DE102016207732A1 - lighting device - Google Patents

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Robert Isele
Florian Altinger
Juergen Bruegl
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Mehrfarb-LED-Einheiten (3) mit jeweils einstellbarem Farbort und einstellbarer Helligkeit. Jede Mehrfarb-LED-Einheit (3) ist ein einzelnes Halbleiterbauelement mit mehreren Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) unterschiedlicher Farbe und einem Mikrocontroller (4), wobei die Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) und der Mikrocontroller (4) von einem Gehäuse des Halbleiterbauelements umgeben sind. Der Mikrocontroller (4) ist dazu eingerichtet, jede Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) durch Einstellen des Betriebsstroms der jeweiligen Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) in einem Normalbetriebsmodus und einem Übersteuermodus zu betreiben, wobei im Normalbetriebsmodus der Betriebsstrom der jeweiligen Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) durch den Mikrocontroller (4) höchstens auf einen vorgegebenen Maximalstrom (MS) eingestellt wird und wobei im Übersteuermodus der Betriebsstrom der jeweiligen Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) durch den Mikrocontroller (4) höher als der vorgegebene Maximalstrom (MS) eingestellt wird. Im Mikrocontroller (4) ist für jede Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) ein Abbruchkriterium (AK) hinterlegt, bei dessen Erfüllung ein Betrieb im Übersteuermodus beendet wird.The invention relates to a lighting device, in particular for a motor vehicle, comprising one or more multi-color LED units (3) each having an adjustable color location and adjustable brightness. Each multi-color LED unit (3) is a single semiconductor device having a plurality of single color LEDs (301, 302, 303, 304) of different colors and a microcontroller (4), the single color LEDs (301, 302, 303, 304). and the microcontroller (4) are surrounded by a housing of the semiconductor device. The microcontroller (4) is arranged to adjust each monochromatic LED (301, 302, 303, 304) of each multicolor LED unit (3) by adjusting the operating current of the respective monochromatic LED (301, 302, 303, 304). to operate in a normal operating mode and an override mode, wherein in the normal operating mode, the operating current of the respective single color LED (301, 302, 303, 304) by the microcontroller (4) is set at most to a predetermined maximum current (MS) and wherein in the override mode, the operating current the respective single color LED (301, 302, 303, 304) is set higher than the predetermined maximum current (MS) by the microcontroller (4). In the microcontroller (4) for each single-color LED (301, 302, 303, 304) a termination criterion (AK) is deposited, in the fulfillment of which operation in override mode is terminated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. The invention relates to a lighting device, in particular for a motor vehicle.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für Beleuchtungsvorrichtungen in Kraftfahrzeugen Mehrfarb-LED-Einheiten zu verwenden. Diese LED-Einheiten umfassen mehrere Einfarb-LEDs und werden in der Regel mit LED-Treibern angesteuert, um die Helligkeit und den Farbort (d.h. die Mischfarbe) zu variieren. Hierzu wird ein Modul mit einem Mikroprozessor verwendet, der zum einen eine Kommunikation mit einem Kraftfahrzeug-Datenbus übernimmt und zum anderen die LED-Einheiten treibt, üblicherweise über PWM-Ausgänge. Als Kraftfahrzeug-Datenbus kommt dabei häufig der sog. LIN-Bus (LIN = Local Interconnect Network) zum Einsatz. From the prior art it is known to use multi-color LED units for lighting devices in motor vehicles. These LED units comprise a plurality of single color LEDs and are typically driven by LED drivers to vary the brightness and color location (i.e., the mixed color). For this purpose, a module is used with a microprocessor, which on the one hand assumes communication with a motor vehicle data bus and on the other drives the LED units, usually via PWM outputs. As a motor vehicle data bus is often the so-called. LIN bus (LIN = Local Interconnect Network) is used.

Aus dem Stand der Technik sind ferner neuartige Mehrfarb-LED-Einheiten bekannt, die über eine integrierte Schaltung verfügen. Bei diesen LED-Einheiten sind die Einfarb-LEDs und die integrierte Schaltung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, wodurch eine hohe Packungsdichte erreicht werden kann. Die einzelnen LED-Einheiten werden über einen Datenstrom gesteuert. Also known in the art are novel multi-color LED units having an integrated circuit. In these LED units, the single-color LEDs and the integrated circuit are housed in a common housing, whereby a high packing density can be achieved. The individual LED units are controlled by a data stream.

Um Mehrfarb-LED-Einheiten vor zu hohen Betriebsströmen bzw. Betriebsspannungen zu schützen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Mehrfarb-LED-Einheiten nur mit bestimmten Maximalströmen bzw. Maximalspannungen zu betreiben. Demzufolge ist die Helligkeit von herkömmlichen Mehrfarb-LED-Einheiten aufgrund entsprechender Begrenzungen durch Maximalspannung bzw. Maximalstrom beschränkt. In order to protect multicolor LED units from excessive operating currents or operating voltages, it is known from the prior art to operate the multicolor LED units only with specific maximum currents or maximum voltages. As a result, the brightness of conventional multi-color LED units is limited due to respective limitations of maximum voltage and current.

In der Druckschrift US 9,107,258 B1 ist eine integrierte Schaltung zur Steuerung einer LED beschrieben, wobei die Schaltung gegen Überspannungen geschützt ist. In the publication US 9,107,258 B1 describes an integrated circuit for controlling an LED, the circuit being protected against overvoltages.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung aus zumindest einer Mehrfarb-LED-Einheit zu schaffen, welche im Betrieb mit großer Helligkeit abstrahlen kann. The object of the invention is to provide a lighting device of at least one multi-color LED unit, which can radiate in operation with high brightness.

Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. This object is achieved by the lighting device according to claim 1. Further developments of the invention are defined in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wie z.B. einen PKW und gegebenenfalls auch einen LKW. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine oder mehrere Mehrfarb-LED-Einheiten mit jeweils einstellbarem Farbort und einstellbarer Helligkeit (d.h. Lichtintensität). Der Begriff des Farborts ist dem Fachmann hinlänglich bekannt und beschreibt die Mischfarbe, welche durch die jeweilige Mehrfarb-LED-Einheit erzeugt wird. Der Farbort kann beispielsweise als Ort in einem Farbdiagramm, insbesondere in einem Farbdiagramm des CIE-Normenvalenzsystems, angegeben werden. The lighting device according to the invention is preferably provided for a motor vehicle, such as e.g. a car and possibly also a truck. The lighting device comprises one or more multi-color LED units, each with adjustable color location and adjustable brightness (i.e., light intensity). The term color locus is well known to those skilled in the art and describes the blend color produced by the respective multi-color LED unit. The color locus may be indicated, for example, as a location in a color diagram, in particular in a color diagram of the CIE standard valency system.

