-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Beleuchtungseinheit
nach dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1, eine korrespondierende
Beleuchtungseinheit und eine Beleuchtungseinrichtung für
ein Fahrzeug, welche mindestens eine solche Beleuchtungseinheit
umfasst, sowie ein korrespondierendes Computerprogramm und ein korrespondierendes
Computerprogrammprodukt.
-
Moderne
Beleuchtungseinheiten für Fahrzeuge umfassen Frontleuchten
und/oder Heckleuchten, die jeweils eine Mehrzahl von Leuchtdioden-Lichtquellen
(LED-Lichtquellen) aufweisen, die in einer gemeinsamen Licht abstrahlenden
Lichtquellenmatrix zusammengefasst sind. Um eine gewünschte
Lichtverteilung der Licht abstrahlenden Lichtquellenmatrix zur Umsetzung
von verschiedenen Lichtfunktionen einzustellen, werden die einzelnen
LED-Lichtquellen in der Regel von einem Lichtsteuergerät
individuell angesteuert, d. h. die Helligkeitswerte der einzelnen
LED-Lichtquellen werden vom Lichtsteuergerät in Abhängigkeit
von der gewünschten Lichtverteilung vorgegeben. So können
für Heckleuchten beispielsweise die Lichtfunktionen Schlusslicht, Bremslicht,
Blinklicht, Rückfahrlicht, Nebelschlusslicht usw. bzw.
für Frontleuchten die Lichtfunktionen Abblendlicht, Fernlicht,
Positionslicht, Nebellicht, Blinklicht usw. durch verschiedene Lichtverteilungen
und/oder Lichtquellenmatrizen umgesetzt werden.
-
Zur
Umsetzung der verschiedenen Lichtfunktionen besteht die Anforderung,
eine große Zahl von LED-Lichtquellen für einen
LED-Scheinwerfer einzeln anzusteuern und in der Helligkeit zu variieren.
Die LED-Lichtquellen können über eine so genannte
Pulsweitenmodulation (PWM), welche Einschaltzeitpunkte und/oder
Ausschaltzeitpunkte der LED-Lichtquelle vorgibt, mit einem vorgegebenen
Helligkeitswert betrieben werden. Der Helligkeitswert ergibt sich über
die Modulation des Pulsweitenverhältnisses aus der mittleren Strom-
bzw. Leistungsaufnahme der LED-Lichtquelle während einer
PWM- Periode, wobei das Pulsweitenverhältnis das Verhältnis
der Einschaltzeit der LED-Lichtquelle zur Periodendauer der PWM-Periode
angibt. Die Pulsweitenmodulation schaltet die einzelnen LED-Lichtquelle
in schneller Folge (>=
200 Hz) periodisch an und aus. Das menschliche Auge nimmt dann nicht
mehr die einzelnen Impulse, sondern nur noch eine mittlere Helligkeit
wahr. Hierbei wird die PWM-Periode in N Zeitschritte unterteilt,
wobei N der Anzahl von darstellbaren Helligkeitsstufen entspricht.
Zur Umsetzung der verschiedenen Lichtfunktionen können
die einzelnen LED-Lichtquellen zu Ketten zusammengefasst werden,
die jeweils von einer Wandlereinheit mit Energie versorgt werden.
Die Anzahl der LED-Lichtquellen, die zu einer Kette zusammengefasst
werden können ist von der Leistungsfähigkeit der
verwendeten Wandlereinheit abhängig, so bestimmt beispielsweise
ein maximaler Ausgangsstrom bzw. eine maximale Ausgangsspannung
der verwendeten Wandlereinheit die maximale Anzahl von LED-Lichtquelle,
die zu einer Kette zusammengefasst werden können.
-
Ein
herkömmlicher einfacher Algorithmus zur Erzeugung der Pulsweitenmodulation
zur Helligkeitsregelung schaltet zu Beginn einer PWM-Periode die
LED-Lichtquelle an. Mit jedem Zeitschritt wird ein Zähler
beginnend bei 0 um den Wert 1 erhöht, bis der Endwert N
erreicht ist. Bei jedem Schritt wird der Wert für die Einschaltzeitdauer
der LED-Lichtquelle mit dem Zählerstand verglichen. Überschreitet
der Zählerstand die vorgegebene Einschaltzeitdauer, wird
die entsprechende LED-Lichtquelle ausgeschaltet. Zur Einsparung
von Bauteilen wird auch bei der Steuerung der mehreren zu einer
Kette zusammengefassten LED-Lichtquellen nur ein Zähler
verwendet. Die verschiedenen LED-Lichtquellen können jedoch
verschiedene Einschaltzeiten aufweisen, so dass zu Beginn der PWM-Periode
alle LED-Lichtquellen eingeschaltet werden und im weiteren Verlauf je
nach gewünschter Helligkeit nacheinander ausgeschaltet
werden. Bei diesem Konzept müssen die Wandler strom- bzw.
spannungsmäßig so ausgelegt sein, dass alle LED-Lichtquellen
gleichzeitig eingeschaltet sein können. Zudem können
während einer PWM-Periode in kurzen Zeiten hohe Strom-
bzw. Spannungsänderungen auftreten, die vom Maximalwert
bis auf den Wert 0 reichen können.
-
In
der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 002 809 A1 wird beispielsweise
ein Verfahren zum gepulsten Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung
mit Leuchtdioden (LED) für Kraftfahrzeuge beschrieben,
mit dem ein Stroboskopeffekt vermieden oder verringert wird. Das
beschriebene Verfahren schlägt vor, den Pulsbetrieb von mindestens
zwei Leuchtdioden oder von mindestens zwei Leuchtdiodengruppen derart
phasenverschoben auszuführen, dass die Einschaltzeit einer
Leuchtdiode oder Leuchtdiodengruppe zumindest teilweise in der Ausschaltzeit
der anderen Leuchtdiode oder Leuchtdiodengruppe liegt.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Beleuchtungseinheit,
eine korrespondierende Beleuchtungseinheit und eine Beleuchtungseinrichtung
für ein Fahrzeug, welche mindestens eine solche Beleuchtungseinheit
umfasst, sowie ein korrespondierendes Computerprogramm und ein korrespondierendes
Computerprogrammprodukt anzugeben, die eine Reduzierung der Bauteilezahl,
der Größe und der Kosten der Beleuchtungseinheit
ermöglichen.
-
Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung eines
Verfahrens zur Ansteuerung einer Beleuchtungseinheit mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1, einer Beleuchtungseinheit mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 19 und einer Beleuchtungseinrichtung für
ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20, sowie eines
korrespondierenden Computerprogramms mit den Merkmalen des Patentanspruchs
22 und eines Computerprogrammprodukts mit den Merkmalen des Patentanspruchs
23.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Erfindungsgemäß werden
die Einschaltzeitpunkte und Ausschaltzeitpunkte von LED-Lichtquellen,
die zu einer Kette zusammengefasst sind, während einer
PWM-Periode so berechnet, dass die Anzahl von gleichzeitig während
der PWM-Periode eingeschalteten LED-Lichtquellen der Kette minimiert
wird. Das bedeutet, dass die Einschaltzeitpunkte der einzelnen LED-Lichtquellen
einer Kette nicht gemeinsam auf den Beginn des PWM-Periode gelegt
werden, sondern zeitlich so gegeneinander versetzt werden, dass
immer möglichst wenige LED-Lichtquellen gleichzeitig eingeschaltet
sind. Der Ausschaltzeitpunkt wird auch entsprechend versetzt, so
dass die gewünschte Einschaltzeitdauer erreicht wird. Hierbei ändert
sich eine Anzahl der während einer PWM-Periode eingeschalteten
LED-Lichtquellen maximal um eine LED-Lichtquelle, was bedeutet,
dass sich ein durch die Kette fließende Gesamtstrom auch
nur um einen Betrag ändert, der durch eine LED-Lichtquelle
fließt, bzw. eine an der Kette anliegende Gesamtspannung ändert
sich nur um einen Betrag, der an einer LED-Lichtquelle abfällt.
-
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung
einer Beleuchtungseinheit kann die Anzahl der erforderlichen Wandler,
die jeweils eine Kette mit einer vorgegebenen Anzahl von einzelnen
LED-Lichtquellen mit Energie versorgen, in vorteilhafter Weise reduziert
werden, da in der Regel nicht alle LED-Lichtquellen in einer Kette
mit der vollen Helligkeit betrieben werden, so dass mehr LED-Lichtquellen
von einem Wandler betrieben werden können, als es eine
zugehörige maximale Wandlerspannung bzw. ein zugehöriger maximaler
Wandlerstrom ermöglichen. Zudem ergibt sich durch das erfindungsgemäße
Verfahren eine gleichmäßigere Auslastung der Wandler,
ein gleichmäßigerer Strom – bzw. Spannungsverlauf
innerhalb einer PWM-Periode und ein dadurch verbessertes EMV-Verhalten
und reduzierte Störgeräusche und Stroboskop-Effekte.
Durch die Reduzierung der Wandleranzahl können Baugröße
und Kosten der Auswerte- und Steuereinheit der Beleuchtungseinheit
reduziert werden. Zudem ermöglicht das erfindungsgemäße
Verfahren durch die dynamische Ermittlung der Ein- und Ausschaltzeitpunkte
der einzelnen LED-Lichtquellen eine einfache Umsetzung von zeitlich
variierenden Lichtverteilungen.
-
In
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Anzahl von während der PWM-Periode gleichzeitig
angeschalteten LED-Lichtquellen einer Kette durch eine Addition
von Helligkeitswerten berechnet, welche für die einzelnen
LED-Lichtquellen der Kette vorgegeben werden. Ergibt die Berechnung
eine ganze Zahl, dann ist die Anzahl der während der PWM-Periode
eingeschalteten LED-Lichtquellen konstant. Ergibt die Berechnung
einen Wert zwischen zwei ganzen Zahlen, dann variiert die Anzahl
der während der PWM-Periode gleichzeitig angeschalteten
LED-Lichtquellen nur um eine LED-Lichtquelle, wobei die größere
der beiden ganzen Zahlen die maximale Anzahl von gleichzeitig angeschalteten
LED-Lichtquellen anzeigt. Die LED-Lichtquellen einer Zeile und/oder
einer Spalte der Lichtquellenmatrix können beispielsweise
zu einer Teilkette und/oder zu einer Kette zusammengefasst werden.
