DE102014100973B4

DE102014100973B4 - Verfahren zum Steuern von lichtemittierenden Dioden

Info

Publication number: DE102014100973B4
Application number: DE102014100973.8A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dieter Grebner; Michael Reier
Original assignee: Lear Corp GmbH
Current assignee: Lear Corp GmbH
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2034-01-29
Also published as: DE102014100973A1; US9386649B2; US20150216010A1

Abstract

Verfahren zum Steuern mindestens eines LED-Strangs, bestehend aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten LEDs, wobei die LEDs jeweils einzeln von einem Schaltelement und die Schaltelemente zum Schalten der LEDs von einer Steuerung durch Ausgeben von Ansteuerimpulsen (10) geschaltet werden, wobei die durch die LEDs erzeugte Helligkeit mittels Pulsweitenmodulation durch Ändern der Einschaltdauer einer LED innerhalb eines Ansteuerrahmens eingestellt wird und die in Reihe geschalteten LEDs zueinander zeitlich versetzt angesteuert werden, wobei bei einer Verschiebung der Einschaltzeit mindestens einer LED mindestens ein zusätzlicher Ansteuerimpuls (20; 21; 22) durch die Steuerung zum Einschalten der LEDs eingefügt wird, wenn der Abstand (30) der Einschaltzeiten einer LED in dem Ansteuerrahmen vor und in dem Ansteuerrahmen nach der Verschiebung so groß ist, dass der daraus entstehende Abstand einen ersten Schwellenwert überschreitet, und wobei mindestens ein Ansteuerimpuls (10) zum Einschalten der LEDs durch die Steuerung zur Verkürzung der Einschaltzeit der LEDs reduziert wird, wenn der Abstand der Einschaltzeiten einer LED in dem Ansteuerrahmen vor und in dem Ansteuerrahmen nach der Verschiebung so klein ist, dass der daraus entstehende Abstand einen zweiten Schwellenwert unterschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern mindestens eines LED-Strangs, bestehend aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten lichtemittierenden Dioden („light emitting diodes” – LEDs), wobei die LEDs jeweils einzeln von einem Schaltelement und die Schaltelemente zum Schalten der LEDs von einer Steuerung durch Ausgeben von Ansteuerimpulsen geschaltet werden. Mittels Pulsweitenmodulation (PWM) wird die durch die LEDs erzeugte Helligkeit durch Ändern der Einschaltdauer einer LED innerhalb eines Ansteuerrahmens eingestellt, wobei die in Reihe geschalteten LEDs zueinander zeitlich versetzt angesteuert werden. Solche LED-Stränge werden unter anderem bei Scheinwerfern für Kraftfahrzeuge zur Außenbeleuchtung und zu Signalzwecken (z. B. Bremslicht) eingesetzt.
Derzeit werden über Ansteuergeräte verschiedene LEDs, die in Reihe geschaltet sind, mittels einer Puls-Pausenmodulation in ihrer Helligkeit verändert. Dazu wird ein konstant fließender Strom in der Auszeit, in welcher die LEDs kein Licht ausgeben, durch einen parallel zur LED liegenden Schalter geführt. Hierüber ist es gegenüber einer so genannten Matrix-Anordnung von LEDs möglich, alle in Reihe geschalteten LEDs in ihrer maximalen Beleuchtung zu betreiben.
Ferner werden alle LEDs eines sogenannten LED-Strangs (in Reihe geschaltete LEDs) zeitlich versetzt angesteuert, damit die Ketten- bzw. Stranglänge der angesteuerten LEDs möglichst konstant bleibt und damit die Flussspannung einer möglichst geringen Schwankung unterliegt. Hieraus ergibt sich eine Art „Blockansteuerung” für einen LED-Strang.
Ändert sich nun die Einschaltzeit einer LED, verschieben sich alle Einschaltzeiten der in dem Block (bzw. Strang) angesteuerten LEDs. Oftmals werden die LEDs innerhalb eines Taktes (Ansteuerrahmen), der beispielsweise eine zeitliche Länge von 5 ms aufweist, nur für eine bestimmte Dauer innerhalb des Taktes angesteuert. In einem normalen Betrieb ergeben sich dadurch gewisse Abstände zwischen den Zuständen, in welchen die LEDs leuchtend geschaltet werden. Wird beispielsweise eine LED zu Beginn eines Taktes (Ansteuerrahmen), der eine zeitliche Länge von 5 ms aufweist, für 2 ms geschaltet, so vergeht ein Zeitraum von 3 ms bis diese LED zu Beginn des nächsten Taktes (Ansteuerrahmen) wieder geschaltet wird.
Bei der vorstehend genannten Änderung der Einschaltzeit kommt es jedoch zum Zeitpunkt der Änderung der Einschaltzeit mindestens einer LED zu einer sprunghaften Verschiebung der Einschaltzeit von anderen LEDs, was im Extremfall wiederum zu einer Lücke bzw. zu einer doppelten Ansteuerung führt. In dem vorstehend genannten Beispiel würde das bei einer Verschiebung der Einschaltzeit und damit des Ansteuerimpulses bspw. um 3 ms bedeuten, dass die LED im Takt (Ansteuerrahmen) vor der Änderung normal zu Beginn des Taktes (Ansteuerrahmen) geschaltet wird und nach der Änderung der Einschaltzeit (Verschiebung), die LED im Takt (Ansteuerrahmen) nach der Änderung erst am Ende dieses Taktes (Ansteuerrahmen) für 2 ms geschaltet wird, wobei die LED somit dann 6 ms lang ausgeschaltet wäre, wodurch sich eine sichtbare (Leucht)-Lücke ergibt. Es kann aber auch zu einer Verschiebung kommen, bei welcher die LED am Ende des Taktes (Ansteuerrahmen) vor der Verschiebung (Änderung) 2 ms geschaltet wird und nach der Verschiebung am Beginn des nächsten Taktes (Ansteuerrahmen) 2 ms geschaltet wird, wodurch sich eine gesamte Einschaltdauer von 4 ms ergibt (doppelte Ansteuerung).