In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist jede Mehrfarb-LED-Einheit ein einzelnes Halbleiterbauelement mit mehreren und vorzugsweise mindestens drei Einfarb-LEDs unterschiedlicher Farbe. Das einzelne Halbleiterbauelement umfasst ferner einen Mikrocontroller. Die Einfarb-LEDs und der Mikrocontroller sind von einem Gehäuse des Halbleiterbauelements umgeben, d.h. sie sind in einem gemeinsamen Gehäuse des Halbleiterbauelements untergebracht. In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist der Mikrocontroller dazu eingerichtet, jede Einfarb-LED einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit durch Einstellen des Betriebsstroms der jeweiligen Einfarb-LED in einem Normalbetriebsmodus und einem Übersteuermodus zu betreiben. Der Betriebsstrom wird z.B. über Pulsweitenmodulation eingestellt. In the lighting device according to the invention, each multi-color LED unit is a single semiconductor device having a plurality and preferably at least three single color LEDs of different colors. The single semiconductor device further comprises a microcontroller. The monochrome LEDs and the microcontroller are surrounded by a package of the semiconductor device, i. they are housed in a common housing of the semiconductor device. In the lighting device according to the present invention, the microcontroller is configured to operate each single color LED of a respective multi color LED unit by setting the operating current of the respective single color LED in a normal operation mode and an override mode. The operating current is e.g. adjusted via pulse width modulation.

Im Normalbetriebsmodus wird der Betriebsstrom der jeweiligen Einfarb-LED durch den Mikrocontroller höchstens auf einen vorgegebenen Maximalstrom eingestellt, wobei dieser Maximalstrom für die einzelnen Einfarb-LEDs gegebenenfalls unterschiedlich festgelegt sein kann. Vorzugsweise liegt dieser Maximalstrom im Milliamperebereich, insbesondere bei etwa 10 bis 15 mA. Hierdurch werden Beschädigungen der entsprechenden Einfarb-LED auch bei längeren Betriebsdauern vermieden. In the normal operating mode, the operating current of the respective single-color LED is set by the microcontroller at most to a predetermined maximum current, wherein this maximum current for the individual single-color LEDs may optionally be set differently. Preferably, this maximum current is in the milliampere range, in particular at about 10 to 15 mA. As a result, damage to the corresponding single-color LED are avoided even for longer periods of operation.

Demgegenüber wird bei Betrieb der jeweiligen Einfarb-LED im Übersteuermodus der Betriebsstrom der Einfarb-LED durch den Mikrocontroller höher als der vorgegebene Maximalstrom eingestellt. Dabei ist im Mikrocontroller für jede Einfarb-LED ein Abbruchkriterium hinterlegt, bei dessen Erfüllung ein Betrieb im Übersteuermodus beendet wird. Das Abbruchkriterium kann gegebenenfalls unterschiedlich für die einzelnen Einfarb-LEDs der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit festgelegt sein. In contrast, when operating the respective single color LED in the override mode, the operating current of the single color LED is set higher than the predetermined maximum current by the microcontroller. In this case, a termination criterion is stored in the microcontroller for each single color LED, in the fulfillment of which operation in the override mode is terminated. If necessary, the termination criterion may be set differently for the individual single-color LEDs of the respective multi-color LED unit.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass mittels eines Mikrocontrollers, der in der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit integriert ist, zumindest temporär auch Betriebsströme über der Norm eingestellt werden können, so dass die entsprechende Mehrfarb-LED-Einheit heller als üblich leuchtet. Gleichzeitig wird eine Beschädigung der Mehrfarb-LED-Einheit über ein im Mikrocontroller hinterlegtes Abbruchkriterium vermieden. The lighting device according to the invention has the advantage that by means of a microcontroller, which is integrated in the respective multi-color LED unit, at least temporarily operating currents above the norm can be set, so that the corresponding multi-color LED unit lights brighter than usual. At the same time damage to the multi-color LED unit is avoided via a stored in the microcontroller termination criterion.

Je nach Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung können durch den Betrieb im Übersteuermodus unterschiedliche Lichteffekte, wie z.B. ein Blitzlicht, realisiert werden. Bei der Verwendung der Beleuchtungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug können durch den Betrieb im Übersteuermodus dem Fahrer Warnhinweise gegeben werden, falls die Beleuchtungsvorrichtung im Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen ist. Ferner können durch die Beleuchtungsvorrichtung auch Warnungen an andere Verkehrsteilnehmer abgegeben werden, sofern die Beleuchtungsvorrichtung an der Außenseite des Kraftfahrzeugs angebracht ist. Depending on the configuration of the lighting device according to the invention, operation in the override mode can be different Light effects, such as a flash, be realized. When using the lighting device in a motor vehicle can be given by the operation in the override mode warnings to the driver, if the lighting device is provided in the interior of the vehicle. Furthermore, warnings can also be given to other road users by the lighting device if the lighting device is mounted on the outside of the motor vehicle.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass im Normalbetriebsmodus durch den Mikrocontroller über die Einstellung der Betriebsströme der jeweiligen Einfarb-LEDs ausschließlich solche Farborte und Helligkeiten der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit eingestellt werden können, dass die Abweichung des tatsächlichen Farborts und der tatsächlichen Helligkeit von dem eingestellten Farbort und der eingestellten Helligkeit innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Die Einhaltung dieses Toleranzbereichs kann bei einem Betrieb zumindest einer Einfarb-LED im Übersteuermodus nicht mehr garantiert werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass im Normalbetriebsmodus aller Einfarb-LEDs das Licht der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit dediziert bestimmte Farborte und Helligkeiten einnehmen kann und somit ein vorbestimmtes Farb- und Helligkeitsbild erzeugt werden kann. Dieses Kriterium wird bei Betrieb mit überhöhten Betriebsströmen im Übersteuermodus aufgebrochen, was jedoch unkritisch ist, da der Übersteuermodus nur bis zur Erfüllung eines geeigneten Abbruchkriteriums aktiviert bleibt. In a particularly preferred embodiment, the lighting device according to the invention is configured such that in the normal operating mode by the microcontroller on the setting of the operating currents of the respective single color LEDs only such color locations and brightnesses of the respective multi-color LED unit can be adjusted that the deviation of the actual color location and the actual brightness of the set color location and the adjusted brightness is within a predetermined tolerance range. Compliance with this tolerance range can no longer be guaranteed when operating at least one single-color LED in the override mode. This ensures that in the normal operating mode of all single-color LEDs, the light of the respective multi-color LED unit can dedicate certain color locations and brightnesses and thus a predetermined color and brightness image can be generated. This criterion is broken when operating with excessive operating currents in the override mode, but this is not critical, since the override mode remains activated only until the fulfillment of a suitable termination criterion.

In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Betriebsstrom einer jeweiligen Einfarb-LED im Übersteuermodus mindestens doppelt so hoch, vorzugsweise dreimal so hoch, wie der vorgegebene Maximalstrom. Hierdurch wird ein besonders helles Leuchten der entsprechenden Einfarb-LED erreicht. In a further, particularly preferred embodiment, the operating current of a respective single color LED in the override mode is at least twice as high, preferably three times as high as the predetermined maximum current. As a result, a particularly bright illumination of the corresponding single color LED is achieved.

In einer bevorzugten Variante ist auch für den Übersteuermodus ein vorgegebener Grenzstrom festgelegt, der durch den Betriebsstrom der jeweiligen Einfarb-LED nicht überschritten werden darf, da es sonst zu unmittelbarer Beschädigung bzw. zu einem Ausfall der Mehrfarb-LED-Einheit kommen kann. In a preferred variant, a predetermined limiting current is also set for the override mode, which must not be exceeded by the operating current of the respective single-color LED, as otherwise direct damage or failure of the multicolor LED unit may occur.