Des Weiteren können mehrere Teilketten von LED-Lichtquellen
zu einer Kette zusammengefasst werden. Die LED-Lichtquellen werden
so zu Ketten zusammengefasst, dass die Summe der vorgegebenen Helligkeitswerte
der zu einer Kette zusammengefassten LED-Lichtquellen kleiner als
der maximale Helligkeitswert ist, den eine vorgegebene Wandlereinheit
treiben kann. Das bedeutet, dass die Anzahl der gleichzeitig während
der PWM-Periode angeschalteten Lichtquellen der Kette kleiner oder
gleich der maximalen Anzahl ist, welche die vorgegebene Wandlereinheit
maximal gleichzeitig treiben kann. Alternativ kann der berechnete
Gesamthelligkeitswert der zu einer vorgegebenen Kette zusammengefassten
LED-Lichtquellen zur Auswahl der Wandlereinheit für die
vorgegebene Kette von LED-Lichtquellen verwendet werden. Wenn beispielsweise
acht LED-Lichtquellen zu einer Kette zusammengefasst werden und die
Addition der einzelnen Helligkeitswerte der acht LED-Lichtquellen
zur Umsetzung der vorgegebenen Lichtverteilung einen Gesamthelligkeitswert
von 4,5 ergibt, dann kann anstatt einer Wandlereinheit, deren maximaler
Spannungswert bzw. Stromwert für maximal acht LED-Lichtquellen
ausgelegt ist, eine schwächere Wandlereinheit verwendet
werden, die ausgelegt ist, nur fünf LED-Lichtquellen gleichzeitig
zu betreiben.
-
In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Einschaltzeitpunkte der LED-Lichtquellen während
der PWM-Periode gegeneinander versetzt, wobei eine ausgeschaltete
LED-Lichtquelle während einer PWM-Periode nur dann eingeschaltet
wird, wenn eine eingeschaltete LED-Lichtquellen ausgeschaltet wird.
Der Ausschaltzeitpunkt einer eingeschalteten LED-Lichtquelle wird
beispielsweise durch eine Addition des Einschaltzeitpunkts und einer
Einschaltzeitdauer der korrespondierenden LED-Lichtquelle berechnet.
Die Einschaltzeitpunkte und Ausschaltzeitpunkte der LED-Lichtquellen
einer Kette werden beispielsweise zu Beginn einer PWM-Periode neu
berechnet, wenn sich die vorgegebene Einschaltzeitdauer einer der
LED-Lichtquellen der Kette und damit die vorgegebene Helligkeit
der LED-Lichtquelle ändern.
-
Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die PWM-Periode in eine vorgegebene Anzahl von Zeitschritten
aufgeteilt, wobei der Einschaltzeitpunkt der LED-Lichtquelle durch
eine Anzahl von seit dem Beginn der PWM-Periode abgelaufenen Zeitschritten
repräsentiert wird, wobei die Einschaltzeitdauer der LED-Lichtquelle
durch eine vorgegebene Anzahl von Zeitschritten repräsentiert
wird, und wobei der Ausschaltzeitpunkt aus einer Addition der Zeitschritte
des Einschaltzeitpunkts und den Zeitschritten der Einschaltzeitdauer
der korrespondierenden LED-Lichtquelle berechnet wird. Zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Einschaltzeitpunkt
einer ersten LED-Lichtquelle einer Kette auf einen Wert 0 gesetzt.
Ein Ausschaltzeitpunkt der ersten LED-Lichtquelle wird durch eine
Modulo-N-Operation berechnet, welche mit dem Wert der Einschaltzeitdauer
der ersten LED-Lichtquelle ausgeführt wird, wobei N der
Anzahl von Zeitschritten entspricht, in welche die PWM-Periode unterteilt
ist. Ein Einschaltzeitpunkt einer n-ten LED-Lichtquelle wird auf
einen Ausschaltzeitpunkt der (n – 1)-ten LED-Lichtquelle gesetzt.
Ein Ausschaltzeitpunkt der n-ten LED-Lichtquelle wird durch eine
Modulo-N-Operation berechnet, welche mit einer Summe von Zeitschritten
ausgeführt wird, die aus einer Addition des Einschaltzeitpunktes
der n-ten LED-Lichtquelle und der Einschaltzeitdauer der n-ten LED-Lichtquelle
gebildet wird, wobei n eine natürliche Zahl größer
als 1 ist, und wobei N die Anzahl von Zeitschritten ist, in welche
eine PWM-Periode unterteilt ist. Das bedeutet, dass die nachfolgenden
Einschaltzeitpunkte und Ausschaltzeitpunkte der weiteren LED- Lichtquellen
der Kette iterativ aus den vorherigen Einschaltzeitpunkten und Ausschaltzeitpunkten
der bereits berechneten LED-Lichtquellen berechnet werden. Eine
Modulo-N-Operation führt eine Division durch N mit Rest
durch und liefert als Ergebnis den verbleibenden Rest der Division.
In anderen Worten ausgedrückt, subtrahiert die Modulo-N-Operation
solange die Zahl N von einem Ausgangswert, bis eine Zahl übrig
bleibt, die kleiner als N ist.
-
In
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird ein aktueller Zustand einer LED-Lichtquelle in Abhängigkeit
vom Einschaltzeitpunkt, vom Ausschaltzeitpunkt, von der Einschaltzeitdauer
und/oder von einem aktuellen Zählerstand bestimmt, der
von einem die Zeitschritte innerhalb der PWM-Periode zählenden Modulo-N-Zähler
zur Verfügung gestellt wird.
-
In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
weist ein Ausgangszustand einer LED-Lichtquelle einen logischen
Wert „1” auf, wenn der berechnete Ausschaltzeitpunkt
kleiner als der berechnete Einschaltzeitpunkt der korrespondierenden
LED-Lichtquelle ist. Der Ausgangszustand der LED-Lichtquelle weist
hingegen einen logischen Wert „0” auf, wenn der
berechnete Ausschaltzeitpunkt größer als der berechnete
Einschaltzeitpunkt der korrespondierenden LED-Lichtquelle ist. Hierbei
repräsentiert der logische Wert „0” eine
ausgeschaltete LED-Lichtquelle, und der logische Wert „1” repräsentiert
eine angeschaltete LED-Lichtquelle. Der Ausgangszustand der LED-Lichtquelle
weist den logischen Wert „1” auf, wenn der Ausschaltzeitpunkt
gleich dem Einschaltzeitpunkt ist, und die Einschaltzeitdauer der
korrespondierenden LED-Lichtquelle größer als
0 ist, Der Ausgangszustand der LED-Lichtquelle weist hingegen den
logischen Wert „0” auf, wenn der Ausschaltzeitpunkt
gleich dem Einschaltzeitpunkt ist, und die Einschaltzeitdauer der korrespondierenden
LED-Lichtquelle gleich 0 ist.
-
In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der aktuelle Zustand einer LED-Lichtquelle invertiert, wenn
der aktuelle Zählerstand des Modulo-N-Zählers
entweder gleich dem Einschaltzeitpunkt oder dem Ausschaltzeitpunkt
der korrespondierenden LED-Lichtquelle ist. Der Ausgangszustand
der LED-Lichtquelle wird als aktueller Zustand der LED-Lichtquelle
verwendet, wenn der aktuelle Zählerstand des Modulo-N-Zählers
gleich 0 ist.
-
Die
erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit umfasst eine
Licht abstrahlende Lichtquellenmatrix, die eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen
aufweist, und eine Auswerte- und Steuereinheit, welche die einzelnen LED-Lichtquellen über
eine Pulsweitenmodulation, welche Einschaltzeitpunkte und/oder Ausschaltzeitpunkte der
einzelnen LED-Lichtquellen vorgibt, mit einem vorgegebenen Helligkeitswert
betreibt, um eine gewünschte Lichtverteilung der Licht
abstrahlenden Lichtquellenmatrix einzustellen. Zudem wird mindestens
eine Kette mit einer vorgebbaren Anzahl von einzelnen LED-Lichtquellen
gebildet, wobei die Auswerte- und Steuereinheit die mindestens eine
Kette jeweils über eine korrespondierende Wandlereinheit
mit Energie versorgt. Erfindungsgemäß berechnet
die Auswerte- und Steuereinheit die Einschaltzeitpunkte und Ausschaltzeitpunkte
der LED-Lichtquellen einer Kette so, dass die Anzahl von gleichzeitig
eingeschalteten LED-Lichtquellen einer Kette minimiert ist.
-
Die
erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung für
ein Fahrzeug umfasst eine Fahrzeugsensorik, eine Bedieneinheit,
ein Lichtsteuergerät und mindestens eine erfindungsgemäße
Beleuchtungseinheit. In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinrichtung erzeugt das Lichtsteuergerät Informationen über eine
gewünschte Lichtverteilung zur Ansteuerung der mindestens
einen Beleuchtungseinheit aus Informationen, die von der Bedieneinheit
und/oder der Fahrzeugsensorik bereitgestellt werden.
-
Die
vorliegende Erfindung kann als Verfahren, Vorrichtung, Computerprogramm
und/oder als Computerprogrammprodukt realisiert werden. Entsprechend
kann die vorliegende Erfindung vollständig als Hardware und/oder
als Software und/oder als Kombination aus Hardware- und/oder Softwarekomponenten
ausgeführt werden. Zudem kann die vorliegende Erfindung
als Computerprogrammprodukt auf einem computernutzbaren Speichermedium
mit computerlesbarem Programmcode ausgeführt werden, wobei
verschiedene computerlesbare Speichermedien wie Festplatten, CD-ROMs,
optische oder magnetische Speicherelemente usw. benutzt werden können.
