电发射体元件22。所述多个光电发射体元件22被分成多个不同的光电发射体元件组24A、24B、24C。每个光电发射体元件22组24A、24B、24C对应于不同发光区20中的一个发光区。因此，在图2所示的实施例的特定形式中，所述多个光电发射体元件22被分成三个不同的光电发射体元件组24A、24B、24C，并且光源13在其基板18上限定三个相应的发光区20A、20B、20C。
如图2所示，在组24A、24B、24C中的光电发射体元件22是交错的，以使得所述多个光电发射体元件组24A、24B、24C构成离散的光电发射体元件22的交错矩阵。“离散的光电发射体元件的矩阵”应理解为互连的光电发射体元件的网络，无论该网络是否呈规则的形式，该互连的光电发射体元件构成离散的光电发射体元件的组。
优选地，每个光电发射体元件22包括至少一个电致发光棒26。在图2所示的具体示例性实施例中，每个光电发射体元件22包括至少一个电致发光棒26和一个光致发光元件28。优选地，每个光电发射体元件22包括多个电致发光棒26和一个光致发光元件28。多个电致发光棒26因此被分成多个电致发光棒26组，其中，在这种情况下，每组对应于一个光电发射体元件22。优选地，同一光电发射体元件22内的电致发光棒26相互电互连。进一步优选地，同一光电发射体元件22内的电致发光棒26并联电连接。
每个电致发光棒26从基板18延伸。优选地，每个电致发光棒26的尺寸在亚毫米范围内。每个电致发光棒26例如在优选方向上从基板18延伸。优选地，光源13的电致发光棒26沿相同的优选方向从基板18延伸。每个电致发光棒26例如由金属氮化物，特别是氮化镓构成。
每个光致发光元件28例如由光致发光材料层形成。每个光致发光元件28描述了包括至少一种发光材料的光转换器，该发光材料被设计成吸收由光源发射的至少一种激发光的至少一部分，并且将所述吸收的激发光的至少一部分转换成具有与激发光的波长不同的波长的发射光。在黄光的情况下，光致发光元件的材料例如是下列化合物中的一种：Y3A15O12：Ce3+(YAG)、(Sr，Ba)25iO4：Eu2+、Cax(Si，Al)12(O，N)16：Eu2+。
作为图2所示的实施例的特定形式的变型，光源13是二维单片光源，例如二维单片电致发光二极管型的二维单片光源，并且每个光电发射体元件22是所述单片光源的元件。在该光源上，多个光电发射体元件被分成多个不同的光电发射体元件组，其中每个组对应于不同的发光区中的一个发光区。构成所述多个光电发射体元件组的光电发射体元件是交错的，以使得所述多个光电发射体元件组构成离散的光电发射体元件的交错矩阵。这适用于光电发射体元件呈现为柱的形式的情况。在一个示例性实施例中，光在柱的尖端处发射。
图3示出根据实施例的第二形式的光源13，作为图2所示实施例的形式的替代。在实施例的该第二形式中，光源13在其基板18上限定多个同心发光区20D、20E、20F。在图3所示的特定示例性实施例中，光源13在其基板18上限定三个同心发光区：第1发光区20D、环绕第1发光区20D的第2发光区20E以及环绕第2发光区20E的第3发光区20F。例如，在第一发光区20D被激活的情况下，根据“位置灯”功能，在车辆中使用光源13；在至少第二发光区20E被激活的情况下，根据“日间行驶灯”功，在车辆中能使用光源13；以及在至少第三发光区20F被激活的情况下，根据“主光束前照灯”功能，在车辆中使用光源13。
优选地，如图3所示，光源13包括多个电致发光棒26。多个电致发光棒26因此被分成多个电致发光棒26组29D、29E、29F，其中每个组对应于发光区20D、20E、20F中的一个发光区。优选地，给定组29D、29E、29F中的电致发光棒26相互电互连。进一步优选地，给定组29D、29E、29F中的电致发光棒26并联电连接。
每个电致发光棒26从基板18延伸。优选地，每个电致发光棒26的尺寸在亚毫米范围内。每个电致发光棒26例如在优选方向上从基板18延伸。优选地，光源13的电致发光棒26沿相同的优选方向从基板18延伸。每个电致发光棒26例如由金属氮化物，特别是氮化镓构成。
作为图3所示的特定示例性实施例的变型，根据实施例的该第二形式的光源13是高清光源。“高清光源”被理解为包括大量(通常等于或大于1,000个)电致发光元件的光源，该电致发光元件能够被单独地供电。