Ein solcher Effekt ergibt sich insbesondere im Moment der Änderung der Einschaltzeit einer LED, wobei nach dieser Änderung, d. h. dem Verschieben der Einschaltzeiten der LEDs, diese wieder mit gleichen zeitlichen Abständen betrieben werden. Jedoch ist dieser Effekt während des Änderns der Einschaltzeit vom menschlichen Auge als Flackern zu erkennen. Mittels Frequenzanalyse lässt sich darstellen, dass sich durch die Lücke bzw. die doppelte Ansteuerung ein Spektrum ergibt, welches mit Frequenzen im Bereich unter 100 Hz und entsprechenden Amplituden aufwartet.
Dieses Flackern ist jedoch störend und kann beispielsweise bei Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen andere Verkehrsteilnehmer stören.
DE 10 2010 015 904 A1 offenbart ein Verfahren zum Ansteuern einer elektrischen Last, wobei im Falle des Auftreten eines Lastsprungs durch Zuschalten einer LED die Ein- und Ausschaltpunkte von weiteren LEDs eines LED-Strangs verändert werden.
DE 10 2008 060 042 A1 offenbart ein Verfahren zur Ansteuerung einer Lichtquellenmatrix umfassend eine Kette mit einer vorgebbaren Anzahl von einzelnen LED-Lichtquellen, die jeweils von einer Wandlereinheit mit Energie versorgt wird, wobei die Einschaltzeitpunkte und Ausschaltzeitpunkte der LED-Lichtquellen einer Kette während einer PWM-Periode so berechnet werden, dass die Anzahl von gleichzeitig während der PWM-Periode eingeschalteten LED-Lichtquellen einer Kette minimiert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Steuern mindestens eines LED-Strangs anzugeben, wobei im Moment der Änderung einer Einschaltzeit einer oder mehrerer LEDs störende Effekte, wie z. B. ein Flackern, vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen im Detail angegeben.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern mindestens eines LED-Strangs, bestehend aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten LEDs, wobei die LEDs jeweils einzeln von einem Schaltelement und die Schaltelemente zum Schalten der LEDs von einer Steuerung durch Ausgeben von Ansteuerimpulsen geschaltet werden und die durch die LEDs erzeugte Helligkeit mittels Pulsweitenmodulation durch Ändern der Einschaltdauer einer LED innerhalb eines Ansteuerrahmens eingestellt wird und die in Reihe geschalteten LEDs zueinander zeitlich versetzt angesteuert werden, wird bei einer Verschiebung der Einschaltzeit mindestens einer LED mindestens ein zusätzlicher Ansteuerimpuls durch die Steuerung zum Einschalten der LEDs eingefügt, wenn der Abstand der Einschaltzeiten einer LED in dem Ansteuerrahmen vor und in dem Ansteuerrahmen nach der Verschiebung so groß ist, dass der daraus entstehende Abstand einen ersten Schwellenwert überschreitet, und mindestens ein Ansteuerimpuls zum Schalten der LEDs durch die Steuerung zur Verkürzung der Einschaltzeit der LEDs reduziert, wenn der Abstand der Einschaltzeiten einer LED in dem Ansteuerrahmen vor und in dem Ansteuerrahmen nach der Verschiebung so klein ist, dass der daraus entstehende Abstand einen zweiten Schwellenwert unterschreitet.
Reduzierung eines Ansteuerimpulses bedeutet, dass die zeitliche Länge des Ansteuerimpulses reduziert/verkürzt wird, so dass die entsprechende LED eine verkürzte Einschaltdauer aufweist. Zusätzliche Ansteuerimpulse bewirken, dass die LEDs zusätzlich zu der Zeit, in welcher sie über die „normalen” Ansteuerimpulse lichtemittierend („leuchtend”) geschaltet sind, für die Dauer der zeitlichen Länge der zusätzlichen Ansteuerimpulse geschaltet werden, um Licht zu emittieren. Ergibt sich bei der Änderung einer Einschaltzeit, beispielsweise einem Verschieben um eine bestimmte zeitliche Länge, ebenso ein Verschieben der Einschaltzeiten von anderen LEDs, wobei beispielsweise eine bestimmte LED vor dieser Änderung zu Beginn eines Ansteuerrahmens für eine bestimmte zeitliche Länge eingeschaltet ist und nach der Änderung diese LED in einem folgenden Ansteuerrahmen am Ende des Ansteuerrahmens eingeschaltet ist, so würde durch die daraus entstehende Lücke ein sichtbares „Flackern” auftreten, welches jedoch durch das Einfügen eines zusätzlichen Ansteuerimpulses verhindert wird. Der zusätzliche Ansteuerimpuls schaltet die LED beispielsweise am Ende des letzten Ansteuerrahmens vor der Änderung oder beispielsweise zu Beginn des Ansteuerrahmens nach der Änderung für eine bestimmte Zeitdauer, so dass die von der LED ausgegebene Helligkeit im Wesentlichen konstant bleibt, ohne dass es zu einer längeren Auszeit kommt. Entsprechend können die Ansteuerimpulse vor der Änderung oder nach der Änderung um ein bestimmtes Maß verkürzt werden, wenn beispielsweise zwei Ansteuerimpulse zweier aufeinanderfolgender Ansteuerrahmen einen sehr kurzen zeitlichen Abstand zueinander aufweisen oder sogar direkt aufeinander folgen. Dies würde zu einer längeren Einschaltzeit der Leuchtdiode führen, was eine übermäßige Helligkeit aufgrund der längeren Einschaltdauer bedeuten würde. Durch das Verkürzen mindestens eines Ansteuerimpulses wird die Einschaltdauer der LED auf ein bestimmtes Maß begrenzt, so dass es zu keinem sichtbaren Flackern kommt.
