DE102008027148A1 - Method for operating light source of motor vehicle, particularly tail-lamp of motor vehicle, involves applying light emitting diodes as illuminant, and controlling multiple light emitting diodes separately - Google Patents

Method for operating light source of motor vehicle, particularly tail-lamp of motor vehicle, involves applying light emitting diodes as illuminant, and controlling multiple light emitting diodes separately Download PDF

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Abstract

The method involves applying light emitting diodes as illuminant. Multiple light emitting diodes or multiple groups of the light emitting diodes are separately controlled. The light emitting diodes are operated in appropriate operating point in pulse-width-modulated manner. The brightness of the light source is controlled by a pulse-pause-ratio. Multiple light emitting diodes or multiple groups of the light emitting diodes are controlled by different pulse-width-modulation-signals in time-delayed manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Lichtquelle eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Rückleuchte eines Kraftfahrzeugs.The The invention relates to a method for operating a light source of a Motor vehicle, in particular a tail lamp of a motor vehicle.

Es ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10027478 A1 bekannt, als Leuchtmittel für Beleuchtungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen Leuchtdioden (LEDs) einzusetzen und diese LEDs zur Helligkeitssteuerung mit einem pulsweitenmodulierten (PWM) Signal eines Pulsmodulators zu betreiben, so dass sie in ihrem optimalen Arbeitspunkt betrieben werden können. Dies hat vorteilhafte Auswirkungen auf ihre Lebensdauer und die Wärmeentwicklung. Insbesondere entstehen so auch keine Rückwirkungen der Wärme auf den Arbeitspunkt. Die Helligkeit der Beleuchtungseinrichtung wird dabei in einem breiten Einstellbereich über die Pulsweite bzw. über ein sogenanntes „Puls-Pause-Verhältnis” gesteuert.It is for example from the document DE 10027478 A1 It is known to use light-emitting diodes (LEDs) as light sources for lighting devices of motor vehicles and to operate these LEDs for brightness control with a pulse-width-modulated (PWM) signal of a pulse modulator, so that they can be operated at their optimum operating point. This has beneficial effects on their life and heat generation. In particular, no repercussions of the heat on the operating point arise in this way. The brightness of the illumination device is controlled in a wide adjustment range over the pulse width or via a so-called "pulse-pause ratio".

In Bezug auf die Auswirkungen eines durch eine solche pulsförmig betriebene LED-Lichtquelle erzeugten Lichtes auf die menschliche Wahrnehmung offenbart EP 1447650 A1 ein entsprechendes Messverfahren, das den Nachleuchteffekt der Rezeptoren des menschlichen Auges bei der Bestimmung der effektiven Lichtstärke berücksichtigt.With respect to the effects of light generated by such a pulsed LED light source on human perception EP 1447650 A1 a corresponding measurement method, which takes into account the afterglow effect of the receptors of the human eye in determining the effective light intensity.

Bezüglich des Betriebs einer Blinkleuchte eines Kraftfahrzeugs schlägt EP 1594346 A2 die Verwendung einer Aufdimmphase und einer Abdimmphase vor, wobei die Aufdimmphase und die Abdimmphase durch eine entsprechende Veränderung der Pulsweite des PWM-Signals geregelt werden. Dadurch wird das Ein- und Ausschaltverhalten einer Glühlampe simuliert, was der menschlichen Wahrnehmung entgegenkommt.Concerning the operation of a flashing light of a motor vehicle suggests EP 1594346 A2 the use of a dimming phase and a dimming phase, wherein the dimming phase and the dimming phase are controlled by a corresponding change in the pulse width of the PWM signal. This simulates the switch-on and switch-off behavior of an incandescent lamp, which accommodates human perception.

WO 2007107958 A1 beschreibt eine PWM-Dimmersteuerung für LEDs. WO 2007107958 A1 describes a PWM dimmer control for LEDs.

