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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung zur Innenbeleuchtung eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beleuchtung, insbesondere zur Innenbeleuchtung, eines Fahrzeugs.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Beleuchtungsvorrichtungen zur Innenbeleuchtung bzw. Ambientebeleuchtung eines Fahrzeugs mittels Leuchtdioden, also Licht emittierender Dioden (kurz LED), bekannt. Diese Leuchtdioden sind im Stand der Technik einfarbig oder mehrfarbig ausgestaltet, so dass damit auch Licht mit unterschiedlichen Farben in unterschiedlichen Helligkeiten ausgestrahlt werden kann. Dabei kann eine Mehrzahl der Leuchtdioden in einer Lichtzeile zusammengefasst sein, die zum Beispiel in einer seitlichen Türverkleidung oder einem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Lichtzeile besteht beispielsweise aus einem Lichtleiter, in den das Licht mehrerer Leuchtdioden eingekoppelt wird.
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Solche Beleuchtungsvorrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 10 2013 210 261 A1 oder der
DE 10 2013 015 343 A1 bekannt. Den darin beschriebenen Beleuchtungsvorrichtungen ist gemeinsam, dass die einzelnen Leuchtdioden mittels Pulsweitenmodulation (kurz PWM) über einen Datenbus angesteuert werden. Obwohl mit diesem Stand der Technik eine optisch ansprechende Innenbeleuchtung des Fahrzeugs möglich ist, hat es sich gezeigt, dass für dynamische Beleuchtungsszenarien die PWM-Signale zyklisch mit einer hohen Wiederholrate ausgesendet werden müssen, so dass die Buslast des Datenbusses hoch ist. Dadurch sind unter anderem die Möglichkeiten für eine zusätzliche Kodierung der PWM-Signale zur Fehlerkorrektur begrenzt, so dass die Ansteuerung der Leuchtdioden durch zum Beispiel elektromagnetische Störeinflüsse störanfällig ist. Außerdem kann die hohe Buslast gegebenenfalls auch zu einer Störausstrahlung führen, die Störungen für andere Komponenten des Fahrzeugs, insbesondere bei anderen Busteilnehmern, verursachen.
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Beschreibung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine störungsverminderte Ansteuerung von Leuchtdioden einer Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die sich insbesondere zur Innenbeleuchtung bzw. Ambientebeleuchtung eignet, verfügt über wenigstens eine Leuchtdiodeneinrichtung, die eine oder mehrere, vorzugsweise mehrfarbige, Leuchtdioden (Lichtemittierende Dioden, kurz LED) aufweist. Die Leuchtdiodeneinrichtung weist mindestens eine, zwei, drei, vier oder mehr Leuchtdioden (das heißt n Leuchtdioden) auf, die vorzugsweise auf einer einzigen Leiterplatte mit einer oder mehreren elektrischen Schaltungen und Leiterbahnen angeordnet sind. Mit der Leuchtdiodeneinrichtung lässt sich beispielsweise eine Lichtzeile für eine Türverkleidung oder ein Armaturenbrett des Fahrzeugs realisieren, wobei für die Lichtzeile eine Mehrzahl von Leuchtdiodeneinrichtungen bzw. eine Vielzahl von Leuchtdioden zum Beispiel in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Jede Leuchtdiode ist über ein PWM-Signal ansteuerbar, wobei die PWM-Ansteuerung gebündelt im Multiplexverfahren oder über zueinander separierte Einzelkanäle erfolgen kann.
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Die Beleuchtungsvorrichtung weist ferner einen Datenbus auf, mit dem die Leuchtdiodeneinrichtung zum Datenempfang verbunden ist. Der Datenbus ist vorzugsweise ein sowieso im Fahrzeug vorhandener Fahrzeug-Datenbus, wie etwa ein kostengünstiger LIN (Local Interconnect Network), CAN (Controller Area Network) oder ein anderes Bussystem, so dass die Integration der Beleuchtungsvorrichtung in das Fahrzeug einfach ist.