作为另一变型，根据实施例的该第二形式的光源13在其基板上限定两个同心发光区：第一发光区和环绕第一发光区的第二发光区。优选地，根据该示例性实施例，第二发光区的表面积大于第一发光区的表面积，例如使得所述表面积与第一发光区的表面积之间的比等于或大于9，并且优选地等于或大于10。可替换地或另外地，在光源13还包括被分成多个棒组的多个电致发光棒的情况下，对应于第二发光区的组中的电致发光棒的密度大于对应于第一发光区的组中的电致发光棒的密度，例如使得所述密度与对应于第一发光区的组中的电致发光棒的密度之间的比等于或大于9，并且优选地等于或大于10。
回到图1，控制系统16包括用于与光源13所接收的电流相关的电变量的平均值的控制部件30，以及用于将光源13连接到控制部件30的连接装置32。优选地，控制系统16还包括用于与在光源13中流动的电流有关的电变量的测量部件34。
连接装置32连接到光源13的不同发光区20，并且被设计用于选择性地激活所述多个发光区20，如图2和3所示。
如图1所示，连接装置32例如包括电子半导体开关部件38，例如晶体管。电子部件38包括两个导电电极和一个控制电极，为了清楚起见，所述两个导电电极和一个控制电极在图中没有示出。导电电极中的一个例如构成负极端子40A。另一个导电电极例如适于连接到一个或更多个正极端子40B。在图2和3所示的光源13的实施例的形式中，负极端子40A连接到布置在基板18上的阴极42A。在图2所示的实施例的形式中，每个正极端子40B连接到阳极42B，该阳极与一个光电发射体元件组24A、24B、24C相关联，其中每个阳极42B布置在光电发射体元件22上。更具体地，每个阳极42B例如由沉积在基板18之上的导电层形成，该导电层位于其上布置有阳极42B的光电发射体元件22的棒26侧。优选地，每个阳极42B电连接光电发射体元件22的棒26，阳极42B布置在该光电发射体元件22上。在图3所示的实施例的形式中，每个正极端子40B连接到布置在电致发光棒26组29D、29E、29F内的阳极43B。更具体地，每个阳极43B例如由沉积在基板18之上的导电层形成，该导电层位于其内布置有阳极43B的组29D、29E、29F的棒26侧。优选地，每个阳极43B与其所在的组29D、29E、29F中的棒26电互连。
控制电极适用于接收用于激活所述多个发光区20中的一个发光区的命令信号44。
控制部件30连接到具体地用于直流电流输入或直流电压输入的电流输入源或电压输入源36。电源36例如布置在照明单元12内。作为一种变型，电源36布置在车辆内，并且例如构成车辆电池。在这种情况下，电源36例如通过也位于车辆内的分配器连接。在图1所示的特定示例性实施例中，电源36是传送基本上恒定的输入电压U0的直流电压输入源。
控制部件30被配置用于在每个被激活的发光区20中根据与该激活相关联的平均电流、电压或电功率的设定点46A、46B、46C来调节与光源13所接收的电流相关的电变量的平均值。平均电流、电压或电功率的设定点46A、46B、46C例如存储在照明装置10的内部第二发光区的或外部存储器中，该内部第二发光区的或外部存储器在图中没有示出。可以在存储器中具体地根据温度，由连接到存储器的控制模块动态地更新设定点46A、46B、46C。为了清楚起见，这种类型的控制模块没有在图中示出。
在图1所示的优选示例性实施例中，控制部件30是斩波器，其被设计用于传送电流输出以在光源13内循环。根据该优选示例性实施例，待控制的电变量是电压，并且控制部件30被配置为根据平均电流的设定点46A、46B、46C来调节输出电压U1的平均值。优选地，构成控制部件30的斩波器具有斩波频率，其范围从50Hz到1kHz，优选地从200Hz到1kHz，以使得振荡将不会被人眼察觉，并且进一步优选地基本等于400Hz。
根据图1中所示的特定示例性实施例，控制系统16为光源13部署电源电压和电流控制功能。
测量部件34连接到控制部件30。测量部件34能够传送用于与光源13所接收的电流有关的电变量的测量数据Ism中的至少一个元素。根据图1中的特定示例性实施例，所测量的电变量是电流，并且测量部件34能够传送光源13所接收的电流的平均值的测量数据Ism。因此，控制部件30有利地被配置用于在每个被激活的发光区20中根据由测量部件34传送的测量数据Ism中的元素的值和平均电流的设定点46A、46B、46C来调节输出电流的平均值。
测量部件34例如包括与光源13串联连接的电阻器48，以及被设计用于放大由电阻器48分接的电压值的信号放大模块50。