-
Die
computernutzbaren oder computerlesbaren Medien können beispielsweise
elektronische, magnetische, optische, elektromagnetische Infrarot-
oder Halbleitersysteme, Vorrichtungen, Geräte oder Verbreitungsmedien
umfassen. Zudem können die computerlesbaren Medien eine
elektrische Verbindung mit einer oder mehreren Leitungen, eine tragbare
Computerdiskette, einen Speicher mit direktem Zugriff (RAM), einen Nur-Lese-Speicher
(ROM), einen löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicher
(EPROM oder Flashspeicher, eine optischen Leitung und eine tragbare
CD-ROM umfassen. Das computernutzbare oder das computerlesbare Medium
kann sogar Papier oder ein anderes geeignetes Medium sein, auf welchem
das Programm geschrieben ist, und von welchem es, beispielsweise
durch einen optischen Abtastvorgang des Papiers oder des anderen
Mediums elektrisch erfassbar ist, dann kompiliert, interpretiert
oder falls erforderlich auf andere Weise verarbeitet und dann im
Computerspeicher gespeichert werden kann.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
-
Dabei
zeigen:
-
1 ein
schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
für ein Fahrzeug,
-
2 ein
schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit für
ein Fahrzeug,
-
3 ein
schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit für
ein Fahrzeug,
-
4 ein
schematisches Zustandsdiagramm einer LED-Lichtquelle für
die Beleuchtungseinheit aus 2 oder 3,
-
5 eine
schematische Zustandsdarstellung von LED-Lichtquellen einer Kette
während einer herkömmlichen PWM-Periode,
-
6 eine
schematische Zustandsdarstellung von LED-Lichtquellen der Kette
aus 5 während einer erfindungsgemäßen
PWM-Periode,
-
7 eine
schematische Zustandsdarstellung von LED-Lichtquellen einer Kette
während einer ersten erfindungsgemäßen
PWM-Periode für eine erste Lichtverteilung,
-
8 eine
schematische Zustandsdarstellung von LED-Lichtquellen der Kette
aus 7 während einer zweiten erfindungsgemäßen
PWM-Periode für eine zweite Lichtverteilung,
-
9 eine
schematische Zustandsdarstellung einer LED-Lichtquelle der Kette
aus 7 und 8 während mehrerer
erfindungsgemäßer PWM-Perioden zur Beschreibung
des Übergangs von der ersten Lichtverteilung zur zweiten
Lichtverteilung,
-
10 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Lichtquellenmatrix für die erfindungsgemäße
Beleuchtungseinheit,
-
11 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Lichtquellenmatrix für die erfindungsgemäße
Beleuchtungseinheit, und
-
12 eine
schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
einer Lichtquellenmatrix für die erfindungsgemäße
Beleuchtungseinheit.
-
Wie
aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1 für
ein Fahrzeug eine Bedieneinheit 5 zur Bedienung von mindestens
einer Lichtfunktion, eine Fahrzeugsensorik 10 zur Ermittlung
eines aktuellen Fahrzustandes und/oder eines aktuellen Fahrzeugumgebungszustandes,
ein Lichtsteuergerät 20 und mindestens eine Beleuchtungseinheit 30, 30', 40, 40'.
Die Beleuchtungseinheit 30, 30', 40, 40' kann
beispielsweise als Frontleuchte und/oder Heckleuchte ausgeführt
sein und zur Ausführung von verschiedenen Lichtfunktionen,
wie beispielsweise Schlusslicht, Bremslicht, Blinklicht, Rückfahrlicht,
Nebelschlusslicht, Abblendlicht, Fernlicht, Positionslicht, Nebellicht,
Blinklicht usw., verschiedene Lichtverteilungen aufweisen. Das Lichtsteuergerät 20 erzeugt
aus Informationen, die von der Bedieneinheit 5 und/oder
der Fahrzeugsensorik 10 bereitgestellt werden, Informationen über
eine gewünschte Lichtverteilung zur Ansteuerung der mindestens
einen Beleuchtungseinheit 30, 30', 40, 40'.
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst
jede Beleuchtungseinheit 30, 30', 40, 40' eine
Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42',
die jeweils eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen aufweist, und eine
Auswerte- und Steuereinheit 31, 31', 41, 41' zur
Ansteuerung der korrespondierenden Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42',
um eine erforderliche Lichtverteilung zur Umsetzung der verschiedenen
Lichtfunktionen einzustellen. Die Auswerte- und Steuereinheit 31, 31', 41, 41' steuert
die einzelnen LED-Lichtquellen zur Einstellung von individuellen
Helligkeitswerten der einzelnen LED-Lichtquellen in Abhängigkeit
von der vorgegebenen Lichtverteilung an Um eine große Zahl
von LED-Lichtquellen für die Lichtquellenmatrizen 32, 32', 42, 42' einzeln
anzusteuern und in der Helligkeit zu variieren, wird die Helligkeitseinstellung über
eine Pulsweitenmodulation (PWM) durchgeführt, wobei mindestens eine
Kette mit einer vorgebbaren Anzahl von einzelnen LED-Lichtquellen
gebildet wird, die von der Auswerte- und Steuereinheit 32, 32', 42, 42' jeweils über
eine korrespondierende Wandlereinheit mit Energie versorgt werden.
Hierzu gibt es grundsätzlich zwei mögliche Schaltungskonzepte,
die in 2 und 3 dargestellt sind. Wie aus 2 bis 4 ersichtlich
ist, umfassen beide Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit 30, 30', 40, 40' jeweils
eine Licht abstrahlende Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42',
die eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 umfasst,
und eine Auswerte- und Steuereinheit 31, 31', 41, 41'.
Die Auswerte- und Steuereinheit 31, 31', 41, 41' betreibt
die einzelnen LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 über
eine Pulsweitenmodulation, welche Einschaltzeitpunkte EP [LED n]
und/oder Ausschaltzeitpunkte AP [LED n] der einzelnen LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 vorgibt,
mit einem vorgegebenen Helligkeitswert, um eine gewünschte Lichtverteilung
der jeweiligen Licht abstrahlenden Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42' einzustellen.
Zur Vereinfachung der Beschreibung ist hier nur eine Kette mit acht
LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 dargestellt.
-
Wie
aus 2 weiter ersichtlich ist, weist das dargestellte
erste Ausführungsbeispiel der Beleuchtungseinheit 30, 40 eine
Parallelschaltung der LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer
Kette unter Verwendung eines Wandlers 33, 43,
eines Modulo-N-Zählers 36, 46, der von
Null bis N zählt und bei Erreichen des Zählerstands N
auf 0 zurückgesetzt wird, einer Schalteinheit 34, 44 mit
acht Schaltelementen 34.1, 44.1 und einer Stromversorgungseinheit 35, 45 auf,
die im dargestellten Ausführungsbeispiel acht Konstantspannungsquellen 35.1, 45.1 umfasst,
um die Streuung der Flussspannung zu kompensieren. Der dargestellte
Wandler 33, 43 liefert eine konstante Ausgangsspannung
und der Ausgangsstrom passt sich an die Zahl der parallel geschalteten LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 an.
Der maximale Ausgangsstrom des Wandlers 33, 43 bestimmt
hier die maximale Anzahl der LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer
Kette, die gleichzeitig eingeschaltet werden können.
-
Wie
aus 3 weiter ersichtlich ist, weist das dargestellte
zweite Ausführungsbeispiel der Beleuchtungseinheit 30', 40' eine
Reihenschaltung der LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer
Kette unter Verwendung eines Wandlers 33', 43',
eines Modulo-N-Zählers 36, 46 und einer
Schalteinheit 34', 44' mit acht Schaltelementen 34.1, 44.1 auf.
Der dargestellte Wandler 33', 43' liefert einen
konstanten Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung passt sich an
die Zahl der in Reihe geschalteten LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 automatisch
an. Die maximale Ausgangsspannung des Wandlers 33', 43' bestimmt
hier die maximale Anzahl der LED-Lichtquellen 32.1, 42.1,
die gleichzeitig eingeschaltet werden können.
-
Die
im Folgenden beschriebenen Konzepte gelten prinzipiell für
die Schaltungsvarianten beider Ausführungsbeispiele, wobei
auch gemischte Schaltungsvarianten auftreten können, d.
h. eine Kette kann auch als Reihenschaltung aus mehreren Teilketten
mit parallel geschalteten LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 bzw.
als Parallelschaltung aus mehreren Teilketten mit in Reihe geschalteten
LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 ausgeführt werden.
-
Die
Helligkeitseinstellung der LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 erfolgt über
die Pulsweitenmodulation (PWM). Dabei werden die einzelnen LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 in schneller
Folge (>= 200 Hz)
periodisch ein- und ausgeschaltet. Das menschliche Auge nimmt dann
nicht mehr die einzelnen Impulse, sondern nur noch eine mittlere
Helligkeit der LED-Lichtquelle 32.1, 42.1 wahr.
Zur Einstellung der Helligkeit der LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 wird
eine PWM-Periode T in N Zeitschritte unterteilt, wobei N der Anzahl
von verschiedenen darstellbaren Helligkeitsstufen entspricht. 4 zeigt
als Beispiel den Zustand einer beliebigen LED-Lichtquelle (LED n),
die auf eine Helligkeit von 80% eingestellt ist. Wie aus 4 ersichtlich
ist, liegt der Einschaltzeitpunkt EP [LED n] der LED-Lichtquelle
(LED n) bei 0% der PWM-Periode T, und der Ausschaltzeitpunkt AP
[LED n] der LED-Lichtquelle (LED n) liegt bei 80% der PWM-Periode
T. Ein einfacher Algorithmus zur Erzeugung der Pulsweitenmodulation
schaltet die LED-Lichtquelle (LED n) zu Beginn der PWM-Periode T
bei 0% an. Mit jedem Zeitschritt wird der Modulo-N-Zähler 36, 46 beginnend
bei 0 um den Wert 1 erhöht, bis der Endwert N erreicht
ist. Bei jedem Schritt wird die Anzahl von Zeitschritten, welche
die Einschaltzeitdauer ED [LED n] der LED-Lichtquelle (LED n) repräsentiert,
mit dem aktuellen Zählerstand AZS des Modulo-N-Zählers 36, 46 verglichen.