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Erfindungsgemäß ist für die Beleuchtungsvorrichtung eine über den Datenbus mit der Leuchtdiodeneinrichtung verbundene Vorgabeeinrichtung vorgesehen, die ausschließlich zum Aussenden einer Szenarienkennung, also eines Signals, an die Leuchtdiodeneinrichtung zum Referenzieren eines vorbestimmten Beleuchtungsszenarios eingerichtet ist. Die Szenarienkennung hat für jede Leuchtdiode eine spezifische Bedeutung, da sich für dasselbe Beleuchtungsszenario beispielsweise die darzustellende Farbe, Helligkeit oder die Leuchtdauer von Leuchtdiode zu Leuchtdiode unterscheiden können. Konkret kann dies bedeuten, dass eine erste Leuchtdiode mit einer ersten Farbe und einer ersten Helligkeit, eine zweite Leuchtdiode zu einem späteren Zeitpunkt mit der ersten oder einer zweiten Farbe und/oder einer zur ersten Helligkeit unterschiedlichen, zweiten Helligkeit angesteuert wird. Es ist auch möglich, dass eine erste Leuchtdiode für eine erste Zeitdauer, eine zweite für eine zur ersten unterschiedlichen, zweiten Zeitdauer angesteuert wird. Die Szenarienkennung beschränkt sich vorzugsweise auf eine eineindeutige Kennzeichnung des vorbestimmten Beleuchtungsszenarios, das von der Leuchtdiodeneinrichtung dargestellt werden soll, so dass die von der Vorgabeeinrichtung ausgesendete Datenmenge für die Szenarienkennung mit wenigen Bits gering ist. Deshalb ist auch die durch die Vorgabeeinrichtung in dem Datenbus verursachte Buslast gering. Außerdem lässt sich das die Szenarienkennung enthaltende Signal mit wenigen weiteren Bits für eine Fehlerkorrektur kodieren, so dass auch eine Störungsverminderung für die Beleuchtungsvorrichtung möglich ist. In einem beispielhaften Beleuchtungsszenario werden die in Reihe angeordneten Leuchtdioden so in einer zeitlichen Abfolge angesteuert, dass sich ein Lichtpunkt einer bestimmten, gegebenenfalls auch in Abhängigkeit des Weges wechselnden Farbe, der jeweils durch eine oder mehrere benachbart angeordnete Leuchtdioden dargestellt wird, von einem axialen, ersten Ende der Lichtzeile mit einer Geschwindigkeit von zum Beispiel 1 m/s zum anderen axialen, zweiten Ende der Lichtzeile bewegt.
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Ferner weist die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens eine an der Leuchtdiodeneinrichtung angeordnete, also von der Vorgabeeinrichtung räumlich getrennte, Speichereinheit auf, in der zumindest ein Szenariendetail von wenigstens einem zu erzeugenden Beleuchtungsszenario gespeichert ist. Vorzugsweise sind aber eine Mehrzahl, also mindestens zwei oder mehr, von zueinander unterschiedlichen Beleuchtungsszenarien in der Speichereinheit hinterlegt. Diese Beleuchtungsszenarien unterscheiden sich zum Beispiel durch die von den Leuchtdioden ausgestrahlten Farbwerte, den zeitlichen Abstand zwischen der Ansteuerung aufeinander folgender Leuchtdioden, das heißt der zeitlichen Dauer bis zum Ansteuern der nächsten Leuchtdiode, also durch die zeitliche Abfolge der Ansteuerung der Leuchtdioden, oder anderen optisch darstellbaren Beleuchtungsdetails.
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Darüber hinaus verfügt die Beleuchtungsvorrichtung über eine an der Leuchtdiodeneinrichtung angeordnete Steuereinheit, die zum Auslesen des in der Speichereinheit gespeicherten Szenariendetails anhand der Szenarienkennung sowie zum Generieren des PWM-Signals auf Basis des ausgelesenen Szenariendetails eingerichtet ist.