Das Verfahren eignet sich beispielsweise zum Steuern von LED-Strängen, die in Leuchtmitteln in Kraftfahrzeugen eingesetzt sind (beispielsweise Scheinwerfer, Rückleuchten, Bremsleuchten, Blinker etc.). Darüber hinaus können mehrere LED-Stränge, die zu einem Leuchtmittel gehören, jeweils mit dem vorstehend erläuterten Verfahren betrieben werden, wobei die Steuerung für jeden LED-Strang eine entsprechende Steuerung vornimmt.
Die Schaltelemente können ferner Transistoren sein, die in der Auszeit der LEDs den Strom parallel zu den LEDs führen.
Die zeitliche Länge des zusätzlichen Ansteuerimpulses und/oder die Verkürzung des Ansteuerimpulses können durch eine gleitende Mittelwertbildung der Helligkeit der LEDs bestimmt werden. Hierbei wird in Abhängigkeit der ermittelten Helligkeit, die durch den LED-Strang ausgegeben wird bzw. der gemittelten Helligkeit der LEDs über eine bestimmte Anzahl von Ansteuerrahmen, durch die Steuerung festgelegt, wie lange die entsprechenden LEDs eingeschaltet werden müssen (durch einen zusätzlichen Ansteuerimpuls oder durch eine Verkürzung des Ansteuerimpulses), damit bei einer Änderung der Einschaltzeit einer LED ein homogener Übergang für die anderen LEDs in Bezug auf die Helligkeit bereitgestellt wird.
Die Verschiebung der Einschaltzeiten der anderen LEDs eines LED-Strangs bei dem Ändern der Einschaltzeit einer oder mehrerer LEDs ist in der Steuerung hinterlegt oder wird in der Steuerung vor dem Zeitpunkt der Änderung (Verschiebung) festgestellt, so dass diese bereits vor der Änderung entsprechende Ansteuerimpulse (verkürzte Ansteuerimpulse oder zusätzliche Ansteuerimpulse) ausgeben kann.
Die zeitliche Länge der zusätzlichen Ansteuerimpulse und/oder die Verkürzung der Ansteuerimpulse können als Funktion der Verschiebung der Einschaltzeiten berechnet werden. Beispielsweise kann ein fester Algorithmus dafür vorgesehen sein, der in Abhängigkeit der Dauer der Einschaltzeit und der Größe der Verschiebung bzw. der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens entsprechende Ansteuerimpulse (verkürzte Ansteuerimpulse und/oder zusätzliche Ansteuerimpulse) ermittelt oder festlegt.
Die zeitliche Länge des zusätzlichen Ansteuerimpulses und/oder die Verkürzung eines Ansteuerimpulses können mittels einer „Look-up”-Tabelle bestimmt werden, wobei für eine Vielzahl von Abständen zwischen der Einschaltzeit in dem Ansteuerrahmen vor einer Verschiebung und der Einschaltzeit in dem Ansteuerrahmen nach einer Verschiebung entsprechende verkürzte Ansteuerimpulse und/oder zusätzliche Ansteuerimpulse hinterlegt sind. Hierbei kann die Steuerung anhand der berechneten Verschiebung auf entsprechend darauf abgestimmte Ansteuerimpulse (verkürzte Ansteuerimpulse und/oder zusätzliche Ansteuerimpulse) zugreifen.
Eine Verschiebung der Einschaltzeiten kann auch über mehrere Ansteuerrahmen durchgeführt werden, wobei in jedem Ansteuerrahmen mindestens ein zusätzlicher Ansteuerimpuls und/oder ein reduzierter Ansteuerimpuls zur Ansteuerung der LEDs von der Steuerung ausgegeben werden. Die Verschiebung der Einschaltzeit einer LED, welche eine Verschiebung der Einschaltzeiten der anderen LEDs eines LED-Strangs nach sich zieht, kann von der Steuerung so durchgeführt werden, dass beispielsweise die Einschaltdauer in Bezug auf die zeitliche Länge eines Ansteuerrahmens nur schrittweise durchgeführt wird. Um bei den anderen LEDs Lücken oder doppelte Ansteuerung bzw. kurze Abstände zwischen zwei Ansteuerimpulsen zu verhindern, werden zusätzliche Ansteuerimpulse und/oder reduzierte Ansteuerimpulse für die jeweiligen LEDs ausgegeben, wobei eine Verkürzung bzw. ein zusätzlicher Ansteuerimpuls eine geringere zeitliche Länge aufweist als beispielsweise ein zusätzlicher Ansteuerimpuls, der eine Lücke zwischen zwei Ansteuerrahmen kompensiert.
Die maximale Verschiebung der Einschaltzeiten kann in Abhängigkeit der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens und/oder der Einschaltzeitlänge der LEDs durch die Steuerung festgelegt werden. Hierüber wird bestimmt, um welches Maß eine Verschiebung der Einschaltzeiten stattfinden darf, ohne dass durch die Steuerung zusätzliche Ansteuerimpulse oder verkürzte Ansteuerimpulse ausgegeben werden. Ferner sind der erste und der zweite Schwellenwert, die das Einfügen mindestens eines zusätzlichen Ansteuerimpulses und/oder die Verkürzung mindestens eines Ansteuerimpulses bewirken, entsprechend der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens und der Einschaltzeitdauer der LED zu bestimmen. Ist eine LED beispielsweise zu 50% der zeitlichen Länge eines Ansteuerrahmens eingeschaltet, wobei sich eine Verschiebung der Einschaltzeit um weniger als beispielsweise 10% der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens ergibt, so kann das Einfügen von zusätzlichen Ansteuerimpulsen und/oder die Verkürzung von Ansteuerimpulsen nicht erforderlich sein.