Erreicht der aktuelle Zählerstand AZS des Modulo-N-Zählers 36, 46 die
vorgegebene Einschaltzeitdauer ED [LED n] der LED-Lichtquelle (LED
n), dann wird die LED-Lichtquelle (LED n) abgeschaltet. Das bedeutet,
dass die in 4 dargestellte LED-Lichtquelle
(LED n) ausgeschaltet wird, wenn der aktuelle Zählerstand
AZS des Modulo-N-Zählers 36, 46 einen
Wert erreicht, der 80% der PWM-Periode T entspricht. Ist die PWM-Periode
T beispielsweise in 100 Zeitschritte aufgeteilt, dann wird die LED-Lichtquelle
(LED n) bei einem Zählerstand von 80 ausgeschaltet.
-
Die
für den Vergleich und das Schalten der LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 zur
Verfügung stehende Rechenzeit ist extrem kritisch. Bei
einer PWM-Frequenz von beispielsweise 200 Hz ergibt sich eine Periodendauer
von 5 ms. Wird diese Periode beispielsweise in N = 250 Schritte,
d. h. in 250 Helligkeitsschritte unterteilt, so steht für
einen Zeitschritt eine Zeitspanne von 20 μs zur Verfügung.
Sollen beispielsweise 100 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 in
einer Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42 gesteuert
werden, so beträgt die für eine LED-Lichtquelle 32.1, 42.1 zur
Verfügung stehende Rechenzeit 0,2 μs, was einer
Frequenz von 5 MHz entspricht.
-
Zur
Einsparung von Bauteilen wird auch zur Steuerung von mehreren LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer
Kette nur ein Modulo-N-Zähler 36, 46 verwendet,
wobei für jede LED-Lichtquelle 32.1, 42.1 aber
eine eigene Einschaltzeitdauer ED [LED n] vorgegeben werden kann.
Bei einem herkömmlichen in 5 dargestellten
Verfahren werden zu Beginn der PWM-Periode T alle LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer
Kette, hier die LED-Lichtquellen (LED 1) bis (LED 8), angeschaltet,
und im weiteren Verlauf der PWM- Periode T werden die einzelnen Lichtquellen
(LED 1) bis (LED 8) je nach gewünschter Helligkeit nacheinander
ausgeschaltet. Das bedeutet, dass im dargestellten Beispiel eine
siebte LED-Lichtquelle (LED 7) bei einem aktuellen Zählerstand des
Modulo-N-Zählers 36, 46 ausgeschaltet
wird, der 20% der PWM-Periode T repräsentiert. Eine achte LED-Lichtquelle
(LED 8) wird bei einem aktuellen Zählerstand des Modulo-N-Zählers 36, 46 ausgeschaltet,
der 30% der PWM-Periode T repräsentiert. Eine fünfte
LED-Lichtquelle (LED 5) wird bei einem aktuellen Zählerstand
des Modulo-N-Zählers 36, 46 ausgeschaltet,
der 40% der PWM-Periode T repräsentiert. Eine vierte LED-Lichtquelle
(LED 4) wird bei einem aktuellen Zählerstand des Modulo-N-Zählers 36, 46 ausgeschaltet,
der 50% der PWM-Periode T repräsentiert. Eine sechste LED-Lichtquelle
(LED 6) wird bei einem aktuellen Zählerstand des Modulo-N-Zählers 36, 46 ausgeschaltet,
der 60% der PWM-Periode T repräsentiert. Eine zweite LED-Lichtquelle
(LED 2) wird bei einem aktuellen Zählerstand des Modulo-N-Zählers 36, 46 ausgeschaltet,
der 70% der PWM-Periode T repräsentiert. Eine dritte LED-Lichtquelle
(LED 3) wird bei einem aktuellen Zählerstand des Modulo-N-Zählers 36, 46 ausgeschaltet,
der 80% der PWM-Periode T repräsentiert. Eine erste LED-Lichtquelle
(LED 1) wird bei einem aktuellen Zählerstand des Modulo-N-Zählers 36, 46 ausgeschaltet,
der 100% der PWM-Periode T repräsentiert, da der Modulo-N-Zählers 36, 46 bei
Erreichen dieses Zählerstands N jedoch zurückgesetzt
wird bleibt die erste LED-Lichtquelle (LED 1) eingeschaltet. Dieses
Konzept weist den Nachteil auf, dass die Wandler 33, 33', 43, 43' strom-
bzw. spannungsmäßig so ausgelegt sein müssen,
dass alle LED-Lichtquelle (LED 1) bis (LED 8) gleichzeitig eingeschaltet
sein können. Daher können während einer PWM-Periode
T in kurzen Zeitabständen hohe Strom- bzw. Spannungsänderungen
auftreten, die vom Maximalwert bis auf den Wert 0 herabreichen und
umgekehrt, wie aus dem Wechsel zwischen zwei PWM-Perioden T ersichtlich
ist.
-
Um
diese Nachteile zu vermeiden wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die Einschaltzeitpunkt EP [LED n] der einzelnen LED-Lichtquellen
(LED n) nicht gemeinsam auf den Beginn der PWM-Periode T zu legen,
sondern so gegeneinander zu versetzten, dass immer möglichst
wenig der LED-Lichtquellen (LED 1) bis (LED 8) der Kette gleichzeitig
angeschaltet sind. Die Ausschaltzeitpunkte AP [LED n] sind dann
natürlich auch entsprechend zu versetzen, so dass die gewünschte
Einschaltzeitdauer ED [LED n] erreicht wird. Hierbei ändert
sich die Anzahl der während einer PWM-Periode T eingeschalteten
LED-Lichtquellen (LED 1) bis (LED 8) maximal um eine LED-Lichtquelle
(LED n), was bedeutet, dass sich der Strom auch nur um den Betrag ändert, der
durch eine LED-Lichtquelle (LED n) fließt bzw. die Spannung ändert
sich nur um den Betrag, der an einer LED-Lichtquelle (LED n) abfällt.
Dies wird dadurch erreicht, dass eine LED- Lichtquelle (LED n) immer
dann eingeschaltet wird, wenn eine andere LED-Lichtquelle (LED n)
ausgeschaltet wird, die Einschaltzeitpunkte EP [LED n] der LED-Lichtquellen
(LED n) werden praktisch ineinander verschachtelt. Eine Neuberechnung
der Einschaltzeitpunkte EP [LED n] und Ausschaltzeitpunkte AP [LED
n] erfolgt zu Beginn einer PWM-Periode T immer dann, wenn sich die
Einschaltzeitdauer ED [LED n] einer LED-Lichtquelle (LED n) ändert.
Wie aus 6 ersichtlich ist, ergibt sich
für das in 5 dargestellte Beispiel der
8 LED-Lichtquellen (LED 1) bis (LED 8) mit den dort angegebenen
Helligkeiten, dass nur noch 4 oder 5 der LED-Lichtquellen (LED 1)
bis (LED 8) gleichzeitig angeschaltet sind.
-
Zur
Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Ansteuerung der Beleuchtungseinheit 30, 30', 40, 40' wird
bei einer Ausführungsform der Erfindung die PWM-Periode
T in eine vorgegebene Anzahl N von Zeitschritten aufgeteilt, wobei
die Einschaltzeitpunkte EP [LED n] einer jeden LED-Lichtquelle (LED
n) durch eine Anzahl von seit dem Beginn der PWM-Periode T abgelaufenen
Zeitschritten repräsentiert wird, wobei die Einschaltzeitdauer
ED [LED n] einer jeden LED-Lichtquelle (LED n) durch eine vorgegebene
Anzahl von Zeitschritten repräsentiert wird, und wobei
der Ausschaltzeitpunkt AP [LED n] einer jeden LED-Lichtquelle (LED
n) aus einer Addition der Zeitschritte des Einschaltzeitpunkts EP
[LED n] und den Zeitschritten der Einschaltzeitdauer ED [LED n]
der korrespondierenden LED-Lichtquelle (LED n) berechnet wird. Diese
Berechnung erfolgt zu Beginn der PWM-Periode T immer dann, wenn
sich die Einschaltzeitdauer ED [LED n] einer LED-Lichtquelle (LED
n) verändert hat. Im nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird angenommen, dass die PWM-Periode T in N = 100 Zeitschritte
aufgeteilt, d. h. der Modulo-N-Zähler 36, 46 als
Modulo-100-Zähler ausgeführt ist. Somit läuft
der Modulo-100-Zähler 36, 46 von 0 bis
N = 100, wobei der Zählerstand 100 durch die Modulo-100-Operation
zum Zählerstand 0 wird.
-
Die
beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens setzt einen Einschaltzeitpunkt EP [LED 1] der ersten
LED-Lichtquelle (LED 1) auf einen Wert 0, wobei ein Ausschaltzeitpunkt
AP [LED 1] der ersten LED-Lichtquelle (LED 1) durch eine Modulo-N-Operation
berechnet wird, welche mit dem Wert der Einschaltzeitdauer ED [LED
1] der ersten LED-Lichtquelle LED 1 ausgeführt wird. Die
Einschaltzeitpunkte EP [LED 2] bis EP [LED 8] und die Ausschaltzeitpunkte
AP [LED 2] bis AP [LED 8] der anderen LED-Lichtquelle (LED 2) bis
(LED 8) werden iterativ berechnet, wobei ein Einschaltzeitpunkt
EP [LED n] einer n-ten LED-Lichtquelle (LED n) auf einen Ausschaltzeitpunkt
AP [LED n – 1] der (n – 1)-ten LED-Lichtquelle
LED (n – 1) gesetzt wird, und wobei ein Ausschaltzeitpunkt
AP [LED n] der n-ten LED-Lichtquelle (LED n) durch eine Modulo-N-Operation
berechnet wird, welche mit einer Summe von Zeitschritten ausgeführt
wird, die aus einer Addition des Einschaltzeitpunktes EP [LED n]
der n-ten LED-Lichtquelle (LED n) und der Einschaltzeitdauer ED [LED
n] der n-ten LED-Lichtquelle LED n gebildet wird. Hierbei entspricht
n für die beispielhafte Kette von acht LED-Lichtquellen
(LED 1) bis (LED 8) einer natürlichen Zahl aus dem Bereich
2 bis 8, wobei N die Anzahl von Zeitschritten ist, in welche eine
PWM-Periode T unterteilt ist. Die Modulo-N-Operation führt
eine Division durch N, hier 100, mit Rest durch und liefert als
Ergebnis den verbleibenden Rest der Division. In anderen Worten ausgedrückt,
die Modulo-N-Operation subtrahiert solange die Zahl N, hier 100,
von einem Ausgangswert, bis eine Zahl übrig bleibt, die
kleiner als N, hier 100, ist. Dadurch können alle Schaltvorgänge
innerhalb einer PWM-Periode T stattfinden.