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In anderen Worten ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung dazu konfiguriert, dass sowohl die Erzeugung des PWM-Signals als auch die Ansteuerung der Leuchtdioden mittels dieses PWM-Signals nur innerhalb der Leuchtdiodeneinrichtung, also innerhalb einer einzigen Leiterplatte, selbst erfolgen, also nicht über den Datenbus. Dadurch lassen sich auch (hoch-)dynamische Beleuchtungsszenarien mit dynamischen Farbwechseln, wie etwa ein sich mit hoher Geschwindigkeit fortbewegendes Lauflicht mit wechselnden Farben, sowie hohen Wiederholraten darstellen. Die dafür erforderliche Buslast auf dem Datenbus ist aber gering, da über diesen nur wenige Informationen in niedriger Taktrate gesendet werden. Die zur Darstellung des Beleuchtungsszenarios benötigten Szenariendetails sind verteilt angeordnet. Vorteilhafterweise können durch die Trennung von Szenarienkennung und Szenariendetails die Buslast des Datenbusses auf ein Mindestmaß reduziert werden. Infolge dieser Reduzierung treten durch eine verminderte Störausstrahlung auch weniger elektromagnetische Störungen für andere Komponenten des Fahrzeugs, insbesondere für andere Busteilnehmer, auf. Außerdem ist die Beleuchtungsvorrichtung dadurch weniger anfällig für elektromagnetische Störeinflüsse, welche die optisch korrekte Darstellung des Beleuchtungsszenarios negativ beeinflussen. Auch der Rechenleistungsbedarf der Vorgabeeinrichtung ist gegenüber einer zentralen Ansteuerung der Leuchtdioden deutlich reduziert.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Szenariendetail wenigstens einen von den Leuchtdioden auszustrahlenden Farbwert, Helligkeitswert und/oder eine Farbwechselinformation oder auch alle diese Details enthält. Die Farbwechselinformation gibt zum Beispiel an, ob und wann eine nächste Farbe darzustellen ist, oder ob beim Übergang zu der nächsten Farbe eine oder mehrere Zwischenfarben für einen fließenden optischen Übergang dargestellt werden sollen. Diese Szenariendetails liegen also bereits an der Leuchtdiodeneinrichtung vor und müssen daher nicht über den Datenbus versendet werden, auf dem sie Störeinflüssen ausgesetzt wären.
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Um ein für einen Fahrzeuginsassen dynamisches Beleuchtungsszenario darstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn mehrere Szenariendetails des zu erzeugenden Beleuchtungsszenarios in einer zeitlichen Abfolge gespeichert sind. Beispielsweise können diese Szenariendetails in einer Tabelle, insbesondere einer Lookup-Tabelle, hinterlegt sein, die in mehreren Spalten die durch die Leuchtdioden darzustellenden Farbe und/oder Helligkeit enthält. Die zeitliche Abfolge ergibt sich bei einer solchen Tabelle zum Beispiel durch eine zeilenweise Anordnung der darzustellenden Farben und/oder Helligkeiten. Ausgelesen wird die Tabelle zeilen- und spaltenweise.
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Zum Auslesen der in der Speichereinheit gespeicherten Szenariendetails ist es von Vorteil, wenn die Steuereinheit über einen Szenarienselektor zum Auswählen des Szenariendetails in der Speichereinheit auf Basis der Szenarienkennung aufweist. Der Szenarienselektor kann nach Art eines Multiplexers funktionieren und adressiert die Speichereinheit bzw. deren Speicher, um die jeweiligen Szenariendetails aus dem adressierten Speicherbereich auszulesen und während der Laufzeit zu verarbeiten. Der Szenarienselektor ist zum Beispiel als Selektionsschaltung oder als eine Art Multiplexer in einem Mikrocontroller innerhalb der Leuchtdiodeneinrichtung ausgeführt.
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Um aus den ausgelesenen Szenariendetails die Leuchtdioden gemäß dem zu erzeugenden Beleuchtungsszenario anzusteuern, ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit wenigstens einen mit der Speichereinheit und den anzusteuernden Leuchtdioden verbundenen PWM-Generator zum Generieren des jeweiligen PWM-Signals aus den ausgelesenen Szenariendetails aufweist. Der PWM-Generator kann als integrierte Schaltung ausgestaltet sein oder in einem Mikrocontroller der Leuchtdiodeneinrichtung integriert sein.
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Für die Erzeugung dynamischer Beleuchtungsszenarien ist es von Vorteil, wenn die Steuereinheit einen Zeitgeber als Zeitsignalquelle zum Bestimmen und Vorgeben eines Pixeltakts bzw. zeitlichen Abfolge des Beleuchtungsszenarios aufweist. Dieser Zeitgeber legt beispielsweise die zeitliche Abfolge der Szenariendetails fest. Mithilfe des Zeitgebers lassen sich die Szenariendetails aus der Speichereinheit auslesen und daraus ein PWM-Signal erzeugen. Insbesondere lässt sich eine die Szenariendetails enthaltende Tabelle zeilenweise auslesen, wobei mit jedem Zeitgeber-Signal eine neue, nämlich die jeweils nachfolgende, Zeile ausgelesen wird.