在实施例的未示出的形式中，控制系统可以被集成，即被装配到光源。在这种情况下，控制单元还可以包括中央处理单元，其联接到其中存储有计算机程序的存储器，其并入了允许执行用于生成信号的步骤的指令，该信号允许控制光源。控制单元可以是集成电路，例如ASIC(“专用集成电路”)或ASSP(“专用标准产品”)。
下面参照图4描述根据本发明的由控制系统16部署的用于控制电流的方法。
在初始步骤60期间，控制系统16接收用于激活光源13的第一发光区20A；20D的命令信号。然后，连接装置32接收相应的激活命令信号44，并因此激活第一发光区20A；20D。
在接下来的步骤62中，控制部件30根据平均电流的第一设定点46A来调节其传送到光源13的输出电压U1的平均值。因此，获得用于光源13的第一光通量的第一值。该第一光通量对应于由第一发光区20A；20D发射的通量。根据图1所示的优选示例性实施例，构成控制部件30的斩波器通过修改用于将输入电压U0施加到第一发光区20A；20D的端子的占空比来调节其传送到光源13的电流的平均值。然而，在该控制阶段62期间，由斩波器修改的占空比保持在超过5％的值处。
在优选的示例性实施例中，根据示例性实施例，控制系统16还包括测量部件34，控制步骤62包括通过测量部件34测量光源13所接收的平均电流的第一子步骤；以及通过测量部件34将所述平均电流的测量数据Ism中的元素传送到控制部件30的第二子步骤。然后，构成控制部件30的斩波器根据测量部件34所传送的平均电流的测量数据Ism的值和平均电流的第一设定点46A来调节输出电流的平均值。
在随后的步骤64期间，控制系统16接收用于激活光源13的第二发光区20B；20E的命令信号。然后，连接装置32接收相应的激活命令信号44，并因此激活第二发光区20B；20E。
在随后的步骤66期间，控制部件30根据平均电流的第二设定点46B来调节其传送到光源13的输出电压U1的平均值。因此，获得光源13的第二光通量的第二值。该第二光通量对应于由至少第二发光区20B；20E发射的通量。实际上，根据该方法的第一示例性实施例，第二光通量对应于由第一发光区20A；20D发射的通量和第二发光区20B；20E发射的通量。作为变型，第二光通量仅对应于由第二发光区20B；20E发射的通量。在这种情况下，该方法在步骤66之前包括通过连接装置32用于失活第一发光区20A；20D的附加步骤。根据图1中所示的优选示例性实施例，构成控制部件30的斩波器通过修改用于将输入电压U0施加到至少第二发光区20B；20E的端子的占空比来调节其传送到光源13的电流的平均值。然而，在该控制步骤66期间，由斩波器修改的占空比保持在超过5％的值处。
优选地，在控制步骤66期间，控制部件30调节其传送到光源13的输出电压U1的平均值，使得在完成该步骤66时获得的第二光通量的第二值与在完成控制步骤64时获得的第一光通量的第一值之间的比等于或大于100，并且优选地在100和1,000之间。为了获得等于1,000的比值，例如可以将占空比调节到5％的值，以及改变第一同心发光区和第二同心发光区，以使得这些区的表面积之间的比和/或这些区中的电致发光棒的密度之间的比等于50。
优选地，该方法还包括随后的步骤68，在该步骤期间，控制系统16接收用于激活光源13的第三发光区20C；20F的命令信号。然后，连接装置32接收相应的激活命令信号44，并因此激活第三发光区20C；20F。
进一步优选地，在随后的步骤70期间，控制部件30根据平均电流的第三设定点46C来调节其传送到光源13的输出电压U1的平均值。因此，获得光源13的第三光通量的第三值。该第三光通量对应于由至少第三发光区20C；20F发射的通量。实际上，根据该方法的第一示例性实施例，第三光通量对应于由第一发光区20A；20D发射的通量、第二发光区20B；20E发射的通量和第三发光区20C；20F发射的通量。作为变型，第三光通量对应于由第一发光区20A；20D或第二发光区20B；20E中的一个发射的通量和由第三发光区20C；20F发射的通量，或仅由第三发光区20C；20F发射的通量。在这种情况下，该方法在步骤70之前包括通过连接装置32用于失活第一发光区20A；20D和/或第二发光区20B；20E的附加步骤。根据图1中所示的优选示例性实施例，构成控制部件30的斩波器通过修改用于将输入电压U0施加到至少第三发光区20C；20F的端子的占空比来调节其传送至光源13的电流的平均值。然而，在该控制步骤70期间，由斩波器修改的占空比保持在超过5％的值处。