Je nach Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann das obige Abbruchkriterium unterschiedlich festgelegt sein. In einer Variante ist das Abbruchkriterium dann erfüllt, wenn die Zeitspanne seit Beginn eines Betriebs im Übersteuermodus länger als eine vorbestimmte Maximalzeitdauer ist, wobei die Maximalzeitdauer z.B. zwischen 10 und 20 Sekunden liegt. Hierbei macht man sich die Tatsache zunutze, dass ein kurzzeitiger Betrieb einer jeweiligen Einfarb-LED mit Überstrom in der Regel nicht zu deren Beschädigung führt. Depending on the embodiment of the lighting device according to the invention, the above termination criterion can be set differently. In a variant, the termination criterion is met if the time span since the start of an operation in the override mode is longer than a predetermined maximum time duration, the maximum time duration being e.g. between 10 and 20 seconds. Here, one makes use of the fact that a short-term operation of a particular single-color LED with overcurrent usually does not lead to their damage.

In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist das Abbruchkriterium dann erfüllt, wenn die Betriebstemperatur einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit eine vorgegebene Maximaltemperatur überschreitet, wobei die Maximaltemperatur vorzugsweise zwischen 100°C und 130°C (z.B. 125°C) liegt. Hierdurch wird berücksichtigt, dass ein Betrieb der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit mit zu hohen Betriebstemperaturen zu deren Beschädigung führt. In a further variant of the illumination device according to the invention, the termination criterion is met when the operating temperature of a respective multi-color LED unit exceeds a predetermined maximum temperature, the maximum temperature preferably being between 100 ° C and 130 ° C (e.g., 125 ° C). This takes into account that an operation of the respective multi-color LED unit with excessive operating temperatures leads to their damage.

Gegebenenfalls können die obigen Bedingungen betreffend die Maximalzeitdauer und die Maximaltemperatur auch in einem Abbruchkriterium kombiniert werden. In diesem Fall ist das Abbruchkriterium dann erfüllt, wenn eine der folgenden zwei Bedingungen vorliegt, wobei im Abbruchkriterium beide Bedingungen enthalten sind:

  • – die Zeitspanne seit Beginn eines Betriebs im Übersteuermodus ist länger als eine vorbestimmte Maximalzeitdauer;
  • – die Betriebstemperatur der Mehrfarb-LED-Einheit überschreitet eine vorgegebene Maximaltemperatur.
Optionally, the above conditions regarding the maximum time duration and the maximum temperature may also be combined in a termination criterion. In this case, the abort criterion is fulfilled if one of the following two conditions exists, wherein the abort criterion contains both conditions:
  • The period of time since the beginning of an operation in the override mode is longer than a predetermined maximum period of time;
  • - The operating temperature of the multi-color LED unit exceeds a predetermined maximum temperature.

Mit anderen Worten ist das Abbruchkriterium immer dann erfüllt, wenn eine beliebige der beiden soeben genannten Bedingungen erfüllt ist. Mit dieser Ausführungsform wird ein sehr guter Schutz der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit vor Beschädigungen im Übersteuermodus erreicht. In other words, the abort criterion is always met if any of the two conditions just mentioned is met. With this embodiment, a very good protection of the respective multi-color LED unit from damage in override mode is achieved.

In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung können die Zeitspanne des Betriebs im Übersteuermodus sowie die Betriebstemperatur über eine Funktion im Abbruchkriterium berücksichtigt werden. Dies kann mit einer geeigneten Kostenfunktion erreicht werden. Dabei ist das Abbruchkriterium dann erfüllt, wenn die Kosten gemäß der Kostenfunktion, welche von der Zeitspanne seit Start eines Betriebs im Übersteuermodus und der Betriebstemperatur einer jeweiliger Mehrfarb-LED-Einheit abhängt, eine Kostenschwelle überschreiten. Die Kosten gemäß der Kostenfunktion wachsen dabei mit zunehmender Zeitspanne seit Start eines Betriebs im Übersteuermodus und mit zunehmender Betriebstemperatur an. Die Zeitspanne und die Betriebstemperatur stellen in dieser Ausführungsform Eingangsgrößen eines Algorithmus dar, der unter Verwendung einer Kostenfunktion bestimmt, ob das Abbruchkriterium für die Eingangsgrößen erfüllt ist. In a further variant of the lighting device according to the invention, the time span of the operation in the override mode and the operating temperature can be taken into account via a function in the termination criterion. This can be achieved with a suitable cost function. In this case, the termination criterion is met if the cost according to the cost function, which depends on the time since the start of an operation in the override mode and the operating temperature of a respective multi-color LED unit, exceed a cost threshold. The cost according to the cost function grows with increasing time since the start of an operation in the override mode and with increasing operating temperature. The time span and the operating temperature in this embodiment represent input variables of an algorithm which determines, using a cost function, whether the abort criterion for the input variables is fulfilled.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist im Halbleiterbauelement zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheiten ein Temperatursensor integriert, der dazu eingerichtet ist, die Betriebstemperatur der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit zu messen. Hierdurch kann die aktuelle Betriebstemperatur der Mehrfarb-LED-Einheit besonders exakt ermittelt werden und anschließend z.B. in einem entsprechenden Abbruchkriterium berücksichtigt werden. In a particularly preferred embodiment, in the semiconductor device at least a part of the multi-color LED units is a Temperature sensor integrated, which is adapted to measure the operating temperature of the respective multi-color LED unit. As a result, the current operating temperature of the multicolor LED unit can be determined particularly accurately and then taken into account, for example, in a corresponding termination criterion.

In einer weiteren Variante wird auf einen Temperatursensor zur Messung der aktuellen Betriebstemperatur verzichtet. Stattdessen ist der Mikrocontroller zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheiten dazu eingerichtet, die Betriebstemperatur der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit basierend auf zumindest einem Teil der Betriebsspannungen und/oder Betriebsströme der Einfarb-LEDs der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit zu ermitteln. Dieser ermittelte Betriebsstrom kann dann wiederum in ein entsprechendes Abbruchkriterium einfließen. In a further variant, a temperature sensor for measuring the current operating temperature is dispensed with. Instead, the microcontroller of at least a portion of the multi-color LED units is configured to determine the operating temperature of the respective multi-color LED unit based on at least a portion of the operating voltages and / or operating currents of the single-color LEDs of the respective multi-color LED unit. This determined operating current can then in turn be incorporated into a corresponding termination criterion.

In einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist der Mikrocontroller zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheiten derart ausgestaltet, dass er im Falle, dass die Betriebstemperatur einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit im Normalbetriebsmodus und/oder im Übersteuermodus eine vorgegebene Schwelle überschreitet, die Helligkeit der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit verringert. Hierdurch wird verhindert, dass die Mehrfarb-LED-Einheit aufgrund zu hoher Temperaturen beschädigt wird. Vorzugsweise kann dabei ein Zusammenhang vorgegeben sein, gemäß dem die Helligkeit der Mehrfarb-LED-Einheit umso stärker vermindert wird, je mehr die vorgegebene Schwelle überschritten wird. Die vorgegebene Schwelle kann für den Normalbetriebsmodus und den Übersteuermodus gegebenenfalls unterschiedlich festgelegt sein. In a further preferred variant of the lighting device according to the invention, the microcontroller of at least a part of the multicolor LED units is configured such that it exceeds a predetermined threshold in the case where the operating temperature of a respective multicolor LED unit in the normal operating mode and / or in the override mode exceeds reduces the brightness of the respective multi-color LED unit. This will prevent the multi-color LED unit from being damaged due to excessive temperatures. In this case, a relationship can preferably be predetermined according to which the brightness of the multicolor LED unit is reduced the more, the more the predetermined threshold is exceeded. The predetermined threshold may optionally be set differently for the normal operating mode and the override mode.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung mehrere Mehrfarb-LED-Einheiten, welche an einen internen Datenbus (d.h. einen Datenbus innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung) angeschlossen sind. Dieser interne Datenbus ist wiederum an ein Verarbeitungsmodul gekoppelt, wobei das Verarbeitungsmodul dazu eingerichtet ist, interne Steuerbefehle zur Einstellung der Helligkeit und des Farborts der einzelnen Mehrfarb-LED-Einheiten auf den internen Datenbus zu geben. Vorzugsweise ist das obige Verarbeitungsmodul dazu eingerichtet, externe Steuerbefehle von einem Kraftfahrzeug-Datenbus zu empfangen und in die obigen internen Steuerbefehle zu wandeln. In a particularly preferred embodiment, the lighting device according to the invention comprises a plurality of multi-color LED units connected to an internal data bus (i.e., a data bus within the lighting device). This internal data bus is in turn coupled to a processing module, the processing module being arranged to provide internal control commands for adjusting the brightness and color location of the individual multi-color LED units on the internal data bus. Preferably, the above processing module is arranged to receive external control commands from a motor vehicle data bus and to convert them to the above internal control commands.

In der soeben beschriebenen Ausführungsform wird eine einfache Ansteuerung der einzelnen Mehrfarb-LED-Einheiten über einen internen Datenbus erreicht. Der interne Datenbus kann z.B. ein SPI-Datenbus (SPI = Serial Protocol Interface) sein oder gegebenenfalls auch ein anderer Datenbus, wie z.B. ein differentieller Datenbus, der digitale Daten über eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Leitungen codiert. Der obige Kraftfahrzeug-Datenbus kann beispielsweise ein LIN-Bus (LIN = Local Interconnect Network) oder auch ein CAN-Bus (CAN = Controller Area Network) sein. In the embodiment just described, a simple control of the individual multi-color LED units is achieved via an internal data bus. The internal data bus may e.g. an SPI (Serial Protocol Interface) data bus, or optionally another data bus, such as a data bus. a differential data bus that encodes digital data about a voltage difference between two lines. The above motor vehicle data bus may, for example, be a LIN bus (LIN = Local Interconnect Network) or else a CAN bus (CAN = Controller Area Network).

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst zumindest ein Teil der Mehrfarb-LED-Einheiten eine oder mehrere RGB-LED-Einheiten und/oder RGBW-LED-Einheiten. Eine RGB-LED-Einheit umfasst in an sich bekannter Weise eine rote, grüne und blaue Einfarb-LED und eine RGBW-LED-Einheit umfasst zusätzlich zu einer roten, grünen und blauen LED auch eine Weißlicht-LED. In a further preferred embodiment, at least a part of the multicolor LED units comprises one or more RGB LED units and / or RGBW LED units. An RGB LED unit comprises, in a manner known per se, a red, green and blue single-color LED, and an RGBW LED unit also comprises a white-light LED in addition to a red, green and blue LED.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Beleuchtungsvorrichtung eine Innenraumbeleuchtung in einem Kraftfahrzeug oder gegebenenfalls auch eine Außenbeleuchtung an der Außenseite des Kraftfahrzeugs. Hierdurch können ansprechende Lichteffekte mit einem homogenen Erscheinungsbild generiert werden. In a particularly preferred embodiment, the lighting device is an interior lighting in a motor vehicle or possibly also an exterior lighting on the outside of the motor vehicle. As a result, attractive lighting effects can be generated with a homogeneous appearance.

Neben der oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen PKW oder gegebenenfalls auch einen LKW, das eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen bzw. von bevorzugten Varianten dieser Beleuchtungsvorrichtungen umfasst. In addition to the lighting device described above, the invention relates to a motor vehicle, in particular a car or possibly also a truck, which comprises one or more of the lighting devices according to the invention or of preferred variants of these lighting devices.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. An embodiment of the invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen: Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung; und 1 a schematic representation of an embodiment of a lighting device according to the invention; and

2 eine Detailansicht einer LED-Einheit aus 1. 2 a detailed view of a LED unit 1 ,

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand einer Beleuchtungsvorrichtung beschrieben, welche in einem Kraftfahrzeug als Innenbeleuchtung verbaut ist und als Leuchtmittel eine Vielzahl von auf einem Band angeordneten Mehrfarb-LED-Einheiten 3 umfasst. Diese Mehrfarb-LED-Einheiten, welche nachfolgend auch einfach als LED-Einheiten bezeichnet werden, stellen jeweils ein einzelnes Halbleiterbauelement mit mehreren Einfarb-LEDs 301 bis 304 und einem Mikrocontroller 4 dar. Die Einfarb-LEDs und der Mikrocontroller sind in einem gemeinsamen Gehäuse des Halbleiterbauelements integriert. Die Einfarb-LED 301 ist eine rote LED, die Einfarb-LED 302 eine grüne LED, die Einfarb-LED 303 eine blaue LED und die Einfarb-LED 304 eine weiße LED. Mit den bandförmig angeordneten LED-Einheiten kann eine sehr hohe Packungsdichte erreicht werden (je nach Gehäuseform von 144 bis 367 LEDs/m). In the following, an embodiment of the invention will be described with reference to a lighting device which is installed in a motor vehicle as interior lighting and as a lighting means a plurality of arranged on a belt multi-color LED units 3 includes. These multi-color LED units, which are also referred to simply as LED units hereinafter, each constitute a single semiconductor device having a plurality of single-color LEDs 301 to 304 and a microcontroller 4 The monochrome LEDs and the microcontroller are integrated in a common housing of the semiconductor device. The single color LED 301 is a red LED, the single color LED 302 a green LED that Single-color LED 303 a blue LED and the single color LED 304 a white LED. With the ribbon-shaped LED units, a very high packing density can be achieved (depending on the housing form from 144 to 367 LEDs / m).

Die einzelnen LED-Einheiten 3 werden über einen digitalen Datenstrom in der Form eines Bitstroms angesteuert, der mittels eines internen Datenbusses 2 (d.h. eines intern in der Beleuchtungsvorrichtung vorgesehenen Datenbusses) den einzelnen LED-Einheiten zugeführt wird. Der interne Datenbus umfasst eine Leitung CL für den Takt und einer Leitung DL für den Bitstrom. The individual LED units 3 are driven via a digital data stream in the form of a bit stream, which is generated by means of an internal data bus 2 (ie, an internally provided in the lighting device data bus) is supplied to the individual LED units. The internal data bus comprises a line CL for the clock and a line DL for the bit stream.