Ein zusätzlicher Ansteuerimpuls kann erforderlich sein, wenn die zeitliche Verschiebung der Einschaltzeit zu einer Lücke größer als beispielsweise 10% der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens führt. Hierbei ist die maximal zulässige zeitliche Verschiebung der Einschaltzeit stets in Abhängigkeit der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens, der Einschaltzeitdauer der LED sowie der zeitlichen Länge der Verschiebung zu berücksichtigen.
Eine Verkürzung des Ansteuerimpulses kann erforderlich sein, wenn die zeitliche Verschiebung der Einschaltzeit zu einer doppelten Ansteuerung größer als beispielsweise 10% der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens führt. Bei zeitlichen Verschiebungen der Einschaltzeit, die geringer als beispielsweise 10% der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens sind, ergeben sich in Abhängigkeit der zeitlichen Länge des Ansteuerahmens und der Einschaltzeitdauer der LED weniger bis keine Effekte, die vom menschlichen Auge als Flackern wahrgenommen werden können.
Der Ansteuerrahmen kann beispielsweise eine zeitliche Länge zwischen 3 ms und 5 ms aufweisen. Jedoch kann das Verfahren auch für andere zeitliche Längen der Ansteuerrahmen angewendet werden.
Weitere Vorteile, Merkmale sowie Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Verschiebung von Ansteuerimpulsen;
2 eine weitere schematische Darstellung einer Verschiebung von Ansteuerimpulsen;
3 eine schematische Darstellung einer Verschiebung von Ansteuerimpulsen mit einem zusätzlichen Ansteuerimpuls;
4 eine schematische Darstellung einer Verschiebung von Ansteuerimpulsen mit einem verkürzten Ansteuerimpuls;
5 eine schematische Darstellung einer Verschiebung von Ansteuerimpulsen mit mehreren zusätzlichen Ansteuerimpulsen; und
6 eine schematische Darstellung einer Verschiebung von Ansteuerimpulsen mit mehreren verkürzten Ansteuerimpulsen.
In den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehene Elemente entsprechen im Wesentlichen einander, solange nichts anderes angegeben ist. Es wird ferner darauf verzichtet, Schaltungen und Verfahrensabläufe darzustellen und zu beschreiben, welche zum Verständnis der nachfolgend beschriebenen Verfahren nicht erforderlich sind.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verschiebung von Ansteuerimpulsen 10, wobei keine Maßnahme durch eine zugeordnete Steuerung vorgenommen wird, welche die daraus entstehenden Nachteile behebt.
In 1 sind vier aufeinanderfolgende Ansteuerrahmen dargestellt, welche jeweils eine Periode, d. h. eine zeitliche Länge T, aufweisen. Beispielsweise beträgt die zeitliche Länge T 5 ms. Zu dem Zeitpunkt T_M findet eine Änderung statt, wobei der Ansteuerimpuls für eine LED verschoben wird, was ebenso zu einem Verschieben des Ansteuerimpulses 10 im Zeitraum 14 nach dem Zeitpunkt der Änderung T_M führt. In 1 sind zwei verschiedene Beispiele dargestellt, wobei in der oberen Darstellung im Zeitraum 12 vor dem Zeitpunkt der Änderung T_M ein Ansteuerimpuls 10 jeweils zu Beginn des Ansteuerrahmens für eine bestimmte zeitliche Länge ausgegeben wird und wobei dadurch die entsprechende LED für diesen Zeitraum leuchtet. Nach dem Zeitpunkt T_M im Zeitraum 14 wurde aufgrund der Verschiebung der Einschaltzeit einer oder mehrerer weiterer LEDs der Ansteuerimpuls 10 zum Ende des Ansteuerrahmens hin verschoben.
Bei dem unteren Beispiel von 1 wird ein Ansteuerimpuls 10 für eine LED im Zeitraum 12 jeweils zum Ende des Ansteuerrahmens ausgegeben, wodurch die dazugehörige LED leuchtet. Durch das Verschieben der Einschaltzeit einer oder mehrerer LEDs zum Zeitpunkt T_M ergibt sich ebenso eine Verschiebung des Ansteuerimpulses 10, wobei im Zeitraum 14 der Ansteuerimpuls 10 jeweils zu Beginn des Ansteuerrahmens ausgegeben wird.
2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Verschiebung von Ansteuerimpulsen 10, wobei die Darstellung im Wesentlichen der Darstellung von 1 entspricht. Wie aus 2 jedoch ersichtlich, ergibt sich zum Zeitpunkt T_M bzw. zu dem entsprechenden Zeitraum eine Verschiebung der Ansteuerimpulse 10, so dass es im oberen Beispiel zu einer Lücke 16 und im unteren Beispiel zu einer doppelten Ansteuerung 18 kommt. Bei dem oberen Beispiel ist der Abstand 30 zwischen zwei aufeinander folgenden Ansteuerimpulsen 10 so groß, dass es zu einem Flackern, beispielsweise eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeuges, kommen kann, welcher einen LED-Strang mit einer Vielzahl von LEDs aufweist. Das gleiche Problem tritt auf, wenn durch das Verschieben der Einschaltzeit einer oder mehrerer LEDs des LED-Strangs sich ebenso eine Verschiebung der LED ergibt, die durch die Ansteuerimpulse 10 geschaltet wird. Im unteren Beispiel kommt es zu einer doppelten Ansteuerung 18, wobei eine LED daher über einen längeren Zeitraum leuchtet als es zum Bereitstellen einer bestimmten Helligkeit erforderlich ist.