Außerdem offenbart WO 9411712 A1 ein Leuchtnormal mit einer LED, die mit einer Versorgungsspannung mit einstellbarem Puls-Pause-Verhältnis gespeist ist und deren Leuchtstärke aus dem Puls-Pause-Verhältnis der Versorgungsspannung bestimmt wird. Weiterhin offenbart WO 9411712 A1 , dass mehrere LEDs, die mit unterschiedlichen Puls-Pause-Verhältnissen betrieben werden, auf einem gemeinsamen Träger angebracht sind.Also revealed WO 94/1712 A1 a luminous standard with an LED, which is fed with a supply voltage with adjustable pulse-pause ratio and whose luminous intensity is determined from the pulse-pause ratio of the supply voltage. Further disclosed WO 94/1712 A1 in that a plurality of LEDs, which are operated with different pulse-pause ratios, are mounted on a common carrier.

Schließlich beschreibt WO 2008006518 A1 , wie in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer in Reihe geschaltete LEDs über eine Konstant-Stromquelle betrieben und über jeweilige Bypassschaltungen bei geringen Verlusten gezielt gesteuert werden können. In diesem Zusammenhang wird auch die Verwendung eines PWM-Steuersignals erwähnt. Die Frequenz soll dabei so hoch gewählt sein, dass die einzelnen Ein- und Ausschaltpulse vom Auge nicht mehr aufgelöst werden können.Finally describes WO 2008006518 A1 in that LEDs connected in series in a motor vehicle headlight can be operated via a constant current source and can be controlled in a targeted manner via respective bypass circuits with low losses. In this connection, the use of a PWM control signal is also mentioned. The frequency should be chosen so high that the individual on and off pulses can not be resolved by the eye.

In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die Verwendung eines PWM-Signals zum Betrieb von LEDs einer Lichtquelle unerwünschte Nebeneffekte auf die menschliche Wahrnehmung besitzt, wenn sich die Lichtquelle stark bewegt oder wenn der Betrachter seinen Blick schnell über die Lichtquelle, insbesondere über eine weit entfernte Lichtquelle, bewegt. Dabei entsteht unabhängig von der Sehfrequenz des menschlichen Auges der Effekt, dass auf der Netzhaut einzelne Lichtinseln statt einer durchgehenden Bewegung bzw. eines durchgehenden Lichtbandes wahrgenommen werden. Die Rückleuchte eines Fahrzeugs kann beispielsweise bei schneller Kopfdrehung des Betrachters durch das Nachleuchten der Rezeptoren des Auges des Betrachters zu einer gleichzeitigen Vielfachwahrnehmung derselben Rückleuchte führen. Dementsprechend kann dieser Effekt im Straßenverkehr zu Irritationen führen und birgt somit ein Gefährdungspotential.In However, practice has shown that the use of a PWM signal to operate LEDs of a light source unwanted side effects possesses human perception when the light source strongly moved or when the viewer quickly turns his gaze over the light source, especially over a far distance Light source, moving. It arises independently of the Visual frequency of the human eye the effect that on the retina individual islands of light instead of a continuous movement or a continuous light band can be perceived. The tail light a vehicle can, for example, with rapid head rotation of the Observer by the afterglow of the receptors of the eye of the Observers to a simultaneous multiple perception of the same tail light to lead. Accordingly, this effect can be in traffic cause irritation and thus holds a potential hazard.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, diesem Effekt entgegenzuwirken und gleichzeitig die Vorteile der eingangs erwähnten pulsmodulierten Ansteuerung des LEDs zu nutzen.The It is therefore an object of the present invention to provide this Counteract effect while maintaining the benefits of the beginning to use mentioned pulse-modulated control of the LEDs.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.These Task is performed by a procedure with the characteristics of the independent Claim 1 solved.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, mehrere verschiedene LEDs oder mehrere verschiedene Gruppen von LEDs dieser Lichtquelle zeitversetzt über unterschiedliche PWM-Signale, welche sich bevorzugt durch ihre Phasenlage unterscheiden, anzusteuern.The Essence of the invention is several different LEDs or several different groups of LEDs of this light source over time different PWM signals, which preferably by their phase position distinguish, to steer.

Bevorzugt kann auf diese Weise eine zeitlich konstante Helligkeit erreicht werden, indem ein Puls eines PWM-Signals genau zu dem Zeitpunkt einsetzt, an dem ein Puls eines anderen PWM-Signals endetPrefers can achieve a constant brightness in this way be by a pulse of a PWM signal at the exact time at which a pulse of another PWM signal ends

Die Erfindung besitzt gegenüber dem Stand der Technik Vorteile, die im folgenden erläutert werden.The Invention has advantages over the prior art, which will be explained below.