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Zur Kompensation von betriebsabhängigen Störparametern, wie etwa Temperatureinflüssen, oder betriebsunabhängigen Störparametern, wie etwa Alterung der Leuchtdioden oder deren Fertigungstoleranzen, kann die Steuereinheit einen mit der Speichereinheit verbundenen Mikrocontroller der Leuchtdiodeneinrichtung zur Korrektur von Störparametern aufweist. Dieser ist dazu eingerichtet, die Pulsweitenmodulation unter Berücksichtigung der aus der Speichereinheit ausgelesenen Szenariendetails sowie der zu berücksichtigenden Störparameter zu berechnen und an einen PWM-Generator weitzugeben. Mit dieser Konfiguration lassen sich mit den Leuchtdioden Mischfarben in hoher optischer Qualität, hoher Reproduzierbarkeit und Dauerhaftigkeit erzeugen. Die Korrektur der Störparameter durch den Mikrocontroller der Leuchtdiodeneinrichtung kann beispielsweise wie in der
DE 10 2013 015 343 A1 beschrieben erfolgen.
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Wenn die Leuchtdioden zum Beispiel aufgrund von Fertigungstoleranzen der Leuchtdioden nicht in ausreichendem Maße synchron betrieben werden können, ist es vorteilhaft, wenn die Vorgabeeinrichtung ferner zum Aussenden einer Synchronisierungsnachricht, mit der sich die einzelnen Leuchtdioden zeitlich miteinander synchronisieren können, eingerichtet ist. Vorzugsweise sendet die Vorgabeeinrichtung diese Synchronisierungsnachricht zyklisch aus.
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Für eine besonders gute Kaskadierung der Beleuchtungsvorrichtung ist es von Vorteil, wenn die Speichereinheit, die Steuereinheit und die Leuchtdioden, die gemeinsam die Leuchtdiodeneinrichtung bilden, auf einer gemeinsamen Leiterplatte zusammengefasst sind. So können mehrere Leuchtdiodeneinrichtungen auf einfache Weise zu beispielsweise einer Lichtzeile zusammengefügt und mit dem Datenbus verbunden werden.
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Besonders vorteilhaft lässt sich die Beleuchtungsvorrichtung in einem Fahrzeug einsetzen, wenn die Vorgabeeinrichtung ein von der Leuchtdiodeneinrichtung räumlich getrennter, insbesondere dazu beabstandet angeordneter Mikrocontroller ist. So kann der Mikrocontroller ein Fahrzeug-Steuergerät sein, das an einer beliebigen Stelle im Fahrzeug angeordnet und an einen Datenbus, zum Beispiel einen LIN oder CAN, angebunden ist. Möglich ist zum Beispiel eine Vorgabe des darzustellenden Beleuchtungsszenarios durch ein Radio- und/oder Navigationsgerät oder ein anderes Steuergerät des Fahrzeugs. Die benötigte Rechenleistung des Steuergeräts ist aufgrund des bloßen Aussendens der Szenarienkennung und/oder der Synchronisierungsnachricht gering, so dass diese Funktion in eine Vielzahl vorhandener Steuergeräte integriert werden kann.
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Zum Ausbilden einer Lichtzeile oder Lichtkette kann eine Mehrzahl von Leuchtdiodeneinrichtungen vorgesehen sein, die jeweils mit dem Datenbus verbunden sind. Das heißt, dass mehrere Leuchtdiodeneinrichtungen mit jeweils einer oder mehreren Leuchtdioden, einer Speichereinheit und einer Steuereinheit über den Datenbus mit der Vorgabeeinrichtung verbunden sind und die Szenarienkennung und gegebenenfalls die Synchronisierungsnachricht empfangen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Beleuchtung eines Fahrzeugs, insbesondere zur Innenbeleuchtung. Mit dem Verfahren lässt sich insbesondere die vorstehend beschriebene Beleuchtungsvorrichtung in jeder erläuterten Ausführungsvariante betreiben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht zumindest die nachfolgend erläuterten Schritte vor. Zunächst wird eine Leuchtdiodeneinrichtung mit einer oder mehreren Leuchtdioden vorgesehen bzw. bereitgestellt, die jeweils über ein PWM-Signal angesteuert werden. Die Leuchtdiodeneinrichtung wird mit einem vorgesehenen Datenbus, zum Beispiel einem LIN oder CAN, verbunden. Erfindungsgemäß wird eine Szenarienkennung durch eine über den Datenbus mit der Leuchtdiodeneinrichtung verbundene Vorgabeeinrichtung ausgesendet, wobei die Szenarienkennung nur eine geringe Datenmenge enthält. Zudem wird zumindest ein Szenariendetail von wenigstens einem zu erzeugenden Beleuchtungsszenario in einer an der Leuchtdiodeneinrichtung angeordneten Speichereinheit gespeichert und damit vorgehalten. Das in der Speichereinheit gespeicherte Szenariendetail wird anhand der Szenarienkennung durch eine an der Leuchtdiodeneinrichtung angeordnete Steuereinheit ausgelesen und auf Basis des Szenariendetails das jeweilige PWM-Signal durch die Steuereinheit erzeugt.