Die Signale auf dem internen Datenbus 2 stammen von einem Verarbeitungsmodul 1, das an einen LIN-Bus 6 des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Das Verarbeitungsmodul umfasst einen LIN-Transceiver 101, der entsprechende digitale Signale zur Ansteuerung der LED-Einheiten 3 vom LIN-Bus 6 abgreift, sowie ein Mikroprozessor 102, der die abgegriffenen Signale in entsprechende Datensignale auf der Datenleitung DL wandelt. Die auf dem LIN-Bus 6 übertragenen Signale umfassen dabei Signale, welche für die Beleuchtungsvorrichtung bestimmt sind und ein für die Beleuchtungsvorrichtung einzustellendes Lichtmuster festlegen. Diese Signale stammen wiederum von einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs, welches beispielsweise basierend auf einer Eingabe des Fahrers das zu generierende Lichtmuster festlegt und als entsprechendes Signal auf den LIN-Bus gibt. Über das Verarbeitungsmodul 1 wird erkannt, ob das Lichtmuster entsprechend dem aktuellen Signal auf dem LIN-Bus 6 für die Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen ist. Ist dies der Fall, wird dieses Signal mittels des Mikroprozessors 102 in ein entsprechendes Signal für den internen Datenbus 2 umgesetzt. The signals on the internal data bus 2 come from a processing module 1 that is connected to a LIN bus 6 of the motor vehicle is coupled. The processing module includes a LIN transceiver 101 , the corresponding digital signals for driving the LED units 3 from the LIN bus 6 as well as a microprocessor 102 which converts the tapped signals into corresponding data signals on the data line DL. The on the LIN bus 6 In this case, transmitted signals comprise signals which are intended for the lighting device and define a light pattern to be set for the lighting device. These signals in turn come from a control unit of the motor vehicle, which determines the light pattern to be generated based on an input of the driver, for example, and outputs it as a corresponding signal to the LIN bus. About the processing module 1 it detects whether the light pattern corresponds to the current signal on the LIN bus 6 is provided for the lighting device. If so, this signal is sent by the microprocessor 102 in a corresponding signal for the internal data bus 2 implemented.

Der interne Datenbus 2 kann z.B. ein SPI-Bus sein. Vorzugsweise werden dabei die Signale für den SPI-Bus von dem Mikroprozessor 102 mittels Software-SPI erzeugt. Software-SPI ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und stellt eine Programmbibliothek dar, mit der beliebige freie Pins des Mikroprozessors 102 zur Signalabgabe auf den SPI-Bus genutzt werden können. Alternativ kann jedoch auch Hardware-SPI eingesetzt werden. Dabei sind spezielle SPI-Pins zur Signalabgabe auf den SPI-Bus vorgesehen. Die Verwendung von Software-SPI hat den Vorteil, dass in dem internen Datenbus 2 mehrere Leitungen DL und CL zur Ansteuerung einer größeren Anzahl von LED-Einheiten 3 vorgesehen sein können. Der interne Datenbus kann als Alternative zu einem SPI-Bus auch als differentieller Datenbus oder als beliebig anderer Datenbus ausgestaltet sein. Ein differentieller Datenbus zeichnet sich dadurch aus, dass er digitale Daten über eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Leitungen codiert. The internal data bus 2 may be an SPI bus, for example. Preferably, the signals for the SPI bus from the microprocessor 102 generated by software SPI. Software SPI is well known in the art and is a program library with any free pins of the microprocessor 102 can be used for signaling on the SPI bus. Alternatively, however, hardware SPI can also be used. Special SPI pins are provided for signal output to the SPI bus. The use of software SPI has the advantage of being in the internal data bus 2 several lines DL and CL for controlling a larger number of LED units 3 can be provided. As an alternative to an SPI bus, the internal data bus can also be designed as a differential data bus or as any other data bus. A differential data bus is characterized in that it encodes digital data via a voltage difference between two lines.

In der Ausführungsform der 1 sind neben den Leitungen CL und DL zwei Stromleitungen L1 und L2 vorgesehen, welche an eine Gleichspannungsversorgung 5 angeschlossen sind. Basierend auf dem über die Datenleitung DL empfangenen Bitstrom erfolgt eine PWM-Modulation des den einzelnen LEDs 301 bis 304 zugeführten Stroms, um hierdurch die LEDs entsprechend dem Bitstrom auf der Datenleitung DL anzusteuern. In the embodiment of the 1 In addition to the lines CL and DL, two power lines L1 and L2 are provided, which are connected to a DC voltage supply 5 are connected. Based on the bit stream received via the data line DL, a PWM modulation of the individual LEDs takes place 301 to 304 supplied current to thereby drive the LEDs according to the bit stream on the data line DL.

Der Aufbau einer einzelnen LED-Einheit 3 aus 1 ist im Detail in 2 gezeigt. Alle dargestellten Komponenten der LED-Einheit sind dabei in einem einzelnen Halbleiterbauelement integriert. Die Signale des Datenbusses 2 werden über eine Kommunikationsschnittstelle COM der LED-Einheit 3 empfangen. Das Taktsignal der Taktleitung CL wird an den weiter unten beschriebenen Mikroprozessor 401 weitergeleitet, wohingegen der Datenstrom der Datenleitung DL nach Decodierung in der Kommunikationsschnittstelle COM auf 8-Bit-Schieberegister SR0, SR1, SR2, SR3 und SR4 gegeben wird. Der vom Schieberegister SR0 ausgegebene Wert zeigt dabei die gewünschte Gesamthelligkeit der LED-Einheit an, wohingegen über die Werte der Schieberegister SR1 bis SR4 die Farbanteile der einzelnen Einfarb-LEDs zur Erzeugung der gewünschten Mischfarbe ausgegeben werden. Insbesondere wird über das Schieberegister SR1 der Farbanteil der roten LED 301, über das Schieberegister SR2 der Farbanteil der grünen LED 302, über das Schieberegister 303 der Farbanteil der blauen LED 303 und über das Schieberegister 304 der Farbanteil der weißen LED 304 ausgegeben. The structure of a single LED unit 3 out 1 is in detail in 2 shown. All illustrated components of the LED unit are integrated in a single semiconductor device. The signals of the data bus 2 be via a communication interface COM of the LED unit 3 receive. The clock signal of the clock line CL is sent to the microprocessor described below 401 while the data stream of the data line DL after decoding in the communication interface COM is given to 8-bit shift registers SR0, SR1, SR2, SR3 and SR4. The value output by the shift register SR0 indicates the desired overall brightness of the LED unit, whereas the values of the shift registers SR1 to SR4 output the color components of the individual single color LEDs to produce the desired mixed color. In particular, via the shift register SR1, the color component of the red LED 301 , via the shift register SR2 the color component of the green LED 302 , via the shift register 303 the color share of the blue LED 303 and over the shift register 304 the color share of the white LED 304 output.

Die Werte der einzelnen Schieberegister werden dem Mikrocontroller 4 zugeführt, der aus einer Logik bzw. einem Mikroprozessor 401 sowie einem zugeordneten nichtflüchtigen EEPROM-Speicher 402 besteht. In diesem Speicher sind unter anderem Kalibrierungsdaten hinterlegt, die aus einem Kalibriervorgang der LED-Einheit stammen und für einen vorgegebenen Standard-Temperaturwert der LED-Einheit festlegen, wie die Betriebsströme der einzelnen Einfarb-LEDs einzustellen sind, damit der aus dem Schieberegister SR0 stammende Gesamthelligkeitswert sowie die Farbmischung (d.h. der diesbezügliche Farbort) entsprechend den Werten aus den Schieberegistern SR1 bis SR4 erreicht werden. The values of each shift register become the microcontroller 4 supplied, which consists of a logic or a microprocessor 401 and an associated nonvolatile EEPROM memory 402 consists. In this memory, inter alia, calibration data are stored, which come from a calibration of the LED unit and set for a given standard temperature value of the LED unit, how to set the operating currents of each single color LEDs, so that deriving from the shift register SR0 total brightness value and the color mixing (ie, the related color location) can be achieved according to the values from the shift registers SR1 to SR4.