Das Verhältnis von der Dauer der tatsächlichen Lichtabstrahlung der gesamten Lichtquelle zu der Zeitdauer, in der sie gar kein Licht abstrahlt, verbessert sich zugunsten der Dauer der tatsächlichen Lichtabstrahlung.The Ratio of the duration of the actual light emission the entire light source at the time when it has no light at all radiates, improves in favor of the duration of the actual light emission.

Der oben beschriebene Effekt, dass auf der Netzhaut einzelne Lichtinseln statt einer durchgehenden Bewegung bzw. statt eines ein durchgehenden Lichtbandes wahrgenommen werden, verringert sich oder ist gar nicht mehr wahrzunehmen.Of the above-described effect that on the retina individual islands of light instead of a continuous movement or instead of a continuous light band be perceived, diminishes or is no longer noticeable.

Insbesondere werden durch Nachleuchteffekte der Netzhaut verursachte stroboskopähnliche optische Effekte vermieden.Especially become strobing-like visual effects caused by after-effects of the retina Effects avoided.

Die Stromversorgung der Lichtquelle wird über die Zeit gleichmäßiger belastet.The Powering the light source becomes more uniform over time loaded.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung können die verschiedenen LEDs oder Gruppen von LEDs zufällig über mehrere unterschiedliche PWM-Signale, welche keine definierte Phasen- und keine definierte Frequenzbeziehung zueinander besitzen, deren durchschnittliche Pulsweite und/oder Pulsfrequenz aber im zeitlichen Mittel ein Maß für die von der Lichtquelle abzugebende Lichtleistung darstellt, angesteuert werden.In an advantageous embodiment of the invention can the different LEDs or groups of LEDs randomly over several different PWM signals, which have no defined phase and have no defined frequency relationship to each other, whose average pulse width and / or pulse rate but in temporal Means a measure of the output from the light source Represents light output to be controlled.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments are in the dependent claims characterized.

Im folgenden soll ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel die Erfindung anhand mehrerer Zeichnung erläutern.in the The following is a preferred embodiment of the Explain invention with reference to several drawings.

Dabei bedeuten:

U
– Spannung
V
– Volt
Uopt
– Spannung des optimalen Arbeitspunktes der LEDs
f
– Frequenz
ms
– Millisekunden
m
– Meter
s
– Sekunde
m/s
– Meter pro Sekunde
v
– Geschwindigkeit der Lichtquelle
Where:
U
- Tension
V
- Volt
Uopt
- Voltage of the optimum operating point of the LEDs
f
- Frequency
ms
- milliseconds
m
- Meter
s
- second
m / s
- meters per second
v
- Speed of the light source

1 stellt gemäß dem Stand der Technik ein PWM-Signal zur LED-Ansteuerung einer Lichtquelle und die entsprechenden Auswirkungen auf die optische Wahrnehmung einer solchen Lichtquelle, welche sich mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s bewegt, dar. 1 According to the prior art, a PWM signal for LED control of a light source and the corresponding effects on the visual perception of such a light source, which moves at a speed of 10 m / s, represents.

2 stellt ebenfalls gemäß dem Stand der Technik ein PWM-Signal zur LED-Ansteuerung dar. Allerdings besitzt dieses Signal eine Frequenz, die doppelt so hoch ist, wie die Frequenz des in 1 dargestellten PWM-Signals. Um den gleichen Lichtstrom zu erzeugen, halbiert sich dementsprechend die Pulsweite. Als Konsequenz ergibt sich in der Wahrnehmung eine größere Anzahl von Lichtinseln, die dementsprechend kleiner sind. Somit ändert sich nichts an dem Verhältnis zwischen der Dauer der tatsächlichen Lichtabstrahlung der gesamten Lichtquelle zu der Zeitdauer, in der sie gar kein Licht abstrahlt. Lediglich die zeitliche bzw. örtliche Verteilung der Lichtinseln ändert sich durch die Änderung der Frequenz des PWM-Signals. 2 also represents according to the prior art, a PWM signal for LED drive. However, this signal has a frequency that is twice as high as the frequency of the in 1 represented PWM signal. In order to generate the same luminous flux, the pulse width halves accordingly. As a consequence, there is a larger number of islands of light in perception, which are correspondingly smaller. Thus, nothing changes in the relationship between the duration of the actual light emission of the entire light source to the period in which it does not emit light. Only the temporal or spatial distribution of the islands of light changes due to the change in the frequency of the PWM signal.