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Kurze Figurenbeschreibung
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Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 ein Grundprinzip einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
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2 eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Leuchtdiodeneinrichtungen,
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3 ein Grundprinzip eine Leuchtdiodeneinrichtung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, und
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4 eine Leuchtdiodeneinrichtung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
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Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Grundprinzip einer Beleuchtungsvorrichtung 1 zur Innenbeleuchtung eines Fahrzeugs. Diese ist hier beispielhaft als längliche Lichtzeile ausgebildet und zum Beispiel zum Einbetten in ein Armaturenbrett eingerichtet, in welchem sich die Lichtzeile in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt. Damit lassen sich dynamische Beleuchtungsszenarien optisch wahrnehmbar darstellen.
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Die Beleuchtungsvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einer Vorgabeeinrichtung 2, bei der es sich hier um ein Fahrzeug-Steuergerät handelt, einem hier als LIN ausgeführten Datenbus 3 und einer über den Datenbus 3 mit der Vorgabeeinrichtung 2 verbundenen Leuchtdiodeneinrichtung 4. Die Vorgabeeinrichtung 2 und die Leuchtdiodeneinrichtung 4 sind räumlich voneinander getrennt angeordnet und durch den Datenbus 3 voneinander beabstandet. So ist die Vorgabeeinrichtung 2 hier beispielhaft als Teil eines Radiogeräts ausgebildet und in einer Mittelkonsole des Fahrzeugs angeordnet. Die Leuchtdiodeneinrichtung 4 ist aber dazu beabstandet oberhalb der Mittelkonsole im Armaturenbrett angeordnet.
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Die Leuchtdiodeneinrichtung 4 ist als Leiterplatte ausgestaltet und weist eine Mehrzahl von Leuchtdioden 5 auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind exemplarisch genau vier Leuchtdioden 5a bis 5d gezeigt, die zu der Leuchtdiodeneinrichtung 4 zusammengefasst sind. Die Leuchtdioden 5a bis 5d sind hier jeweils mehrfarbig ausgebildet, nämlich als so genannte RGB-Leuchtdioden. Dabei sind drei einzelne Leuchtdioden der Farben Rot, Grün und Blau so zusammengefasst, dass sich deren Licht zu einer gemeinsamen Farbe mischen lässt.
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Die Leuchtdiodeneinrichtung 4 der Beleuchtungsvorrichtung 1 weist ferner eine Speichereinheit 6 in Form eines auf der Leiterplatte angeordneten Speicherbausteins auf. In der Speichereinheit 6 ist eine Mehrzahl von zueinander unterschiedlichen Beleuchtungsszenarien, die durch die Leuchtdiodeneinrichtung 4 darstellbar sind, in einem definierten Datenformat abgespeichert. Die Beleuchtungsszenarien beinhalten mehrere Szenariendetails, wie etwa die durch die Leuchtdioden 5a bis 5d darzustellende Farbe und Helligkeit des jeweiligen Beleuchtungsszenarios. Die jeweiligen Szenariendetails sind einer vorbestimmten Szenarienkennung zugeordnet und über die vorbestimmte Szenarienkennung innerhalb des Speicherbausteins adressierbar.