Neben den Kalibrierungsdaten sind in dem Speicher 402 auch Maximalströme MS für die einzelnen Einfarb-LEDs 301 bis 304 hinterlegt, wobei die Werte dieser Maximalströme für die einzelnen LEDs unterschiedlich sind. Über diese Maximalströme wird ein Normalbetriebsmodus spezifiziert, der weiter unten beschrieben wird. Darüber hinaus ist für jede der einzelnen LEDs 301 bis 304 ein Abbruchkriterium AK in dem Speicher 402 hinterlegt, wobei dieses Abbruchkriterium die Beendigung eines Übersteuermodus anzeigt und durch eine Maximaldauer MD und eine Maximaltemperatur MT realisiert ist, wie ebenfalls weiter unten beschrieben wird. In addition to the calibration data are in the memory 402 also maximum currents MS for the single single-color LEDs 301 to 304 deposited, wherein the values of these maximum currents for the individual LEDs are different. These maximum currents specify a normal operating mode, which will be described below. In addition, for each of the individual LEDs 301 to 304 a termination criterion AK in the memory 402 deposited, this being Abort criterion indicates the termination of an override mode and realized by a maximum duration MD and a maximum temperature MT, as also described below.

Der Mikroprozessor 401 greift zum Betrieb der Einfarb-LEDs auf die im Speicher 402 hinterlegten Werte zurück und empfängt ferner den aktuellen Temperaturwert eines Temperatursensors TS, der im Halbleiterbauelement der LED-Einheit integriert ist. Dieser aktuelle Temperaturwert entspricht der Betriebstemperatur der LED-Einheit. The microprocessor 401 accesses the operation of the single-color LEDs on the memory 402 stored values and also receives the current temperature value of a temperature sensor TS, which is integrated in the semiconductor device of the LED unit. This current temperature value corresponds to the operating temperature of the LED unit.

Der Mikroprozessor 401 kann nunmehr die einzelnen Einfarb-LEDs sowohl im obigen Normalbetriebsmodus als auch im obigen Übersteuermodus betreiben. Im Normalbetriebsmodus werden durch den Mikroprozessor nur solche Betriebsströme in den einzelnen Einfarb-LEDs eingestellt, welche den entsprechenden Maximalstrom MS der jeweiligen Einfarb-LED nicht überschreiten. Auf diese Weise wird eine Beschädigung der einzelnen Einfarb-LEDs durch Überströme auch bei längerer Betriebszeit vermieden. Darüber hinaus ist im Normalbetriebsmodus sichergestellt, dass alle durch den Mikrocontroller über die Betriebsströme eingestellten Farborte und Helligkeiten der LED-Einheit 3 derart gewählt sind, dass die tatsächlich generierten Farborte und Helligkeiten nicht mehr als ein vorbestimmter Toleranzbereich von den eingestellten Farborten und Helligkeiten abweichen. Hierdurch wird sichergestellt, dass durch die Beleuchtungsvorrichtung zuverlässig immer das gewünschte Erscheinungsbild generiert wird. The microprocessor 401 can now operate the single color LEDs both in the above normal mode and in the above override mode. In the normal operating mode, only those operating currents in the individual single-color LEDs are set by the microprocessor, which do not exceed the corresponding maximum current MS of the respective single color LED. In this way, damage to the individual single-color LEDs is avoided by overcurrents even with prolonged operation. In addition, in the normal operating mode, it is ensured that all color locations and brightnesses of the LED unit set by the microcontroller via the operating currents 3 are chosen such that the actually generated color locations and brightnesses do not deviate more than a predetermined tolerance range from the set color locations and brightnesses. This ensures that the desired appearance is always reliably generated by the lighting device.

Im Unterschied zum Normalbetriebsmodus wird im Übersteuermodus einer jeweiligen Einfarb-LED deren Betriebsstrom höher als der entsprechende Maximalstrom MS eingestellt. Je nach Ausgestaltung kann der Betriebsstrom z.B. doppelt so groß wie der Maximalstrom MS und gegebenenfalls auch höher eingestellt werden. Hierdurch kann der Betrieb der LED-Einheit mit besonders großer Helligkeit für spezielle Lichteffekte, wie z.B. nach Art eines Blitzlichts, erreicht werden. Durch das Abbruchkriterium AK wird dabei sichergestellt, dass auch bei einer solchen Stromüberhöhung keine Beschädigung der jeweiligen Einfarb-LED auftritt. In contrast to the normal operating mode, in the override mode of a respective single-color LED, its operating current is set higher than the corresponding maximum current MS. Depending on the configuration, the operating current may be e.g. twice as large as the maximum current MS and possibly also be set higher. Thereby, the operation of the LED unit with particularly high brightness for special lighting effects, such. in the manner of a flashlight. By the termination criterion AK is thereby ensured that no damage to the respective single color LED occurs even with such a current increase.

In der hier beschriebenen Ausführungsform ist das Abbruchkriterium AK basierend auf einer Maximalzeitdauer MD sowie einer Maximaltemperatur MT festgelegt. Das Abbruchkriterium AK ist dabei dann erfüllt, wenn die Zeitdauer nach Beginn des Übersteuermodus in einer jeweiligen LED-Einheit länger als die Maximalzeitdauer MD ist, wobei diese Maximalzeitdauer gegebenenfalls auch individuell für die einzelnen Einfarb-LEDs festgelegt sein kann. Das Abbruchkriterium ist ferner auch dann erfüllt, wenn die Betriebstemperatur der LED-Einheit, die über den Temperatursensor TS gemessen wird, höher als die Maximaltemperatur MT ist, wobei diese Maximaltemperatur gegebenenfalls auch wieder spezifisch für die einzelnen Einfarb-LEDs festgelegt sein kann. Mittels eines solchen Abbruchkriteriums wird ein effizienter Schutz der Einfarb-LEDs im Übersteuermodus durch Begrenzung der Zeitdauer dieses Modus bzw. der dabei auftretenden Betriebstemperaturen erreicht. In the embodiment described here, the termination criterion AK is determined based on a maximum time MD and a maximum temperature MT. The abort criterion AK is then fulfilled if the time duration after the beginning of the override mode in a respective LED unit is longer than the maximum time MD, this maximum period of time may also be set individually for the individual single color LEDs. The termination criterion is also satisfied when the operating temperature of the LED unit, which is measured via the temperature sensor TS, is higher than the maximum temperature MT, this maximum temperature may optionally be set specifically for the individual single-color LEDs again. By means of such a termination criterion, an efficient protection of the single-color LEDs in the override mode is achieved by limiting the time duration of this mode or the operating temperatures occurring thereby.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der soeben beschriebenen Ausführungsform kann im Mikroprozessor 401 auch ein Temperatur-Algorithmus hinterlegt sein, der unter Zugriff auf den Speicher 402 die entsprechenden Betriebsströme für den oben genannten Standard-Temperaturwert bestimmt und diese Betriebsströme bei Abweichung des vom Temperatursensor TS stammenden Temperaturwerts von dem Standard-Temperaturwert geeignet korrigiert. Die Korrektur ist dabei derart ausgestaltet, dass die erwünschte Helligkeit und der erwünschte Farbort entsprechend den Werten aus den Schieberegistern auch bei Temperaturschwankungen in der LED-Einheit richtig eingestellt werden. Entsprechende Algorithmen zur Temperaturkompensation sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. In a preferred embodiment of the embodiment just described, in the microprocessor 401 Also a temperature algorithm can be deposited, which is under access to the memory 402 determines the corresponding operating currents for the above-mentioned standard temperature value and corrects these operating currents when the temperature value from the temperature sensor TS deviates from the standard temperature value. The correction is designed in such a way that the desired brightness and the desired color location are set correctly in accordance with the values from the shift registers even with temperature fluctuations in the LED unit. Corresponding algorithms for temperature compensation are known per se from the prior art.