Die in den 1 und 2 gezeigten Verschiebungen der Ansteuerimpulse 10 vom Zeitraum 12 zum Zeitraum 14 sind extreme Beispiele, jedoch ist es ersichtlich, dass sich aufgrund größerer Abstände zwischen den Ansteuerimpulsen 10 oder aufgrund geringerer Abstände zwischen den Ansteuerimpulsen 10 im Moment der Änderung ein Spektrum ergeben kann, welches mit Frequenzen im Bereich unter 100 Hz und entsprechenden Amplituden aufwartet, so dass dieser Effekt vom menschlichen Auge als Flackern erkennbar ist.
Um die dadurch auftretenden Helligkeitsschwankungen auszugleichen bzw. zu verhindern, wird vorgeschlagen, zusätzliche Ansteuerimpulse oder verkürzte Ansteuerimpulse auszugeben, wie in den 3 bis 6 dargestellt.
In den 3a bis 3c ist eine schematische Darstellung einer Verschiebung von Ansteuerimpulsen 10 mit einem zusätzlichen Ansteuerimpuls 20, 21 bzw. 22 dargestellt. Entsprechend der in den 1 und 2 gezeigten Darstellung sind vier aufeinanderfolgende Ansteuerrahmen dargestellt. Diese weisen eine zeitliche Länge T auf. Nach einem Zeitraum 12 erfolgt eine Änderung zum Zeitpunkt T_M, wobei sich nach der Änderung ein Verschieben der Ansteuerimpulse 10 im Zeitraum 14 ergibt.
Die in den Figuren dargestellte Verschiebung ergibt sich beispielsweise bei einem LED-Strang, der eine Vielzahl von in Reihe geschalteten LEDs aufweist, wobei die LEDs jeweils einzeln von einem Schaltelement und die Schaltelemente zum Schalten der LEDs von einer Steuerung durch Ausgeben der Ansteuerimpulse 10 geschaltet werden. Die durch die LEDs erzeugte Helligkeit wird mittels Pulsweitenmodulation durch Ändern der Einschaltdauer einer LED innerhalb eines Ansteuerrahmens eingestellt und die in Reihe geschalteten LEDs werden zueinander zeitlich versetzt angesteuert, um die Kettenlänge der angesteuerten LEDs möglichst konstant zu halten und damit die Flussspannung einer möglichst geringen Schwankung zu unterwerfen. Bei der Ansteuerung wird zum Einschalten bzw. Leuchten der LEDs der Strom durch die LEDs geleitet und in den Auszeiten, in denen die LEDs nicht leuchten, d. h. kein Licht emittieren, parallel zu den LEDs durch die Schaltelemente geführt. Die Schaltelemente können insbesondere Transistoren sein. Der LED-Strang kann mit weiteren LED-Strängen zu einem Leuchtmittel eines Kraftfahrzeugs gehören, wie beispielsweise einer Frontlichteinheit oder einer Rücklichteinheit.
Wie in 3a gezeigt, weisen die Ansteuerimpulse 10 eine zeitliche Länge auf, die geringer als die zeitliche Länge T des Ansteuerrahmens ist. Wird zu einem Zeitpunkt T_M die Einschaltdauer eines LED-Strangs verändert bzw. verschoben, so ergibt sich durch die zeitlich versetzte Ansteuerung aller LEDs des LED-Strangs eine Verschiebung der anderen LEDs bzw. der Einschaltzeit der anderen LEDs. Dies führt bei dem in 3a für eine LED beispielhaft gezeigten Ansteuerimpuls 10 zu einem Verschieben des Ansteuerimpulses 10 vom Beginn des Ansteuerrahmens zum Ende des Ansteuerrahmens. Dadurch entsteht, wie bereits für die 1 und 2 beschrieben, eine Lücke, d. h. es kommt zu einer zeitlichen Länge der Auszeit der LED zwischen zwei Ansteuerimpulsen, die wesentlich größer ist als der normale Abstand der Einschaltzeiten der LED. Bis zu einem bestimmten Schwellenwert kann eine Verschiebung toleriert werden, wobei jedoch bei dem in 3a gezeigten Beispiel die Verschiebung so groß ist, dass sich im Moment der Änderung (Verschiebung der Einschaltzeiten der LEDs) ein Flackern eines Scheinwerfers einstellen würde. Um dies zu verhindern, wird durch die Steuerung, durch welche die Verschiebung der Einschaltzeiten und die Ansteuerung der LEDs vorgenommen wird und welche die jeweiligen Einschaltzeiten und -zustände kennt, ein zusätzlicher Ansteuerimpuls 20 zu Beginn des ersten Ansteuerrahmens nach dem Zeitpunkt T_M der Änderung eingefügt.
Die zeitliche Länge des zusätzlichen Ansteuerimpulses 20 hängt von dem zeitlichen Abstand zwischen zwei Ansteuerimpulsen 10 (zeitliche Länge der Auszeit der LED) sowie der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens sowie der zeitlich Länge des Ansteuerimpulses 10 ab.
Zur Bestimmung der zeitlichen Länge des zusätzlichen Ansteuerimpulses 20 kann eine gleitende Mittelwertbildung der ausgegebenen Helligkeit der LEDs über eine bestimmte Anzahl von Ansteuerrahmen durchgeführt werden. Es kann ferner ein fester Algorithmus für die Steuerung vorgegeben sein, der festlegt, welche zusätzlichen Ansteuerimpulse 20 (bzw. 21 und 22) in Abhängigkeit der zeitlichen Längen des Ansteuerimpulses 10, des Ansteuerrahmens und des Abstands zwischen zwei Einschaltzeiten der LED ausgegeben werden. Hierzu kann beispielsweise auch auf eine sogenannte „Look-up”-Tabelle zugegriffen werden, wobei für eine Vielzahl von Abständen zwischen der Einschaltzeit in dem Ansteuerrahmen vor einer Verschiebung und der Einschaltzeit im Ansteuerrahmen nach einer Verschiebung entsprechende zusätzliche Ansteuerimpulse 20, 21 und 22 hinterlegt sind.