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Des Weiteren verfügt die Leuchtdiodeneinrichtung 4 der Beleuchtungsvorrichtung 1 über eine Steuereinheit 7, die in diesem Ausführungsbeispiel als integrierte Schaltung ausgeführt ist, die gemeinsam mit den Leuchtdioden 5 und der Speichereinheit 6 auch auf der Leiterplatte angeordnet ist. Die Steuereinheit 7 ist zum Auslesen der Speichereinheit 6 und zum Ansteuern der Leuchtdioden 5 über ein PWM-Signal eingerichtet. Der genauere Aufbau der Steuereinheit 7 wird weiter unten erläutert.
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Aus 2 geht hervor, dass das Grundprinzip der Beleuchtungsvorrichtung 1 aus 1 eine Kaskadierung der Beleuchtungsvorrichtung 1 erlaubt, indem mehrere (hier exemplarisch zwei) der Leuchtdiodeneinrichtungen 4 mit dem Datenbus 3 verbunden werden. Auf diese Weise lässt sich eine Mehrzahl von Leuchtdiodeneinrichtungen 4 zu einer auch bis zu mehrere Zentimeter oder mehrere Meter langen Lichtzeile zusammenfügen. Das Grundprinzip der Leuchtdiodeneinrichtung 4 ist aber immer dasselbe.
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3 zeigt die auf einer Leiterplatte angeordnete Leuchtdiodeneinrichtung 4 mit einem Grundprinzip für die Ausgestaltung der Speichereinheit 6 und der Steuereinheit 7. Es ist erkennbar, dass die Speichereinheit 6 für jede der Leuchtdioden 5a bis 5d einen Speicherbereich 8a bis 8d, das heißt für n Leuchtdioden n Speicherbereiche, zum Speichern der unterschiedlichen Beleuchtungsszenarien aufweist. Hier sind exemplarisch genau vier Speicherbereiche 8 dargestellt, nämlich einer für jede der hier vier Leuchtdioden 5a bis 5d. In jedem dieser Speicherbereiche 8a bis 8d sind die Szenariendetails der unterschiedlichen Beleuchtungsszenarien für die jeweilige Leuchtdiode 5a bis 5d abgespeichert. Hier sind exemplarisch die Szenariendetails 9a bis 9d für vier unterschiedliche Beleuchtungsszenarien bezeichnet. Das heißt, dass jeder Speicherbereich 8a bis 8d jeweils die Szenariendetails 9a bis 9d beinhaltet, die sich aber für die einzelnen Leuchtdioden 5a bis 5d im Farbwert und/oder der Helligkeit unterscheiden können.
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In der nachfolgenden Tabelle ist beispielhaft erläutert, wie die Szenariendetails
9a des Speicherbereichs
8a der exemplarischen Leuchtdiode
5a im einfachsten Fall organsiert sind. Tabelle 1
| Zeitschritt / Zeilennummer | Farbwert (für Szenario 9a) | Helligkeit / % (für Szenario 9a) |
| 1 | 1 | 50 |
| 2 | 1 | 50 |
| 3 | 1 | 50 |
| 4 | 2 | 50 |
| 5 | 2 | 100 |
| ... | | |
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Der Farbwert in Spalte 2 steht für eine bestimmte Farbe, zum Beispiel Rot (Wert 1), Grün (Wert 2), Blau (Wert 3) oder einer Mischfarbe (Wert n) daraus. Die Helligkeit ist hier in Prozent (%) der maximal möglichen Helligkeit angegeben, kann aber auch in einer anderen Einheit, wie etwa Candela (cd), angegeben sein.
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Die Szenariendetails
9a sind auch in einer komprimierten Form gemäß der nachstehenden Tabelle speicherbar. Tabelle 2
| Zeilennummer | Farbwert (für Szenario 9a) | Helligkeit / % (für Szenario 9a) | Dauer / ms | Farbverlauf |
| 1 | 1 | 50 | 800 | direkt |
| 2 | 1 | 50 | 800 | direkt |
| 3 | 1 | 50 | 800 | direkt |
| 4 | 2 | 50 | 600 | direkt |
| 5 | 2 | 100 | 600 | direkt |
| ... | | | | |
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Der Farbwert ist wiederum eine bestimmte Farbe, also zum Beispiel Rot (Wert 1), Grün (Wert 2), Blau (Wert 3) oder eine Mischfarbe (Wert n). Die Helligkeit ist erneut in Prozent der maximalen Helligkeit angegeben. Zusätzlich ist hier die Dauer eines Farbwechsels in Millisekunden (ms) angegeben, in der der angegebene Farbwert in der angegebenen Helligkeit durchzuführen ist. Gemäß der vorstehenden Tabelle soll die jeweilige Leuchtdiode 5a bis 5d also die Farbe Rot (Wert 1) mit einer Helligkeit von 50% innerhalb von 800ms annehmen. Der Farbverlauf mit Zwischenfarben wird dann zur Laufzeit berechnet.