Die Betriebsströme für die einzelnen LEDs 301 bis 304 werden über einen Spannungsregler RE bereitgestellt, der aus der in 1 gezeigten Spannungsversorgung 5 die positive Spannung VDD und die negative Spannung VSS erhält. Der Mikroprozessor 401 erzeugt ferner einen Takt für einen entsprechenden Oszillator OS, der PWM-Generatoren G1, G2, G3 und G4 zugeführt wird. Die Betriebsströme der einzelnen LEDs 301 bis 304 werden in den Generatoren G1 bis G4 über Pulsweitenmodulation erzeugt. Die aus dem Mikroprozessor 401 stammenden Werte der Betriebsströme werden an die einzelnen Generatoren G1 bis G4 gegeben. Der Generator G1 erzeugt mittels Pulsweitenmodulation den Strom für die rote LED 301, der Generator G2 den Strom für die grüne LED 302, der Generator G3 den Strom für die blaue LED 303 und der Generator G4 den Strom für die weiße LED 304. Über die von den einzelnen Generatoren erzeugten PWM-Signale, die über den Stromausgang CO zu den Einfarb-LEDs gelangen, wird dann für LED-Einheit 3 das entsprechende Licht mit der gewünschten Helligkeit und dem gewünschten Farbort gemäß dem Signal eingestellt, das über den internen Datenbus 2 zu der LED-Einheit gelangt. The operating currents for the individual LEDs 301 to 304 are provided via a voltage regulator RE, which consists of the in 1 shown power supply 5 receives the positive voltage VDD and the negative voltage VSS. The microprocessor 401 Further generates a clock for a corresponding oscillator OS, which is supplied to PWM generators G1, G2, G3 and G4. The operating currents of the individual LEDs 301 to 304 are generated in the generators G1 to G4 via pulse width modulation. The from the microprocessor 401 originating values of the operating currents are given to the individual generators G1 to G4. The generator G1 generates the current for the red LED by means of pulse width modulation 301 , the generator G2 is the power for the green LED 302 , the generator G3 is the power for the blue LED 303 and the generator G4 the power for the white LED 304 , The PWM signals generated by the individual generators, which reach the single-color LEDs via the current output CO, are then used for the LED unit 3 the appropriate light with the desired brightness and the desired color location according to the signal set via the internal data bus 2 to the LED unit.

In der soeben beschriebenen Ausführungsform wurde der aktuelle Temperaturwert durch einen Temperatursensor TS auf dem Halbleiterbauelement der LED-Einheit 3 gemessen. Gegebenenfalls besteht auch die Möglichkeit, dass anstatt der Messung eines Temperaturwerts die aktuelle Temperatur über Kennlinien ermittelt wird, welche für jeweilige Betriebsströme einen Zusammenhang zwischen der Betriebsspannung der einzelnen Einfarb-LEDs und der Temperatur der LED-Einheit angeben. Die Betriebsspannung kann dabei durch einen geeigneten Spannungssensor in der LED-Einheit gemessen werden. Eine solche Art der Temperaturermittlung ist dem Fachmann geläufig und wird beispielsweise in der Druckschrift US 2015/0002023 A1 beschrieben. In the embodiment just described, the current temperature value was measured by a temperature sensor TS on the semiconductor device of the LED unit 3 measured. Optionally, there is also the possibility that instead of measuring a temperature value, the current temperature is determined via characteristic curves which, for respective operating currents, have a relationship between indicate the operating voltage of the single single-color LEDs and the temperature of the LED unit. The operating voltage can be measured by a suitable voltage sensor in the LED unit. Such a type of temperature determination is familiar to the expert and is described for example in the document US 2015/0002023 A1 described.

Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird der Betrieb einer Mehrfarb-LED-Einheit mit deutlich größerer Helligkeit in einem Übersteuermodus ermöglicht, um hierdurch spezielle Lichteffekte zu generieren, wie z.B. ein Blitzlicht, eine Warnung für Fahrzeuginsassen oder andere Verkehrsteilnehmer und dergleichen. Gleichzeitig wird jedoch auch eine Beschädigung der Mehrfarb-LED-Einheit in diesem Übersteuermodus vermieden, was durch ein geeignetes Abbruchkriterium erreicht wird, das insbesondere von der Betriebsdauer in einem begonnenen Übersteuermodus und/oder von der Betriebstemperatur in diesem Modus abhängt. The embodiments of the invention described above have a number of advantages. In particular, the operation of a multi-color LED unit with significantly greater brightness is enabled in an override mode to thereby generate special lighting effects, such as e.g. a flashlight, a warning to vehicle occupants or other road users and the like. At the same time, however, damage to the multi-color LED unit is avoided in this override mode, which is achieved by a suitable termination criterion, which depends in particular on the operating time in a started override mode and / or the operating temperature in this mode.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Verarbeitungsmodul processing module
101 101
LIN-Transceiver LIN Transceivers
102 102
Mikroprozessor microprocessor
2 2
interner Datenbus internal data bus
3 3
Mehrfarb-LED-Einheiten Multi-color LED units
301, 302, 303, 304 301, 302, 303, 304
Einfarb-LEDs Single-color LEDs
4 4
Mikrocontroller microcontroller
401 401
Mikroprozessor microprocessor
402 402
EEPROM EEPROM
5 5
Spannungsversorgung power supply
6 6
Kraftfahrzeug-Datenbus Motor vehicle data bus
CL CL
Leitung für Taktsignal Line for clock signal
DL DL
Datenleitung data line
L1, L2 L1, L2
Stromleitungen power lines
COM COM
Kommunikationsschnittstelle Communication Interface
SR0, SR1, SR2, SR3, SR4 SR0, SR1, SR2, SR3, SR4
Schieberegister shift register
MS MS
Maximalstrom maximum current
AK AK
Abbruchkriterium termination criterion
MD MD
Maximalzeitdauer Maximum duration
MT MT
Maximaltemperatur maximum temperature
TS TS
Temperatursensor temperature sensor
G1, G2, G3, G4 G1, G2, G3, G4
PWM-Generatoren PWM generators
OS OS
Oszillator oscillator
RE RE
Spannungsregler voltage regulators
VDD, VSS VDD, VSS
Spannungen tensions
CO CO
Stromausgang current output