-
Daher
gilt für die erste LED-Lichtquelle (LED 1) des in 6 dargestellten
Beispiels:
EP [LED 1] = 0;
AP [LED 1] = (ED [LED 1]) Modulo
100
-
Für
die zweite bis achte LED-Lichtquelle (LED 2) bis (LED 8) des in 6 dargestellten
Beispiels gilt:
EP [LED n] = AP [LED (n – 1)]
AP
[LED n] = (EP [LED n] + ED [LED n]) Modulo 100.
-
Für
das in 6 dargestellte Beispiel ergibt sich für
die erste LED-Lichtquelle LED 1:
EP [LED 1] = 0
AP [LED
1] = (ED [LED 1]) Modulo 100 = (100) Modulo 100 = 0
-
Für
die zweite LED-Lichtquelle LED 2 ergibt sich:
EP [LED 2] =
AP [LED 1] = 0
AP [LED 2] = (EP [LED 2] + ED [LED 2]) Modulo
100 = (0 + 70) Modulo 100 = 70
-
Für
die dritte LED-Lichtquelle LED 3 ergibt sich:
EP [LED 3] =
AP [LED 2] = 70
AP [LED 3] = (EP [LED 3] + ED [LED 3]) Modulo
100 = (70 + 80) Modulo 100 = 50
-
Für
die vierte LED-Lichtquelle LED 4 ergibt sich:
EP [LED 4] =
AP [LED 3] = 50
AP [LED 4] = (EP [LED 4] + ED [LED 4]) Modulo
100 = (50 + 50) Modulo 100 = 0
-
Für
die fünfte LED-Lichtquelle LED 5 ergibt sich:
EP [LED
5] = AP [LED 4] = 0
AP [LED 5] = (EP [LED 5] + ED [LED 5])
Modulo 100 = (0 + 40) Modulo 100 = 40
-
Für
die sechste LED-Lichtquelle LED 6 ergibt sich:
EP [LED 6] =
EP [LED 5] = 40
AP [LED 6] = (EP [LED 6] + ED [LED 6]) Modulo
100 = (40 + 60) Modulo 100 = 0
-
Für
die siebte LED-Lichtquelle LED 7 ergibt sich:
EP [LED 7] =
AP [LED 6] = 0
AP [LED 7] = (EP [LED 7] + ED [LED 7]) Modulo
100 = (0 + 20) Modulo 100 = 20
-
Für
die achte LED-Lichtquelle LED 8 ergibt sich:
EP [LED 8] = AP
[LED 7] = 20
AP [LED 8] = (EP [LED 8] + ED [LED 8]) Modulo
100 = (20 + 30) Modulo 100 = 50
-
Nach
der Berechnung der Einschaltzeitpunkte EP [LED 1] bis EP [LED 8]
und Ausschaltzeitpunkte AP [LED 1] bis AP [LED 8] der LED-Lichtquellen
(LED 1) bis (LED 8) wird mit der nachfolgenden logischen Abfrage (1)
ein Ausgangszustand AZ [LED 1] bis AZ [LED 8] der LED-Lichtquellen
(LED 1) bis (LED 8) ermittelt und in Tabelle 1 eingetragen. AZ [LED n] = (AP [LED n] < EP [LED n]) (1)
-
Der
Ausgangszustand AZ [LED n] einer LED-Lichtquelle (LED n) weist einen
logischen Wert „1” auf, wenn der Ausschaltzeitpunkt
AP [LED n] kleiner als der Einschaltzeitpunkt EP [LED n] der korrespondierenden LED-Lichtquelle
(LED n) ist. Der Ausgangszustand AZ [LED n] der LED-Lichtquelle
(LED n) weist einen logischer Wert „0” auf, wenn
der Ausschaltzeitpunkt AP [LED n] größer als der
Einschaltzeitpunkt EP [LED n] der korrespondierenden LED-Lichtquelle
(LED n) ist. Hierbei repräsentiert der logische Wert „0” eine
ausgeschaltete LED-Lichtquelle (LED n), und der logischer Wert „1” repräsentiert
eine angeschaltete LED-Lichtquelle (LED n).
-
Dabei
muss der Sonderfall berücksichtigt werden, dass der Einschaltzeitpunkt
EP [LED n] gleich dem Ausschaltzeitpunkt AP [LED n] ist. Dies kann
bedeuten, dass die LED-Lichtquelle (LED n) entweder ständig angeschaltet
oder ständig ausgeschaltet ist. Um dies zu unterscheiden,
müssen noch weitere Kriterien, wie beispielsweise der Wert
der korrespondierenden Einschaltzeitdauer ED [LED n] verwendet werden,
um den Ausgangszustand AZ [LED 1] zu bestimmen. So weist der Ausgangszustand
AZ [LED n] der LED-Lichtquelle (LED n) beispielsweise den logischen
Wert „1” auf, wenn der Ausschaltzeitpunkt AP [LED
n] gleich dem Einschaltzeitpunkt EP [LED n] ist und die Einschaltzeitdauer
ED [LED n] der korrespondierenden LED-Lichtquelle (LED n) größer
als 0 ist. Der Ausgangszustand AZ [LED n] der LED-Lichtquelle (LED
n) weist den logischen Wert „0” auf, wenn der
Ausschaltzeitpunkt AP [LED n] gleich dem Einschaltzeitpunkt EP [LED
n] ist und die Einschaltzeitdauer ED [LED n] der korrespondierenden
LED-Lichtquelle (LED n) gleich 0 ist. Somit ergibt sich der in Tabelle
1 dargestellte Zusammenhang. Tabelle 1
| | ED
[LED n] | EP
[LED n] | AP
[LED n] | AZ
[LED n] |
| LED
1 | 100 | 0 | 0 | Ein
(Sonderfall) |
| LED
2 | 70 | 0 | 70 | Aus |
| LED
3 | 80 | 70 | 50 | Ein |
| LED
4 | 50 | 50 | 0 | Ein |
| LED
5 | 40 | 0 | 40 | Aus |
| LED
6 | 60 | 40 | 0 | Ein |
| LED
7 | 20 | 0 | 20 | Aus |
| LED
8 | 30 | 20 | 50 | Aus |
-
Ein
aktueller Zustand einer LED-Lichtquelle (LED n) wird in Abhängigkeit
vom Einschaltzeitpunkt EP [LED n], vom Ausschaltzeitpunkt AP [LED
n], von der Einschaltzeitdauer ED [LED n] und/oder von einem aktuellen
Zählerstand AZS des Modulo-N-Zählers 36, 46 bestimmt.
Hierbei wird der aktuelle Zustand einer LED-Lichtquelle (LED n)
invertiert, wenn der die logische Operation (2) erfüllt
ist. (AZS = EP [LED n]) EXOR (AZS
= AP [LED n]) (2)
-
Der
Operator EXOR entspricht einer Exclusiv-ODER-Operation. Das bedeutet,
dass der aktuelle Zustand der LED-Lichtquelle (LED n) invertiert
wird, wenn der aktuelle Zählerstand AZS des Modulo-N-Zählers 36, 46 entweder
gleich dem Einschaltzeitpunkt EP [LED n] oder gleich dem Ausschaltzeitpunkt
AP [LED n] der korrespondierenden LED-Lichtquelle (LED n) ist. Zur
Ermittlung des aktuellen Zustands der LED-Lichtquellen (LED 1) bis
(LED 8) zu Beginn der PWM-Periode T, d. h. zur Ermittlung des aktuellen
Zustands der LED-Lichtquellen (LED 1) bis (LED 8) bei einem aktuellen
Zählerstand AZS gleich 0, wird der in der Tabelle 1 angegebene
Ausgangszustand AZ [LED 1] bis AZ [LED 8] der LED-Lichtquellen (LED
1) bis (LED 8) als aktueller Zustand der LED-Lichtquellen (LED 1)
bis (LED 8) verwendet.
-
Für
das in 6 dargestellte Beispiel ergibt sich für
die erste LED-Lichtquelle (LED 1) keine Änderung des Ausgangszustands
AZ [LED 1] = 1, da gemäß der logischen Operation
(2) gilt:
(AZS = EP [LED 1]) EXOR (AZS = AP [LED 1]) = (0 =
0) EXOR (0 = 0) = 0
-
Das
bedeutet, dass der Ausgangszustand AZ [LED 1] = 1 nicht invertiert
wird, und die erste LED-Lichtquelle (LED 1) am Beginn der PWM-Periode
T angeschaltet ist.
-
Für
die zweite LED-Lichtquelle (LED 2) ergibt sich eine Änderung
des Ausgangszustands AZ [LED 2] = 0, da gemäß der
logischen Operation (2) gilt:
(AZS = EP [LED 2]) EXOR (AZS
= AP [LED 2]) = (0 = 0) EXOR (0 ⇒ 70) = 1
-
Das
bedeutet, dass der Ausgangszustand AZ [LED 2] = 0 zu 1 invertiert
wird, und die zweite LED-Lichtquelle (LED 2) am Beginn der PWM-Periode
T angeschaltet ist.