3 stellt drei erfindungsgemäße PWM-Signale dar. Diese drei PWM-Signale steuern drei verschiedene Gruppen von LEDs einer Lichtquelle phasenversetzt an. Die Auswirkungen auf die optische Wahrnehmung einer solchen Lichtquelle, die sich mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s bewegt, wird im unteren Diagram dargestellt. Daraus wird ersichtlich, dass die Bereiche, in denen Helligkeit wahrgenommen wird, sich insgesamt über eine größeren Weg erstrecken, als entsprechende Bereiche in 1 oder in 2. 3 illustrates three PWM signals according to the invention. These three PWM signals drive three different groups of LEDs of a light source out of phase. The effects on the visual perception of such a light source moving at a speed of 10 m / s are shown in the lower diagram. It can be seen that the areas in which brightness is perceived extend over a greater distance overall than corresponding areas in 1 or in 2 ,

4 stellt erfindungsgemäß fünf solche PWM-Signale dar, die zusammen eine sogenannte „quasikontinuierliche” Helligkeitsverteilung bewirken, indem die positive Flanke eines Pulses eines PWM-Signals direkt an die negative Flanke eines anderen PWM-Signals anschließt. Der Bereich der Helligkeit erstreckt sich nun über den gesamten Weg einer solchen bewegten Lichtquelle. 4 represents five such PWM signals according to the invention, which together cause a so-called "quasi-continuous" brightness distribution by the positive edge of a pulse of a PWM signal directly connected to the negative edge of another PWM signal. The range of brightness now extends over the entire path of such a moving light source.

Ein Betrachter befindet sich beispielsweise im Abstand von 2,5 m zu der Strecke, auf der sich eine Lichtquelle quer zur Blickrichtung des Betrachters bewegt. Bei einer Geschwindigkeit von 10 m/s legt die Lichtquelle somit eine Entfernung von 5 Meter in 0,5 Sekunden zurück. Bei einer Frequenz des PWM-Signals von 20 Hz erfährt der Betrachter auf der Netzhaut im Stand der Technik 10 getrennte Lichtinseln über einen Öffnungswinkel von 90°.One Observer is for example at a distance of 2.5 m to the route, on which a light source transversely to the viewing direction the viewer moves. At a speed of 10 m / s lays the light source thus a distance of 5 meters in 0.5 seconds back. At a frequency of the PWM signal of 20 Hz experiences the viewer on the retina in the prior art over 10 separate islands of light over an opening angle of 90 °.

Zwar nimmt der Betrachter gemäß dem Stand der Technik bei einer erhöhten Frequenz von 40 Hz unter sonst gleichen Bedingungen 20 getrennte Lichtinseln über denselben Öffnungswinkel von 90° war, jedoch werden diese Lichtinseln im gleichen Verhältnis schmaler, sind also in diesem Fall etwa nur noch halb so breit. Das Verhältnis aus beleuchteten Bereichen der Netzhaut zu unbeleuchteten Bereichen der Netzhaut bleibt somit gleichermaßen unbefriedigend.Though takes the viewer according to the prior art at an increased frequency of 40 Hz, otherwise the same Conditions 20 separate islands of light over the same opening angle of 90 °, however, these islands of light are in the same proportion narrower, so in this case are only about half as wide. The ratio of illuminated areas of the retina to unlighted areas of the retina thus remains alike unsatisfactory.

Ein ähnlicher Effekt ist zu verzeichnen, wenn der Betrachter seinen Blick über die Lichtquelle während einer halben Sekunde um 90° bewegt. Dabei ist der Effekt jedoch unabhängig von der Entfernung des Betrachters zur Lichtquelle, findet also auch bei größeren Entfernungen statt.A similar one Effect is noticeable when the viewer looks over the light source is moved 90 ° for half a second. However, the effect is independent of the distance the observer to the light source, so also for larger Distances instead.

Bei größeren Entfernungen ist allerdings die Wahrnehmung der räumlichen Ausdehnung der Lichtquelle auf der Netzhaut geringer. Die Lichtquelle wird somit bei großen Entfernungen näherungsweise als Punktquelle wahrgenommen.at greater distances, however, is the perception the spatial extent of the light source on the retina lower. The light source is thus at great distances Approximately perceived as a point source.