优选地，在控制步骤70期间，控制部件30调节其传送至光源13的输出电压U1的平均值，使得在完成该步骤70时获得的第三光通量的第三值与在完成控制步骤66时获得的第二光通量的第二值之间的比等于或大于4，并且优选地在4和100之间；并且使得在完成控制步骤66时获得的第二光通量的第二值与在完成控制步骤64时获得的第一光通量的第一值之间的比等于或大于3，并且优选地在3和30之间。
在控制步骤62、66、70期间由构成控制部件30的斩波器执行的控制例如是脉宽调制型控制。
图5示出了用于施加输入电压U0的占空比的控制的示例，其示出了上述用于控制根据图3中示出的特定示例性实施例的光源的电流的方法的步骤60至70。更具体地，图5是由三个图72D、72E、72F组成的一系列图，其中每个图表示用于根据由光源13发射的总光通量φ分别在所述多个发光区20D、20E、20F中的一个发光区的端子处施加输入电压U0的占空比R的变化。例如，假设由第三发光区20F发射的最大光通量大于由第二发光区20E发射的最大光通量，而由第二发光区20E发射的最大光通量又大于由第一发光区20D发射的最大光通量。
最初，由光源13发射的总光通量φ例如采用最小值φmin。
在初始步骤60期间，连接装置32激活第一发光区20D，如图72D所示。用于将输入电压U0施加到第一发光区20D的端子的占空比R例如采用最小值Rmin。
在随后的步骤62期间，控制部件30通过修改用于将输入电压U0施加到第一发光区20D的端子的占空比R来调节其传送到光源13的输出电压U1的平均值。如图72D所示，通过占空比R从最小值Rmin到最大值Rmax的递增来执行该调节。值Rmin例如基本上等于5％，而值Rmax例如基本上等于100％。
在随后的步骤64期间，连接装置32激活第二发光区20E，如图72E所示。用于将输入电压U0施加到第二发光区20E的端子的占空比R例如采用最小值Rmin。在该步骤64期间，为了确保由光源13发射的总光通量φ的连续性，用于将输入电压U0施加到第一发光区20D的端子的占空比R从其最大值Rmax向其最小值Rmin切换。为了实现总光通量的这种连续性，必须符合下列条件：
(1)(Rmax-Rmin).φmin 20D＝Rmin.φmin 20E；
其中，φmin 20D和φmin 20E分别是由第一发光区20D和第二发光区20E发射的光通量的值，其中占空比R采用其最小值Rmin。
在随后的步骤66期间，控制部件30通过修改用于将输入电压U0施加到第一发光区20D和第二发光区20E的端子的占空比R来调节其传送到光源13的输出电压U1的平均值。如图72D、72E所示，通过占空比R从最小值Rmin到最大值Rmax的递增来执行该调节。作为未示出的变型，为了增加由光源13发射的总光通量φ的值，可以仅增加发光区20D、20E中的一个发光区的端子处的占空比R的值，并且将另一发光区20D、20E的端子处的占空比保持在恒定值。这在对应于后者的发光区20D、20E的图上产生了平台，而不是正斜坡。
在随后的步骤68期间，连接装置32激活第三发光区20F，如图72F所示。用于将输入电压U0施加到第三发光区20F的端子的占空比R例如采用最小值Rmin。在该步骤68期间，为了确保由光源13发射的总光通量φ的连续性，用于将输入电压U0施加到第一发光区20D的端子的占空比R和用于将输入电压U0施加到第二发光区20E的端子的占空比R分别从它们的最大值Rmax向它们的最小值Rmin切换。为了实现总光通量的这种连续性，必须符合下列条件：
(2)(Rmax-Rmin).(φmin 20D+φmin 20E)＝Rmin.φmin 20F；
其中，φmin 20D、φmin 20E和φnin 20F分别是由第一发光区20D、第二发光区20E和第三发光区20F发射的光通量的值，其中占空比R采用其最小值Rmin。
在最后的步骤70期间，控制部件30通过修改用于将输入电压U0施加到第一发光区20D、第二发光区20E和第三发光区20F的端子的占空比R来调节其传送到光源13的输出电压U1的平均值。如图72D、72E、70F所示，通过占空比R从最小值Rmin到最大值Rmax的递增来执行该调节。在完成该最终步骤70时，由光源13发射的总光通量φ实现最大值φmax。
更广泛地，在光源13在其基板上限定等于或大于二的发光区的数量的情况下，可以采用与上述相同或相似的占空比控制原理。然后，采用用于相同的占空比切换原理，以便确保在激活另外的发光区时由光源13发射的总光通量的连续性。