-
Für
die dritte LED-Lichtquelle (LED 3) ergibt sich keine Änderung
des Ausgangszustands AZ [LED 3] = 1, da gemäß der
logischen Operation (2) gilt:
(AZS = EP [LED 3]) EXOR (AZS
= AP [LED 3]) = (0 ⇒ 70) EXOR (0 ⇒ 50) = 0
-
Das
bedeutet, dass der Ausgangszustand AZ [LED 3] = 1 nicht invertiert
wird, und die dritte LED-Lichtquelle [LED 3] am Beginn der PWM-Periode
T angeschaltet ist.
-
Für
die vierte LED-Lichtquelle (LED 4) ergibt sich eine Änderung
des Ausgangszustands AZ [LED 4] = 1, da gemäß der
logischen Operation (2) gilt:
(AZS = EP [LED 4]) EXOR (AZS
= AP [LED 4]) = (0 ⇒ 50) EXOR (0 = 0) = 1
-
Das
bedeutet, dass der Ausgangszustand AZ [LED 4] = 1 zu 0 invertiert
wird, und die vierte LED-Lichtquelle (LED 4) am Beginn der PWM-Periode
T ausgeschaltet ist.
-
Für
die fünfte LED-Lichtquelle (LED 5) ergibt sich eine Änderung
des Ausgangszustands AZ [LED 5] = 0, da gemäß der
logischen Operation (2) gilt:
(AZS = EP [LED 5]) EXOR (AZS
= AP [LED 5]) = (0 = 0) EXOR (0 ⇒ 40) = 1
-
Das
bedeutet, dass der Ausgangszustand AZ [LED 5] = 0 zu 1 invertiert
wird, und die fünfte LED-Lichtquelle (LED 5) am Beginn
der PWM-Periode T angeschaltet ist.
-
Für
die sechste LED-Lichtquelle (LED 6) ergibt sich eine Änderung
des Ausgangszustands AZ [LED 6] = 1, da gemäß der
logischen Operation (2) gilt:
(AZS = EP [LED 6]) EXOR (AZS
= AP [LED 6]) = (0 ⇒ 40) EXOR (0 = 0) = 1
-
Das
bedeutet, dass der Ausgangszustand AZ [LED 6] = 1 zu 0 invertiert
wird, und die sechste LED-Lichtquelle (LED 6) am Beginn der PWM-Periode
T ausgeschaltet ist.
-
Für
die siebte LED-Lichtquelle (LED 7) ergibt sich eine Änderung
des Ausgangszustands AZ [LED 7] = 0, da gemäß der
logischen Operation (2) gilt:
(AZS = EP [LED 7]) EXOR (AZS
= AP [LED 7]) = (0 = 0) EXOR (0 ⇒ 20) = 1
-
Das
bedeutet, dass der Ausgangszustand AZ [LED 7] = 0 zu 1 invertiert
wird, und die siebte LED-Lichtquelle (LED 7) am Beginn der PWM-Periode
T angeschaltet ist.
-
Für
die achte LED-Lichtquelle (LED 8) ergibt sich keine Änderung
des Ausgangszustands AZ [LED 8] = 0, da gemäß der
logischen Operation (2) gilt:
(AZS = EP [LED 8]) EXOR (AZS
= AP [LED 8]) = (0 ⇒ 20) EXOR (0 ⇒ 50) = 0
-
Das
bedeutet, dass der Ausgangszustand AZ [LED 8] = 0 nicht invertiert
wird, und die achte LED-Lichtquelle (LED 8) am Beginn der PWM-Periode
T ausgeschaltet ist.
-
Der
Modulo-N-Zähler 36, 46 wird nun ausgehend
vom aktuellen Zählerstand AZS = 1 inkrementiert und nach
jeden Inkrementierungsschritt wird anhand der oben angegebenen logischen
Operation (2) überprüft, ob der aktuelle Zustand
der LED-Lichtquellen (LED 1) bis (LED 8) zur Umsetzung der berechneten
Einschaltzeitpunkte EP [LED] bis EP [LED 8 und/oder Ausschaltzeitpunkte
AP [LED 1] bis AP [LED 8] der LED-Lichtquellen LED 1 bis LED 8 inkrementiert
werden muss.
-
Eine
erste Änderung tritt bei einem aktuellen Zählerstand
AZS = 20 auf. Mit dem Erreichen des aktuellen Zählerstands
AZS = 20 wird der aktuelle Zustand der siebten LED-Lichtquelle (LED
7) gemäß der logischen Operation (2) vom logischen
Wert „1” auf den logischen Wert „0” invertiert,
und die siebte LED-Lichtquelle (LED 7) wird ausgeschaltet. Gleichzeitig
wird der Zustand der achten LED-Lichtquelle (LED 8) gemäß der logischen
Operation (2) vom logischen Wert „0” auf den logischen
Wert „1” invertiert, und die achte LED-Lichtquelle
(LED 8) wird angeschaltet.
-
Eine
zweite Änderung tritt bei einem aktuellen Zählerstand
AZS = 40 auf. Mit dem Erreichen des aktuellen Zählerstands
AZS = 40 wird der aktuelle Zustand der fünften LED-Lichtquelle
(LED 5) gemäß der logischen Operation (2) vom
logischen Wert „1” auf den logischen Wert „0” invertiert,
und die fünfte LED-Lichtquelle (LED 5) wird ausgeschaltet.
Gleichzeitig wird der aktuelle Zustand der sechsten LED-Lichtquelle
(LED 6) vom logischen Wert „0” auf den logischen
Wert „1” invertiert, und die sechste LED-Lichtquelle
(LED 6) wird angeschaltet.
-
Eine
dritte Änderung tritt bei einem aktuellen Zählerstand
AZS = 50 auf. Mit dem Erreichen des aktuellen Zählerstands
AZS = 50 wird der aktuelle Zustand der achten LED-Lichtquelle (LED
8) vom logischen Wert „1” auf den logischen Wert „0” invertiert,
und die achte LED-Lichtquelle (LED 8) wird ausgeschaltet. Zudem
wird der aktuelle Zustand der dritten LED-Lichtquelle (LED 3) vom
logischen Wert „1” auf den logischen Wert „0” invertiert,
und die dritte LED-Lichtquelle (LED 3) wird ausgeschaltet. Gleichzeitig
wird der aktuelle Zustand der vierten LED-Lichtquelle (LED 4) vom
logischen Wert „0” auf den logischen Wert „1” invertiert,
und die vierte LED-Lichtquelle (LED 4) wird angeschaltet. Nach der
dritten Änderung sind anstatt der ursprünglichen
fünf nur noch vier der acht LED-Lichtquellen (LED 1) bis
(LED 8) gleichzeitig angeschaltet.
-
Eine
vierte Änderung tritt bei einem aktuellen Zählerstand
AZS = 70 auf. Mit dem Erreichen des aktuellen Zählerstands
AZS = 70 wird der aktuelle Zustand der zweiten LED-Lichtquelle (LED
2) vom logischen Wert „1” auf den logischen Wert „0” invertiert,
und die zweite LED-Lichtquelle (LED 2) wird ausgeschaltet. Gleichzeitig
wird der aktuelle Zustand der dritten LED-Lichtquelle (LED 3) vom
logischen Wert „0” auf den logischen Wert „1” invertiert,
und die dritte LED-Lichtquelle (LED 3) wird angeschaltet.
-
Wenn
der aktuelle Zählerstand AZS = 100 ist, d. h. wieder auf
0 steht, wird geprüft, ob neue Einschaltzeitdauerwerte
ED [LED n] für eine oder mehrere der LED-Lichtquellen (LED
1) bis (LED 8) vorliegen. Liegen neue Einschaltzeitdauerwerte ED
[LED n] für mindestens eine der LED-Lichtquellen (LED 1)
bis (LED 8) vor, werden die Einschaltzeitpunkte EP [LED 1] bis EP
[LED 8] und die Ausschaltzeitpunkte AP [LED 1] bis AP [LED 8] sowie
die Ausgangszustände AZ [LED 1] bis AZ [LED 8] für
die LED-Lichtquellen (LED 1) bis (LED 8) neu berechnet.
-
Da
bei dem in 6 dargestellten Beispiel keine
neuen Einschaltzeitdauerwerte ED [LED 1] bis ED [LED 8] für
die LED-Lichtquellen (LED 1) bis (LED 8) vorliegen, bleibt mit dem
Erreichen des aktuellen Zählerstands AZS = 0 der aktuelle
Zustand der ersten LED-Lichtquelle (LED 1) unverändert,
und die erste LED-Lichtquelle (LED 1) bleibt angeschaltet. Zudem
wird der aktuelle Zustand der zweiten LED-Lichtquelle (LED 2) invertiert,
und die zweite LED-Lichtquelle (LED 2) wird angeschaltet. Außerdem
bleibt der aktuelle Zustand der dritten LED-Lichtquelle (LED 3)
unverändert, und die dritte LED- Lichtquelle (LED 3) bleibt
angeschaltet. Zudem wird der aktuelle Zustand der vierten LED-Lichtquelle
(LED 4) invertiert, und die vierte LED-Lichtquelle (LED 4) wird
ausgeschaltet. Gleichzeitig wird der aktuelle Zustand der fünften
LED-Lichtquelle (LED 5) invertiert, und die fünfte LED-Lichtquelle
(LED 5) wird angeschaltet. Außerdem wird der aktuelle Zustand
der sechsten LED-Lichtquelle (LED 6) invertiert, und die sechste
LED-Lichtquelle (LED 6) wird ausgeschaltet. Gleichzeitig wird der
aktuelle Zustand der siebten LED-Lichtquelle (LED 7) invertiert,
und die siebte LED-Lichtquelle (LED 7) wird angeschaltet. Der aktuelle
Zustand der achten LED-Lichtquelle (LED 8) bleibt unverändert,
und die achte LED-Lichtquelle (LED 8) bleibt ausgeschaltet.
-
Bei
einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Verfahrens kann nach der Bestimmung des Ausgangszustands AZ [LED
1] bis AZ [LED 8] der LED-Lichtquellen (LED 1) bis (LED 8) bei einem vorliegenden
Einschaltzeitpunkt EP [LED n] die entsprechende LED-Lichtquelle
(LED n) angeschaltet und bei einem vorliegenden Ausschaltzeitpunkt
AP [LED n] ausgeschaltet werden, was wahrscheinlich einen softwaretechnischen
größeren Aufwand verursacht.