Erfindungsgemäß werden nun mehrere verschiedene Gruppen von LEDs der Lichtquelle mit geeignet phasenverschobenen PWM-Signalen, wie sie in 3 oder in 4 dargestellt sind, angesteuert. Durch diese Phasenverschiebungen wird die tatsächliche Leuchtdauer der gesamten Lichtquelle über einen größeren Zeitbereich und somit über eine größere Wegstrecke und demzufolge auch über einen größeren Netzhautbereich des Auges des Betrachtes verteilt.According to the invention, a plurality of different groups of LEDs of the light source with suitably phase-shifted PWM signals, as shown in FIG 3 or in 4 are shown, driven. These phase shifts will do that neuter luminous duration of the entire light source over a larger time range and thus distributed over a greater distance and, consequently, over a larger retinal area of the eye of the consideration.

Als ideal ist in diesem Fall das in 4 dargestellte Verfahren anzusehen. Ein Puls eines PWM-Signals beginnt genau zu dem Zeitpunkt, an dem ein anderer Puls eines anderen PWM-Signals endet.The ideal in this case is the in 4 to look at represented method. One pulse of a PWM signal begins exactly at the time another pulse of another PWM signal ends.

Auch ein weit entfernter Betrachter, der seinen Blick über eine so angesteuerte Lichtquelle bewegt, wird dementsprechend eine durchgehende Bewegung bzw. ein durchgehendes Lichtband wahrnehmen.Also a distant observer looking over at one moved so controlled light source is accordingly a continuous Perceive movement or a continuous band of light.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • - WO 2008006518 A1 [0007] - WO 2008006518 A1 [0007]

Claims (6)

Verfahren zum Betrieb einer Lichtquelle eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Rückleuchte eines Kraftfahrzeugs, wobei als Leuchtmittel dieser Lichtquelle Leuchtdioden (LEDs) verwendet werden, wobei mehrere verschiedene dieser LEDs oder mehrere verschiedene Gruppen dieser LEDs getrennt ansteuerbar sind, wobei die LEDs pulsweitenmoduliert (PWM) im für sie geeigneten Arbeitspunkt betrieben werden und wobei die Helligkeit der Lichtquelle über mindestens ein Puls-Pause-Verhältnis gesteuert wird, gekennzeichnet dadurch, dass mehrere verschiedene dieser LEDs oder mehrere verschiedene Gruppen dieser LEDs zeitversetzt über unterschiedliche PWM-Signale angesteuert werden.Method for operating a light source of a motor vehicle, in particular a tail lamp of a motor vehicle, in which used as a light source of this light source light emitting diodes (LEDs) become, being several different of these LEDs or more different groups of these LEDs can be controlled separately, in which the LEDs pulse width modulated (PWM) in their own Operating point and the brightness of the light source over at least one pulse-pause ratio is controlled, marked as a result of that several different of these LEDs or several different ones Groups of these LEDs offset in time over different PWM signals are controlled. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass sich die besagten unterschiedlichen PWM-Signale durch ihre Phasenlage unterscheiden.Method according to claim 1, characterized by that said different PWM signals through their Differentiate phase position. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass ein Puls eines der besagten PWM-Signale genau zu dem Zeitpunkt, an dem ein Puls eines anderen der besagten PWM-Signale endet, einsetzt.Method according to one of the preceding Claims, characterized in that a pulse of a said PWM signals at the exact moment at which a pulse another of the said PWM signals ends. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Phasenlagen und/oder die Frequenzen der besagten unterschiedlichen PWM-Signale mindestens einer statistischen Verteilung unterliegen.Method according to claim 1, characterized by that the phase angles and / or the frequencies of said different PWM signals are subject to at least one statistical distribution. Verfahren gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass die besagte mindestens eine statistische Verteilung die gewünschte Helligkeit erzeugt.Method according to claim 4, characterized by that said at least one statistical distribution the desired Brightness generated. Verfahren gemäß Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass die besagte mindestens eine statistische Verteilung durch Wahl eines dazugehörigen Mittelwerts die gewünschte Helligkeit erzeugt.Method according to claim 5, characterized in that that said at least one statistical distribution by choice an associated mean the desired Brightness generated.
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