Bei dem in 3b dargestellten Beispiel wird der zusätzliche Ansteuerimpuls 20 am Ende des letzten Ansteuerrahmens vor dem Zeitpunkt T_M der Änderung eingefügt.
Bei dem in 3c dargestellten Beispiel werden zwei zusätzliche Ansteuerimpulse 21 und 22 eingefügt, wobei ein zusätzlicher Ansteuerimpuls 21 am Ende des Ansteuerrahmens vor dem Zeitpunkt T_M der Änderung und ein zusätzlicher Ansteuerimpuls 22 zu Beginn des Ansteuerrahmens nach dem Zeitpunkt T_M der Änderung eingefügt wird. Die beiden zusätzlich eingefügten Ansteuerimpulse 21 und 22 entsprechen in ihrer Länge beispielsweise jeweils der halben Länge der zusätzlichen Ansteuerimpulse 20 der 3a und 3b. Die Aufteilung der beiden zusätzlichen Ansteuerimpulse 21 und 22 kann jedoch ungleichmäßig erfolgen, d. h. dass die zeitliche Länge des zusätzlichen Ansteuerimpulses 21 beispielsweise größer ist als die zeitliche Länge des zusätzlichen Ansteuerimpulses 22 oder umgekehrt.
4a zeigt eine schematische Darstellung einer Verschiebung von Ansteuerimpulsen 10 mit verkürzten Ansteuerimpulsen 10. Wie bereits mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert, kommt es bei der Verschiebung der Einschaltzeiten einer oder mehrerer LEDs eines LED-Strangs zu einem Verschieben der Einschaltzeit einer LED, dargestellt durch die Ansteuerimpulse 10. In einem extremen Fall werden zwei Ansteuerimpulse 10 im Ansteuerrahmen vor dem Zeitpunkt der Änderung T_M und dem Ansteuerrahmen nach dem Zeitpunkt der Änderung T_M direkt hintereinander ausgegeben. Dadurch ist die zeitliche Länge bzw. Dauer, in welcher die LED leuchtet, deutlich länger als regulär durch die zeitliche Länge des Ansteuerimpulses 10 vorgegeben. Bei einem LED-Strang mit einer Vielzahl von LEDs würde dann im Moment der Änderung T_M durch das doppelt so lange Leuchten dieser LED ein Flackern auftreten. Um ein Flackern zu vermeiden, wird von der Steuerung eine Verkürzung 24 des Ansteuerimpulses 10 im ersten Ansteuerrahmen nach dem Zeitpunkt T_M der Änderung vorgenommen. Zwar ist die zeitliche Länge bzw. Dauer der Einschaltzeit dieser LED größer als regulär durch einen einzelnen Ansteuerrahmen 10 festgelegt, wobei diese Darstellung nur beispielhaft für die Verkürzung ist. Jedoch kann eine derartige Verkürzung 24 für den Ansteuerimpuls 10 auch eine längere Einschaltzeit der LED gegenüber einem einzelnen Ansteuerimpuls 10 zulassen, so dass dadurch der Abstand der Einschaltzeiten dieser LED durch die Ansteuerimpulse 10 nicht so groß wird, dass dieser einen ersten Schwellenwert überschreitet, welcher im Bereich der visuellen Wahrnehmbarkeitsschwelle liegt (typischerweise im Bereich von ca. 10% der Länge des Ansteuerrahmens). Beispielsweise soll es nicht vorkommen, dass innerhalb eines Ansteuerrahmens kein Ansteuerimpuls 10 ausgegeben wird.
Die Ermittlung der Verkürzung 24 des Ansteuerimpulses 10 kann, wie bereits für die 3a bis 3c beschrieben, erfolgen. Hierzu kann beispielsweise ein Algorithmus, eine „Look-up”-Tabelle sowie eine gleitende Mittelwertbildung der Helligkeit der LEDs verwendet werden.
Bei dem in 4b dargestellten Beispiel erfolgt eine Verkürzung 24 im letzten Ansteuerrahmen vor dem Zeitpunkt T_M der Änderung.
Bei dem in 4c dargestellten Beispiel erfolgt eine Verkürzung 25 des Ansteuerimpulses 10 sowohl im letzten Rahmen vor dem Zeitpunkt T_M der Änderung als auch eine Verkürzung 26 des Ansteuerimpulses 10 im ersten Rahmen nach dem Zeitpunkt T_M der Änderung. Die Verkürzung 24, 25, 26 und das Ausgeben zusätzlicher Ansteuerimpulse 20, 21, und 22 erfolgt stets in Abhängigkeit der zeitlichen Länge der Ansteuerrahmen, der zeitlichen Länge der Ansteuerimpulse sowie des Abstands zweier benachbarter Ansteuerimpulse 10. Bei den hierin beschriebenen Verfahren können bestimmte Verschiebungen ohne das Einbringen zusätzlicher Ansteuerimpulse 20, 21, 22 oder Verkürzungen 24, 25, 26 toleriert werden, wenn sich beim Verschieben der Einschaltzeiten der LEDs im Moment der Änderung zum Zeitpunkt T_M keine Helligkeitsunterschiede ergeben, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden können. Dazu bestimmt die Steuerung anhand von vorliegenden Steuersignalen und der Ansteuerimpulse, welche Verschiebungen auftreten, und ermittelt dann, ab es beispielsweise durch die Verschiebung zu sogenannten Lücken bzw. doppelten Ansteuerungen kommt, welche ein Spektrum aufweisen, das Frequenzen z. B. unter 100 Hz mit entsprechenden Amplituden aufweist. Diese Vorgaben sind jedoch in der Steuerung veränderbar hinterlegt, so dass eine Anpassung erfolgen kann.