在实施例的另一未示出的形式中，Rmin和Rmax的值可以从光源的一个区到另一个区而不同。在给定的区中，它们也可以从一个照明步骤到另一个照明步骤而不同。占空比Rmax有利地为100％，特别是对于实现φmax。
本发明迄今为止通过实施例进行了描述。应当理解，本领域技术人员将能够在不脱离本发明的范围的情况下执行本发明的实施例的不同变型。具体地，尽管本发明参照车辆照明装置中的照明单元进行了描述，但是本发明可以更广泛地应用于包括半导体光源的任何照明单元，该半导体光源在其基板上限定至少两个不同的发光区。

Claims (23)

1.一种用于控制半导体光源内的电流的方法，所述光源包括基板，其中，所述光源在其基板上限定至少两个不同的发光区，其中，所述方法由用于控制光源内的电流的控制系统部署，所述控制系统包括用于与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的控制部件，其中，所述控制部件被设计成连接到具体地用于直流电流输入或直流电压输入的电流输入源或电压输入源，所述控制系统还包括用于将光源连接到控制部件的连接装置，其中，所述连接装置与光源的不同的发光区相关联，并且被设计成执行所述至少两个不同的发光区的选择性激活，其中所述方法包括下列步骤：
-激活光源的第一发光区，
-根据平均电流、电压或电功率的第一设定点通过控制部件来调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，以便获得光源的第一光通量的第一值，其中，所述第一光通量对应于由所述第一发光区发射的通量，
-激活光源的至少第二发光区，
-根据平均电流、电压或电功率的第二设定点通过控制部件来调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，以便获得光源的第二光通量的第二值，其中，所述第二光通量对应于由至少所述第二发光区发射的通量，以及由所述光源的极限通量值之间的比限定的所述光源的动态通量等于或大于100。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，控制部件是斩波器，以及由斩波器执行的控制是脉宽调制型控制。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少两个发光区为同心区。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，光源在其基板上限定三个不同的发光区，其中，第一发光区由第二发光区环绕，第二发光区由第三发光区环绕，并且所述方法还包括用于激活第三发光区的步骤，以及根据平均电流、电压或电功率的第三设定点通过控制部件来调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，以便获得光源的第三光通量的第三值的步骤，其中，所述第三光通量对应于由至少第三发光区发射的通量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在控制步骤期间，控制部件调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，使得在第二控制步骤结束时获得的第二光通量的第二值与在第一控制步骤结束时获得的第一光通量的第一值之间的比等于或大于3；并使得在第三控制步骤结束时获得的第三光通量的第三值与在第二控制步骤结束时获得的第二光通量的第二值之间的比等于或大于4。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在控制步骤期间，控制部件调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，使得在第二控制步骤结束时获得的第二光通量的第二值与在第一控制步骤结束时获得的第一光通量的第一值之间的比在3和30之间。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，在控制步骤期间，控制部件调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，使得在第三控制步骤结束时获得的第三光通量的第三值与在第二控制步骤结束时获得的第二光通量的第二值之间的比在4和100之间。