-
Wie
aus 7 bis 8 ersichtlich ist, können
Phasensprünge, die als „Lichtblitze” bzw. „Dunkelblitze” wahrgenommen
werden könnten, in der Pulsweitenmodulation einer LED-Lichtquelle
(LED n) auftreten, wenn die Einschaltzeitdauer ED [LED m] einer
anderen LED-Lichtquelle (LED m) zu Beginn einer PWM-Periode T verändert
wird. 7 zeigt beispielsweise eine erste Lichtverteilung
1, die durch drei LED-Lichtquellen (LED 1) bis (LED 3) umgesetzt
wird, wobei die erste LED-Lichtquelle (LED 1) einen Helligkeitswert
von 100%, die zweite LED-Lichtquelle (LED 2) einen Helligkeitswert
von 50% und die dritte LED-Lichtquelle (LED 3) einen Helligkeitswert
von 25% aufweisen. 8 zeigt beispielsweise eine
zweite Lichtverteilung 2, die durch die erste LED-Lichtquelle (LED
1) und die dritte LED-Lichtquelle (LED 3) umgesetzt wird. Das bedeutet,
dass bei einem Wechsel von der in 7 dargestellten
ersten Lichtverteilung 1, auf die in 8 dargestellte
zweite Lichtverteilung, der Helligkeitswert der zweiten LED-Lichtquelle
(LED 2) von 50% auf 0 verändert wird, d. h. die zweite
LED-Lichtquelle (LED 2) wird abgeschaltet, wobei der Helligkeitswert
von 100% der ersten LED-Lichtquelle (LED 1) und der Helligkeitswert
von 25% der dritten LED-Lichtquelle (LED 3) nicht verändert
werden. Daher tritt, wie aus 8 ersichtlich
ist, bei der dargestellten Pulsweitenmodulation der dritten LED-Lichtquelle (LED
3) am Ausschaltzeitpunkt T1 der zweiten LED-Lichtquelle (LED 2)
der oben beschriebene Phasensprung auf. Um nachteilige Effekte zu
vermeiden kann beispielsweise eine Anpassung der auf den Ausschaltzeitpunkt T1
folgenden Einschaltzeitpunkte EP [LED 3] und/oder Ausschaltzeitpunkte
AP [LED 3] der dritten LED-Lichtquelle (LED 3) durchgeführt
werden, auf die hier nicht näher eingegangen wird.
-
Die
Größe der Einsparung ist von der mit er Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42 darzustellenden
Lichtverteilung und der Anordnung der einzelnen Ketten von LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 innerhalb
der Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42 abhängig.
Die Anzahl von während einer PWM-Periode T gleichzeitig
angeschalteten LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer
Kette wird durch eine Addition der Helligkeitswerte berechnet, welche
für die einzelnen LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 der
Kette zur Umsetzung der Lichtverteilung vorgegeben werden. Die berechnete
maximale Anzahl von während der PWM-Periode T gleichzeitig
eingeschalteten LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer
Kette kann dann zur Auswahl der Wandlereinheit 33, 33', 43, 43' für
die vorgegebene Kette von LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 verwendet
werden bzw. die Anzahl der zu einer Kette zusammenfassbaren LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 ergibt
sich aus einer vorgegebenen Wandlereinheit 33, 33', 43, 43'.
-
10 zeigt
eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
der Lichtquellenmatrix
32,
32',
42,
42 die
80 LED-Lichtquellen
32.1,
42.1 umfasst, die in
4 Zeilen
37 und 20 Spalten
38 angeordnet sind.
Die einzelnen Helligkeitswerte der LED-Lichtquellen
32.1,
42.1 zur
Umsetzung der dargestellten Lichtverteilung, hier einer Fernlichtverteilung,
sind in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2
| | Zeile
1 | Zeile
2 | Zeile
3 | Zeile
4 |
| Spalte
1 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 |
| Spalte
2 | 0,06 | 0,088 | 0,088 | 0,088 |
| Spalte
3 | 0,108 | 0,148 | 0,148 | 0,148 |
| Spalte
4 | 0,168 | 0,248 | 0,248 | 0,248 |
| Spalte
5 | 0,26 | 0,368 | 0,368 | 0,368 |
| Spalte
6 | 0,36 | 0,508 | 0,508 | 0,508 |
| Spalte
7 | 0,468 | 0,668 | 0,668 | 0,668 |
| Spalte
8 | 0,56 | 0,82 | 0,82 | 0,82 |
| Spalte
9 | 0,66 | 0,94 | 0,94 | 0,94 |
| Spalte
10 | 0,7 | 1 | 1 | 1 |
| Spalte
11 | 0,7 | 1 | 1 | 1 |
| Spalte
12 | 0,66 | 0,94 | 0,94 | 0,94 |
| Spalte
13 | 0,56 | 0,82 | 0,82 | 0,82 |
| Spalte
14 | 0,468 | 0,668 | 0,668 | 0,668 |
| Spalte
15 | 0,36 | 0,508 | 0,508 | 0,508 |
| Spalte
16 | 0,26 | 0,368 | 0,368 | 0,368 |
| Spalte
17 | 0,168 | 0,248 | 0,248 | 0,248 |
| Spalte
18 | 0,108 | 0,148 | 0,148 | 0,148 |
| Spalte
19 | 0,06 | 0,088 | 0,088 | 0,088 |
| Spalte
20 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 |
| gesamt | 6,768 | 9,672 | 9,672 | 9,672 |
-
Da
eine vorgegebene Wandlereinheit 33, 33', 43, 43' in
der Lage ist, 10 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
mit voller Helligkeit zu treiben, würden gemäß dem
herkömmlichen Konzept jeweils 10 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer
Zeile zu einer Kette zusammengefasst werden, die jeweils von einer
der vorgegebenen Wandlereinheit 33, 33', 43, 43' mit
Energie versorgt werden würden, so dass zur Ansteuerung
der Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42 insgesamt
acht Wandlereinheiten 33, 33', 43, 43' erforderlich
wären.
-
Gemäß Ausführungsformen
der Erfindung werden die einzelnen LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer Zeile 37 jeweils
zu einer Kette zusammengefasst. Die Anzahl von gleichzeitig während
der PWM-Periode T eingeschalteten LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer
Kette ergibt sich als Summe der Helligkeitswerte bzw. der Einschaltzeitdauerwerte
der einzelnen LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 der
Kette. Wie aus 10 ersichtlich ist, ergibt sich
für die oberen drei Zeile 37 jeweils ein Gesamthelligkeitswert
von 9,672. Das bedeutet, dass während der PWM-Periode T
9 oder 10 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die unterste Zeile ergibt sich ein
Gesamthelligkeitswert von 6,768. Das bedeutet, dass während
der PWM-Periode T 6 oder 7 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Daher sind zur Umsetzung der vorgegebenen Lichtverteilung
für die 80 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 der
Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42 nur
noch vier der vorgegebenen Wandlereinheiten 33, 33', 43, 43' erforderlich,
die jeweils in der Lage sind 10 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
zu treiben, obwohl insgesamt jeweils 20 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 zu
einer Kette zusammengefasst sind.
-
11 zeigt
eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Lichtquellenmatrix
32,
32',
42,
42 die
120 LED-Lichtquellen
32.1,
42.1 umfasst, die in
4 Zeilen
37 und
30 Spalten
38 angeordnet
sind. Die einzelnen Helligkeitswerte der LED- Lichtquellen
32.1,
42.1 zur
Umsetzung der dargestellten Lichtverteilung, hier einer Fernlichtverteilung
mit einem Markierungslicht, das sechs LED-Lichtquellen
32.1,
42.1 umfasst,
sind in der nachfolgenden Tabelle 3 zusammengestellt. Tabelle 3
| | Zeile
1 | Zeile
2 | Zeile
3 | Zeile
4 | gesamt |
| Spalte
1 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
| Spalte
2 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
| Spalte
3 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
| Spalte
4 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
| Spalte
5 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
| Spalte
6 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
| Spalte
7 | 0,06 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,324 |
| Spalte
8 | 0,108 | 0,148 | 0,148 | 0,148 | 0,552 |
| Spalte
9 | 1 | 1 | 1 | 0,248 | 3,248 |
| Spalte
10 | 1 | 1 | 1 | 0,368 | 3,368 |
| Spalte
11 | 0,36 | 0,508 | 0,508 | 0,508 | 1,884 |
| Spalte
12 | 0,468 | 0,668 | 0,668 | 0,668 | 2,472 |
| Spalte
13 | 0,56 | 0,82 | 0,82 | 0,82 | 3,02 |
| Spalte
14 | 0,66 | 0,94 | 0,94 | 0,94 | 3,48 |
| Spalte
15 | 0,7 | 1 | 1 | 1 | 3,7 |
| Spalte
16 | 0,7 | 1 | 1 | 1 | 3,7 |
| Spalte
17 | 0,66 | 0,94 | 0,94 | 0,94 | 3,48 |
| Spalte
18 | 0,56 | 0,82 | 0,82 | 0,82 | 3,02 |
| Spalte
19 | 0,468 | 0,668 | 0,668 | 0,668 | 2,472 |
| Spalte
20 | 0,36 | 0,508 | 0,508 | 0,508 | 1,884 |
| Spalte
21 | 0,26 | 0,368 | 0,368 | 0,368 | 1,364 |
| Spalte
22 | 0,168 | 0,248 | 0,248 | 0,248 | 0,912 |
| Spalte
23 | 0,108 | 0,148 | 0,148 | 0,148 | 0,552 |
| Spalte
24 | 0,06 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,324 |
| Spalte
25 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
| Spalte
26 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
| Spalte
27 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
| Spalte
28 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
| Spalte
29 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
| Spalte
30 | 0,04 | 0,048 | 0,048 | 0,048 | 0,184 |
-
Gemäß Ausführungsformen
der Erfindung werden die einzelnen LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer Spalte 38 zu
einer Teilkette zusammengefasst, wobei jeweils drei oder vier Teilketten
zu einer Kette zusammengefasst werden, wobei der Abstand der Teilketten
jeweils 8 Spalten beträgt. Die Anzahl von gleichzeitig während
der PWM-Periode T eingeschalteten LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer
Kette ergibt sich ebenfalls als Summe der Helligkeitswerte bzw.
der Einschaltzeitdauerwerte der einzelnen LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 der Kette.