Ferner kann mittels einer „Look-up”-Tabelle, die in einem Speicher hinterlegt ist, vorgegeben sein, bei welchen Abständen welche Ansteuerimpulse ausgegeben werden.
5a zeigt eine schematische Darstellung einer Verschiebung von Ansteuerimpulsen 10 mit mehreren zusätzlichen Ansteuerimpulsen 20. Wie bereits vorstehend mit Bezug auf die 1 bis 4 erläutert, erfolgt zum Zeitpunkt T_M eine Änderung der Einschaltzeit mindestens einer LED eines LED-Strangs, wobei sich eine Verschiebung der Einschaltzeiten der anderen LEDs ergibt, welche zeitlich versetzt zueinander angesteuert werden. Die 5a bis 5c zeigen beispielsweise die Verschiebung der Einschaltzeit einer LED. Im Zeitraum 12 vor dem Zeitpunkt T_M der Änderung wird in den beiden Ansteuerrahmen jeweils ein Ansteuerimpuls 10 zu Beginn des Ansteuerrahmens ausgegeben. Die Steuerung regelt sodann die Verschiebung des Ansteuerimpulses 10 zum Betreiben dieser LED derart, dass das Verschieben über zwei Ansteuerrahmen (Zeitraum 13) erfolgt, wobei jeweils ein Ansteuerimpuls 20 für die beiden Ansteuerrahmen im Zeitraum 13 und im ersten Ansteuerrahmen des Zeitraums 14 ausgegeben wird, das deutlich geringere zeitliche Längen aufweist als die zusätzlichen Ansteuerimpulse der 3 und 4, die bei einer sprunghaften Verschiebung eines Ansteuerimpulses 10 vom Beginn eines Ansteuerrahmens zum Ende eines folgenden Ansteuerrahmens ausgegeben werden. Die dadurch ausgegebene Helligkeit dieser LED wird durch die zusätzlichen Ansteuerimpulse 20 im Zeitraum 13 und im ersten Ansteuerrahmen des Zeitraums 14 nur geringfügig verändert, wobei hierfür entsprechende Grenzen festlegbar sind. Bei dem in 5a gezeigten Beispiel werden zusätzlich Ansteuerimpulse 20 jeweils zu Beginn des Ansteuerrahmens eingefügt.
Im Gegensatz dazu wird bei dem in 5b gezeigten Beispiel jeweils ein zusätzlicher Ansteuerimpuls 20 am Ende der Ansteuerrahmen des Zeitraums 13 und auch am Ende des Ansteuerrahmens vor dem Zeitpunkt T_M der Änderung eingefügt.
Bei dem in 5c gezeigten Beispiel werden zusätzliche Ansteuerimpulse 21 und 22 durch die Steuerung eingefügt, wobei ein zusätzlicher Steuerimpuls 21 am Ende des Ansteuerrahmens vor dem Zeitpunkt T_M der Änderung, ein zusätzlicher Ansteuerimpuls 22 zu Beginn des Ansteuerrahmens nach dem Zeitpunkt T_M der Änderung und zusätzlich ein zusätzlicher Ansteuerimpuls 21 am Ende dieses Ansteuerrahmens eingefügt werden. Im darauf folgenden Ansteuerrahmen werden wiederum ein zusätzlicher Ansteuerimpuls 22 zu Beginn des Ansteuerrahmens und ein zusätzlicher Ansteuerimpuls 21 am Ende dieses Ansteuerrahmens eingefügt. Darüber hinaus wird im ersten Ansteuerrahmen des Zeitraums 14 ein zusätzlicher Ansteuerimpuls 22 zu Beginn des Ansteuerahmens eingefügt.
Analog zu den in die 5a bis 5c gezeigten Beispielen, wobei zusätzliche Ansteuerimpulse 20, 21, 22 für eine Verschiebung der Einschaltzeit einer LED eingefügt wurden, zeigen die 6a, 6b und 6c eine Verkürzung 24, 25 und 26 von Ansteuerimpulsen 10 beim Verschieben der Einschaltzeit einer LED. Hierbei erfolgt das Verschieben der Einschaltzeit durch die dafür erforderlichen Ansteuerimpulse 10 über zwei Ansteuerahmen im Zeitraum 13. Bei dem in 6a gezeigten Beispiel erfolgt eine Verkürzung 24 der Ansteuerimpulse 10 im Zeitraum 13 und im ersten Ansteuerrahmen im Zeitraum 14, wobei im Zeitraum 13 die Ansteuerimpulse 10 jeweils nur um eine bestimmte vorgebbare und durch die Steuerung festgelegte zeitliche Länge verschoben werden. Bei dem in 6a gezeigten Beispiel erfolgt die Verkürzung 24 am Ende des Ansteuerimpulses, d. h. dass der Beginn der Ansteuerung der LED zum Leuchten durch den Ansteuerimpuls 10 schrittweise verschoben wird und die Dauer des Ansteuerimpulses 10 verkürzt wird.
Bei dem in 6b gezeigten Beispiel erfolgt eine Verkürzung 24 zu Beginn des Ansteuerimpulses 10, wobei hierbei neben der Verschiebung des Ansteuerimpulses 10 im Zeitraum 13 um eine bestimmte durch die Steuerung vorgebbare zeitliche Länge eine zusätzliche Verschiebung um die zeitliche Länge der Verkürzung 24 erfolgt.