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Die Steuereinheit 7 weist auch einen Szenarienselektor 10 zum Zugreifen auf die Speichereinheit 6 auf. Der Szenarienselektor ist eine Art Multiplexer, der hier als integrierte Schaltung ausgebildet ist, und zum Adressieren der Speicherbereiche 8a bis 8d anhand der von der Vorgabeeinrichtung 2 ausgesendeten Szenarienkennung die jeweiligen Szenariendetails 9a bis 9d in dem Speicherbereich adressiert. Zur zeitlichen Steuerung des Speicherzugriffs verfügt die Steuereinheit 7 ferner über einen Zeitgeber 11 als Signalquelle zum Bestimmen und Vorgeben eines Pixeltakts des Beleuchtungsszenarios. Der Zeitgeber 10 ist konfigurierbar und gibt ein Taktsignal, zum Beispiel von 20ms, aus. Angewendet auf die oben stehende Tabelle 1, gibt der Zeitgeber 10 vor, dass nach dem Ablauf von zum Beispiel 20ms von einer Zeile zur nächsten Zeile gesprungen wird. Auf die oben stehende Tabelle 2 angewendet, dient der Zeitgeber 10 der Bestimmung der zum Beispiel 800ms, innerhalb derer ein Farbwechsel durchzuführen ist.
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Aus 3 geht auch hervor, dass die Steuereinheit 7 einen mit der Speichereinheit 6 verbundenen PWM-Generator 12 zur Erzeugung eines PWM-Signals zur Ansteuerung der Leuchtdioden 5 aufweist. Der PWM-Generator 12 erzeugt das PWM-Signal anhand der aus den Speicherbereichen 8a bis 8d der Speichereinheit 6 ausgelesenen Szenariendetails und steuert damit die Leuchtdioden 5a bis 5d mit den entsprechenden Farbwerten und Helligkeiten an. Für mehrere Leuchtdioden 5a bis 5d sind hier mehrere PWM-Generatoren 12a bis 12d vorgesehen.
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4 zeigt eine das Grundprinzip gemäß
3 weiterbildende Ausgestaltung der Speichereinheit
6 und der Steuereinheit
7. Es ist zu erkennen, dass zwischen dem PWM-Generator
12 und der Speichereinheit
6 ein Mikrocontroller
13 angeordnet ist. Der Mikrocontroller
13 ist auch auf der Leiterplatte der Leuchtdiodeneinrichtung
4 angeordnet und dazu eingerichtet, aus den in der Speichereinheit
6 gespeicherten Szenariendetails die PWM für die Leuchtdioden
5a bis
5d zu berechnen. Zusätzlich zu den Szenariendetails berücksichtigt der Mikrocontroller
13 aber auch Störparameter der Leuchtdiodeneinrichtung
4, wie etwa Temperatur, Alterung oder Fertigungstoleranzen, so dass der negative Einfluss dieser Störparameter auf die Leuchtdioden
5 korrigiert werden kann. Zur Temperaturmessung ist ein (nicht gezeigter) Temperatursensor vorgesehen. Die Alterung oder die Fertigungstoleranzen sind kalibrierbar. Der Mikrocontroller
13 berechnet also aus den Szenariendetails unter Berücksichtigung bzw. Korrekt der Störparameter die PWM. Ein möglicher Algorithmus für diese Berechnung ist in der
DE 10 2013 015 343 A1 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Beleuchtungsvorrichtung
- 2
- Vorgabeeinrichtung
- 3
- Datenbus
- 4
- Leuchtdiodeneinrichtung
- 5, 5a–5d
- Leuchtdioden
- 6
- Speichereinheit
- 7
- Steuereinheit
- 8, 8a–8d
- Speicherbereich
- 9a–9d
- Szenariendetails
- 10
- Szenarienselektor
- 11
- Zeitgeber
- 12
- PWM-Generator
- 13
- Mikrocontroller
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013210261 A1 [0003]
- DE 102013015343 A1 [0003, 0017, 0043]