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，光源获得的第一光通量的第一值和光源获得的第二光通量的第二值使得第二光通量的第二值与第一光通量的第一值之间的比等于或大于100。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，光源获得的第一光通量的第一值和光源获得的第二光通量的第二值使得第二光通量的第二值与第一光通量的第一值之间的比在100和1,000之间。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，控制系统还包括用于在光源中流动的电流的代表性电变量的测量部件，其中，控制部件连接到测量部件，其中，所述方法还包括用于测量在光源中流动的电流的代表性电变量的步骤，以及用于传送所述电变量的测量数据的至少一个元素的步骤，并且其中，用于控制与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的每个步骤构成所述平均值的调节，所述调节根据所述测量数据和平均电流、电压或电功率的第一设定点或第二设定点来执行。
11.一种用于控制半导体光源内的电流的系统，所述光源包括基板，其中，所述光源在其基板上限定至少两个不同的发光区，所述系统被设计用于部署上述用于控制电流的方法，其中，所述系统包括用于与光源所接收的电流有关的电变量的平均值的控制部件，以及用于将光源连接到控制部件的连接装置，其中，所述连接装置与光源的不同的发光区相关联，并且被设计用于选择性地激活所述至少两个不同的发光区；控制部件被设计成连接到具体地用于直流电流输入或直流电压输入的电流输入源或电压输入源，并且被配置成针对每个被激活的发光区，根据与所述激活相关联的平均电流、电压或电功率的设定点来调节与光源所接收的电流有关的电变量的平均值，以使得由所述光源的极限通量值之间的比限定的所述光源的动态通量等于或大于100。
12.一种照明单元，其包括半导体光源和用于控制光源内的电流的系统，其中，所述光源包括基板，并且在其基板上限定至少两个不同的发光区，其中用于控制电流的系统是根据权利要求11所述的系统。
13.根据权利要求12所述的照明单元，其中，光源还包括从基板延伸的多个电致发光棒。
14.根据权利要求13所述的照明单元，其中，所述多个电致发光棒被分成多个单独的棒组，其中每个棒组对应于所述至少两个不同的发光区中的一个发光区的全部或部分。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的照明单元，其中，光源包括多个光电发射体元件，其中，所述多个光电发射体元件被分成多个单独的光电发射体元件组，其中，每个光电发射体元件组对应于所述至少两个不同的发光区中的一个发光区，其中，与所述至少两个发光区相对应的多个光电发射体元件组中的光电发射体元件是交错的，以使得所述多个光电发射体元件组构成离散的光电发射体元件的交错矩阵。
16.根据权利要求12至14中任一项所述的照明单元，其中，所述至少两个发光区是同心区。
17.根据权利要求16所述的照明单元，其中，光源在其基板上限定第一发光区和不同于第一发光区并环绕第一发光区的第二发光区，其中，第二发光区的表面积大于第一发光区的表面积。
18.根据权利要求17所述的照明单元，其中，第二发光区的表面积与第一发光区的表面积之间的比等于或大于9。
19.根据权利要求18所述的照明单元，其中，第二发光区的表面积与第一发光区的表面积之间的比等于或大于10。
20.根据权利要求13所述的照明单元，其中，光源在其基板上限定第一发光区和不同于第一发光区并环绕第一发光区的第二发光区，其中，对应于第二发光区的棒组中的电致发光棒的密度大于对应于第一发光区的棒组中的电致发光棒的密度。
21.根据权利要求20所述的照明单元，其中，对应于第二发光区的棒组中的电致发光棒的密度与对应于第一发光区的棒组中的电致发光棒的密度之间的比等于或大于9。
22.根据权利要求21所述的照明单元，其中，对应于第二发光区的棒组中的电致发光棒的密度与对应于第一发光区的棒组中的电致发光棒的密度之间的比等于或大于10。
23.一种车辆照明装置，包括至少一个照明单元，其中，照明单元是根据权利要求12至22中的任一项的照明单元。
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