Wie aus 11 ersichtlich ist, ergibt sich
für die erste Kette ein Gesamthelligkeitswert von 7,096.
Das bedeutet, dass während der PWM-Periode T 7 oder 8 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die zweite Kette ergibt sich ein
Gesamthelligkeitswert von 6,756. Das bedeutet, dass während
der PWM-Periode T 6 oder 7 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die dritte und vierte Kette ergibt
sich jeweils ein Gesamthelligkeitswert von 4,724. Das bedeutet,
dass während der PWM-Periode T 4 oder 5 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die dritte und vierte Kette ergibt
sich jeweils ein Gesamthelligkeitswert von 4,724. Das bedeutet,
dass während der PWM-Periode T 4 oder 5 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die fünfte Kette ergibt
sich ein Gesamthelligkeitswert von 4,752. Das bedeutet, dass während
der PWM-Periode T 4 oder 5 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die sechste Kette ergibt sich ein
Gesamthelligkeitswert von 4,76. Das bedeutet, dass während
der PWM-Periode T 4 oder 5 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die siebte und achte Kette ergibt
sich jeweils ein Gesamthelligkeitswert von 4,576. Das bedeutet,
dass während der PWM-Periode T 4 oder 5 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Daher sind zur Umsetzung der vorgegebenen Lichtverteilung
für die 120 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 der
Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42 nur
acht Wandlereinheiten 33, 33', 43, 43' erforderlich,
die jeweils in der Lage sind, 8 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
zu treiben. Diese Anzahl von Wandlereinheiten 33, 33', 43, 43' ist
auch ausreichend, wenn die Lichtverteilung zur Ausführung
einer Lichtfunktion, beispielsweise einer Kurvenlichtfunktion, verschoben
wird.
-
12 zeigt
eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
einer Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42,
die analog zum zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 11 ebenfalls
120 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 umfasst, die in
4 Zeilen 37 und 30 Spalten 38 angeordnet
sind. Die einzelnen Helligkeitswerte der LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 zur
Umsetzung der dargestellten Lichtverteilung, hier einer Fernlichtverteilung, entsprechen
ebenfalls den in Tabelle 3 angegebenen Werten.
-
Analog
zum zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 11,
werden die einzelnen LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer
Spalte 38 zu einer Teilkette zusammengefasst, wobei Im
Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel jeweils fünf
Teilketten zu einer Kette zusammengefasst werden, wobei der Abstand
der Teilketten jeweils 6 Spalten beträgt. Die Anzahl von
gleichzeitig während der PWM-Periode T eingeschalteten
LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einer Kette ergibt
sich ebenfalls als Summe der Helligkeitswerte bzw. der Einschaltzeitdauerwerte
der einzelnen LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 der
Kette. Wie aus 12 ersichtlich ist, ergibt sich
für die erste Kette ein Gesamthelligkeitswert von 6,184.
Das bedeutet, dass während der PWM-Periode T 6 oder 7 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die zweite Kette ergibt sich ein
Gesamthelligkeitswert von 6,284. Das bedeutet, dass während
der PWM-Periode T 6 oder 7 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die dritte Kette ergibt sich ein
Gesamthelligkeitswert von 8,68. Das bedeutet, dass während
der PWM-Periode T 8 oder 9 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die vierte Kette ergibt sich ein
Gesamthelligkeitswert von 8,348. Das bedeutet, dass während
der PWM-Periode T 8 oder 9 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die fünfte Kette ergibt
sich ein Gesamthelligkeitswert von 6,284. Das bedeutet, dass während
der PWM-Periode T 6 oder 7 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Für die sechste Kette ergibt sich ein
Gesamthelligkeitswert von 6.184. Das bedeutet, dass während
der PWM-Periode T 6 oder 7 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Daher sind zur Umsetzung der vorgegebenen Lichtverteilung
für die 120 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 der
Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42 nur
sechs Wandlereinheiten 33, 33', 43, 43' erforderlich,
die jeweils in der Lage sind, 9 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
zu treiben. Diese Anzahl von Wandlereinheiten 33, 33', 43, 43' ist
auch ausreichend, wenn die Lichtverteilung zur Ausführung
einer Lichtfunktion, beispielsweise einer Kurvenlichtfunktion, verschoben
wird.
-
Bei
einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird jede
LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 mit einem konstanten
Helligkeitswert von 70% betrieben. Somit ergibt sich für
jede Spalte 38 der Lichtquellenmatrix 32, 32', 42, 42 ein
Wert von 2,8. Werden die im zweiten Ausführungsbeispiel
gemäß 11 angegebenen
Ketten gebildet, so weist die Gesamthelligkeit der gleichzeitig
während der PWM-Periode T angeschalteten LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einen
Wert von 11,2 auf. Das bedeutet, dass während der PWM-Periode
T 11 oder 12 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Daher sind acht Wandlereinheiten 33, 33', 43, 43' erforderlich,
von denen jede 12 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
treiben kann. Werden die im dritten Ausführungsbeispiel
angegebenen Ketten gebildet, so weist die Gesamthelligkeit der gleichzeitig
während der PWM-Periode T angeschalteten LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 einen
Wert von 14 auf. Das bedeutet, dass während der PWM-Periode
T 14 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
angeschaltet sind. Das bedeutet, dass sechs Wandlereinheiten 33, 33', 43, 43' erforderlich
sind, von denen jeder 14 LED-Lichtquellen 32.1, 42.1 gleichzeitig
treiben kann.
-
Durch
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist in vorteilhafter
Weise eine Reduzierung der erforderlichen Wandleranzahl möglich,
da sich in einer Kette mehr LED-Lichtquellen befinden können
als der Wandler gleichzeitig treiben kann. Zudem ergibt sich durch
Ausführungsformen der Erfindung eine gleichmäßigere
Auslastung der Wandler, ein gleichmäßigerer Strom – bzw.
Spannungsverlauf innerhalb der PWM-Periode und ein verbessertes
EMV-Verhalten und weniger Störgeräusche. Außerdem
können Stroboskop-Effekten reduziert werden.
-
Ein
besonderer weiterer Vorteil bei der Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ergibt sich dann, wenn LED-Lichtquellen verwendet werden,
die im Pulsbetrieb ohne größeren Leistungsverlust
mit erhöhtem Strom und reduzierter Einschaltzeitdauer betrieben
werden können.
-
Die
vorliegende Erfindung kann als Verfahren, Vorrichtung, Computerprogramm
und/oder als Computerprogrammprodukt realisiert werden. Entsprechend
kann die vorliegende Erfindung vollständig als Hardware und/oder
als Software und/oder als Kombination aus Hardware- und/oder Softwarekomponenten
ausgeführt werden. Zudem kann die vorliegende Erfindung
als Computerprogrammprodukt auf einem computernutzbaren Speichermedium
mit computerlesbarem Programmcode ausgeführt werden, wobei
verschiedene computerlesbare Speichermedien wie Festplatten, CD-ROMs,
optische oder magnetische Speicherelemente usw. benutzt werden können.
-
Die
computernutzbaren oder computerlesbaren Medien können beispielsweise
elektronische, magnetische, optische, elektromagnetische Infrarot-
oder Halbleitersysteme, Vorrichtungen, Geräte oder Verbreitungsmedien
umfassen. Zudem können die computerlesbaren Medien eine
elektrische Verbindung mit einer oder mehreren Leitungen, eine tragbare
Computerdiskette, einen Speicher mit direktem Zugriff (RAM), einen Nur-Lese-Speicher
(ROM), einen löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicher
(EPROM oder Flashspeicher, eine optischen Leitung und eine tragbare
CD-ROM umfassen. Das computernutzbare oder das computerlesbare Medium
kann sogar Papier oder ein anderes geeignetes Medium sein, auf welchem
das Programm geschrieben ist, und von welchem es, beispielsweise
durch einen optischen Abtastvorgang des Papiers oder des anderen
Mediums elektrisch erfassbar ist, dann kompiliert, interpretiert
oder falls erforderlich auf andere Weise verarbeitet und dann im
Computerspeicher gespeichert werden kann.
-
- 1
- Beleuchtungseinrichtung
- 5
- Bedieneinheit
- 10
- Fahrzeugsensorik
- 20
- Lichtsteuergerät
- 30,
30'
- Beleuchtungseinheit
- 31,
31'
- Auswerte-
und Steuereinheit
- 32,
32'
- Lichtquellenmatrix
- 32.1
- LED-Lichtquelle
- 33,
33'
- Wandlereinheit
- 34,
34'
- Schalteinheit
- 34.1
- Schaltelement
- 35
- Stromversorgungseinheit
- 35.1
- Konstantstromquelle
- 36
- Modulo-N-Zähler
- 37
- Zeile
- 38
- Spalte
- 40,
40'
- Beleuchtungseinheit
- 41,
41'
- Auswerte-
und Steuereinheit
- 42,
42'
- Lichtquellenmatrix
- 42.1
- LED-Lichtquelle
- 43,
43'
- Wandlereinheit
- 44,
44'
- Schalteinheit
- 44.1
- Schaltelement
- 45
- Stromversorgungseinheit
- 45.1
- Konstantstromquelle
- 36
- Modulo-N-Zähler
- T
- PWM-Periode
- T1
- Schaltzeitpunkt
- K1,
K2
- Kennlinie
der Anzahl von angeschalteten LED-Lichtquellen
- EP
[LED n]
- Einschaltzeitpunkt
[LED n]
- AP
[LED n]
- Ausschaltzeitpunkt
[LED n]
- ED
[LED n]
- Einschaltdauer
[LED n]
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102007002809
A1 [0005]