Bei dem in 6c gezeigten Beispiel erfolgt im letzten Ansteuerrahmen vor dem Zeitpunkt T_M der Änderung eine Verkürzung 25 des Ansteuerimpulses 10 am Anfang des Ansteuerimpulses 10, wobei die Einschaltzeit im letzten Ansteuerrahmen vor dem Zeitpunkt T_M sowohl verkürzt als auch um eine bestimmte zeitliche Länge verschoben wird. Im ersten Ansteuerrahmen des Zeitraums 13 erfolgt eine Verkürzung 25 des Ansteuerimpulses 10, welche eine Verschiebung des Ansteuerimpulses 10 bewirkt, zusätzlich zu der durch die Steuerung vorgenommenen Verschiebung des Ansteuerimpulses 10. Ferner erfolgt im ersten Ansteuerrahmen des Zeitraums 13 eine weitere Verkürzung 26 am Ende des Ansteuerimpulses 10, was zu einer weiteren Verkürzung der zeitlichen Länge des Ansteuerimpulses 10 führt. Im zweiten Ansteuerrahmen des Zeitraums 13 erfolgt eine weitere Verschiebung des Ansteuerimpulses 10 durch die Steuerung, wobei durch die Verkürzung 25 eine zusätzliche Verschiebung und Verkürzung des Ansteuerimpulses 10 durchgeführt werden und durch die Verkürzung 26 eine weitere Verkürzung des Ansteuerimpulses 10 erfolgen. Im ersten Ansteuerrahmen des Zeitraums 14 erfolgt eine weitere Verkürzung 26 des Ansteuerimpulses 10. Durch die vorgenommenen Verkürzungen 25 und 26 ergibt sich anhand einer gemittelten Helligkeit (beispielsweise über mindestens vier Ansteuerrahmen vor dem Zeitpunkt T_M der Änderung) auch in den Ansteuerrahmen der Zeiträume 13 und 14 eine im Wesentlichen gleich bleibende Helligkeit.
Bezugszeichenliste

10: Ansteuerimpuls
12: Zeitraum
13: Zeitraum
14: Zeitraum
16: Lücke
18: doppelte Ansteuerung
20: zusätzlicher Ansteuerimpuls
21: zusätzlicher Ansteuerimpuls
22: zusätzlicher Ansteuerimpuls
24: Verkürzung
25: Verkürzung
26: Verkürzung
30: Abstand
T: zeitliche Länge
T_M: Zeitpunkt der Änderung

Claims

Verfahren zum Steuern mindestens eines LED-Strangs, bestehend aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten LEDs, wobei die LEDs jeweils einzeln von einem Schaltelement und die Schaltelemente zum Schalten der LEDs von einer Steuerung durch Ausgeben von Ansteuerimpulsen (10) geschaltet werden, wobei die durch die LEDs erzeugte Helligkeit mittels Pulsweitenmodulation durch Ändern der Einschaltdauer einer LED innerhalb eines Ansteuerrahmens eingestellt wird und die in Reihe geschalteten LEDs zueinander zeitlich versetzt angesteuert werden, wobei bei einer Verschiebung der Einschaltzeit mindestens einer LED mindestens ein zusätzlicher Ansteuerimpuls (20; 21; 22) durch die Steuerung zum Einschalten der LEDs eingefügt wird, wenn der Abstand (30) der Einschaltzeiten einer LED in dem Ansteuerrahmen vor und in dem Ansteuerrahmen nach der Verschiebung so groß ist, dass der daraus entstehende Abstand einen ersten Schwellenwert überschreitet, und wobei mindestens ein Ansteuerimpuls (10) zum Einschalten der LEDs durch die Steuerung zur Verkürzung der Einschaltzeit der LEDs reduziert wird, wenn der Abstand der Einschaltzeiten einer LED in dem Ansteuerrahmen vor und in dem Ansteuerrahmen nach der Verschiebung so klein ist, dass der daraus entstehende Abstand einen zweiten Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zeitliche Länge der zusätzlichen Ansteuerimpulse (20; 21; 22) und/oder die Verkürzung (24; 25; 26) der Ansteuerimpulse (10) durch eine gleitende Mittelwertbildung der Helligkeit der LEDs bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zeitliche Länge der zusätzlichen Ansteuerimpulse (20; 21; 22) und/oder die Verkürzung (24; 25; 26) der Ansteuerimpulse als Funktion der Verschiebung der Einschaltzeiten berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zeitliche Länge der zusätzlichen Ansteuerimpulse (20; 21; 22) und/oder die Verkürzung (24; 25; 26) der Ansteuerimpulse (10) mittels einer „Look-up”-Tabelle bestimmt werden, wobei für eine Vielzahl von Abständen zwischen der Einschaltzeit in dem Ansteuerrahmen vor einer Verschiebung und der Einschaltzeit in dem Ansteuerrahmen nach einer Verschiebung entsprechende verkürzte Ansteuerimpulse und/oder zusätzliche Ansteuerimpulse hinterlegt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Verschiebung der Einschaltzeiten über mehrere Ansteuerrahmen durchgeführt wird und in jedem Ansteuerrahmen mindestens ein zusätzlicher Ansteuerimpuls (20; 21; 22) und/oder ein reduzierter Ansteuerimpuls zur Ansteuerung der LEDs von der Steuerung ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die maximale Verschiebung der Einschaltzeiten in Abhängigkeit von der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens und/oder der Einschaltzeitlänge der LEDs durch die Steuerung festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein zusätzlicher Ansteuerimpuls (20; 21; 22) eingefügt wird, wenn die zeitliche Verschiebung der Einschaltzeit größer als ein in Abhängigkeit der visuellen Wahrnehmbarkeit festgelegter Schwellenwert der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Verkürzung (24; 25; 26) des Ansteuerimpuls (10) vorgenommen wird, wenn die zeitliche Verschiebung der Einschaltzeit größer als ein in Abhängigkeit der visuellen Wahrnehmbarkeit festgelegter Schwellenwert der zeitlichen Länge des Ansteuerrahmens ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Ansteuerrahmen eine zeitliche Länge zwischen 2 ms und 5 ms aufweist.