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 9107258 B1 [0005] US 9107258 B1 [0005]
  • US 2015/0002023 A1 [0048] US 2015/0002023 A1 [0048]

Claims (15)

Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Mehrfarb-LED-Einheiten (3) mit jeweils einstellbarem Farbort und einstellbarer Helligkeit, wobei jede Mehrfarb-LED-Einheit (3) ein einzelnes Halbleiterbauelement mit mehreren Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) unterschiedlicher Farbe und einem Mikrocontroller (4) ist, wobei die Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) und der Mikrocontroller (4) von einem Gehäuse des Halbleiterbauelements umgeben sind, wobei der Mikrocontroller (4) dazu eingerichtet ist, jede Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) durch Einstellen des Betriebsstroms der jeweiligen Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) in einem Normalbetriebsmodus und einem Übersteuermodus zu betreiben, wobei im Normalbetriebsmodus der Betriebsstrom der jeweiligen Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) durch den Mikrocontroller (4) höchstens auf einen vorgegebenen Maximalstrom (MS) eingestellt wird und wobei im Übersteuermodus der Betriebsstrom der jeweiligen Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) durch den Mikrocontroller (4) höher als der vorgegebene Maximalstrom (MS) eingestellt wird, wobei im Mikrocontroller (4) für jede Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) ein Abbruchkriterium (AK) hinterlegt ist, bei dessen Erfüllung ein Betrieb im Übersteuermodus beendet wird. Lighting device, in particular for a motor vehicle, comprising one or more multi-color LED units ( 3 ), each having an adjustable color location and adjustable brightness, each multicolor LED unit ( 3 ) a single semiconductor device having a plurality of single color LEDs ( 301 . 302 . 303 . 304 ) of different colors and a microcontroller ( 4 ), where the single color LEDs ( 301 . 302 . 303 . 304 ) and the microcontroller ( 4 ) are surrounded by a housing of the semiconductor device, wherein the microcontroller ( 4 ) is designed to accept any single color LED ( 301 . 302 . 303 . 304 ) of a respective multi-color LED unit ( 3 ) by adjusting the operating current of the respective single color LED ( 301 . 302 . 303 . 304 ) operate in a normal operating mode and an override mode, wherein in the normal operating mode, the operating current of the respective single color LED ( 301 . 302 . 303 . 304 ) through the microcontroller ( 4 ) is set at most to a predetermined maximum current (MS) and wherein in the override mode, the operating current of the respective single color LED ( 301 . 302 . 303 . 304 ) through the microcontroller ( 4 ) is set higher than the predetermined maximum current (MS), wherein in the microcontroller ( 4 ) for each single-color LED ( 301 . 302 . 303 . 304 ) an abort criterion (AK) is deposited, at the fulfillment of which an operation in override mode is terminated. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, im Normalbetriebsmodus durch den Mikrocontroller (4) über die Einstellung der Betriebsströme der jeweiligen Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) ausschließlich solche Farborte und Helligkeiten der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) eingestellt werden können, dass die Abweichung des tatsächlichen Farborts und der tatsächlichen Helligkeit von dem eingestellten Farbort und der eingestellten Helligkeit innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt, wobei die Einhaltung dieses Toleranzbereichs bei einem Betrieb zumindest einer Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) im Übersteuermodus nicht mehr garantiert werden kann. Lighting device according to claim 1, characterized in that in the normal operating mode by the microcontroller ( 4 ) via the setting of the operating currents of the respective single-color LEDs ( 301 . 302 . 303 . 304 ) only such color locations and brightnesses of the respective multi-color LED unit ( 3 ), that the deviation of the actual color location and the actual brightness from the set color location and the adjusted brightness is within a predetermined tolerance range, wherein compliance with this tolerance range is at least one single-color LED (FIG. 301 . 302 . 303 . 304 ) can no longer be guaranteed in override mode. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsstrom einer jeweiligen Einfarb-LED (301, 302, 303, 304) im Übersteuermodus mindestens doppelt so hoch wie der vorgegebene Maximalstrom (MS) ist. Lighting device according to claim 1 or 2, characterized in that the operating current of a respective single color LED ( 301 . 302 . 303 . 304 ) in the override mode is at least twice as high as the predetermined maximum current (MS). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorgegebenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbruchkriterium (AK) dann erfüllt ist, wenn die Zeitspanne seit Beginn eines Betriebs im Übersteuermodus länger als eine vorbestimmte Maximalzeitdauer (MD) ist. Lighting device according to one of the predetermined claims, characterized in that the termination criterion (AK) is met when the time since the start of an operation in the override mode is longer than a predetermined maximum period of time (MD). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbruchkriterium (AK) dann erfüllt ist, wenn die Betriebstemperatur einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) eine vorgegebene Maximaltemperatur (MT) überschreitet. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the termination criterion (AK) is met when the operating temperature of a respective multi-color LED unit ( 3 ) exceeds a predetermined maximum temperature (MT). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbruchkriterium (AK) dann erfüllt ist, wenn eine der folgenden zwei Bedingungen vorliegt, wobei im Abbruchkriterium beide Bedingungen enthalten sind: – die Zeitspanne seit Beginn eines Betriebs im Übersteuermodus ist länger als eine vorbestimmte Maximalzeitdauer (MD); – die Betriebstemperatur der Mehrfarb-LED-Einheit überschreitet eine vorgegebene Maximaltemperatur (MT). Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the termination criterion (AK) is satisfied when one of the following two conditions is present, wherein in the termination criterion both conditions are included: - the time since the beginning of an operation in the override mode is longer than a predetermined one Maximum duration (MD); - The operating temperature of the multi-color LED unit exceeds a predetermined maximum temperature (MT). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbruchkriterium (AK) dann erfüllt ist, wenn die Kosten gemäß einer vorgegebenen Kostenfunktion, welche von der Zeitspanne seit Start eines Betriebs im Übersteuermodus und der Betriebstemperatur einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) abhängt, eine Kostenschwelle überschreiten, wobei die Kosten gemäß der vorgegebenen Kostenfunktion mit zunehmender Zeitspanne seit Start eines Betriebs im Übersteuermodus und mit zunehmender Betriebstemperatur anwachsen. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the termination criterion (AK) is met when the cost according to a predetermined cost function, which from the time since starting an operation in the override mode and the operating temperature of a respective multi-color LED unit ( 3 ), exceed a cost threshold, wherein the cost increases according to the given cost function with increasing time since the start of an operation in the override mode and with increasing operating temperature. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Halbleiterbauelement zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheiten (3) ein Temperatursensor (TS) integriert ist, der dazu eingerichtet ist, die Betriebstemperatur der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) zu messen. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that in the semiconductor device of at least a part of the multi-color LED units ( 3 ) is integrated a temperature sensor (TS) which is adapted to the operating temperature of the respective multi-color LED unit ( 3 ) to eat. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (4) zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheiten (3) dazu eingerichtet ist, die Betriebstemperatur der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) basierend auf zumindest einem Teil der Betriebsspannungen und/oder Betriebsströme der Einfarb-LEDs (301, 302, 303, 304) der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) zu ermitteln. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the microcontroller ( 4 ) at least a portion of the multi-color LED units ( 3 ) is adapted to the operating temperature of the respective multi-color LED unit ( 3 ) based on at least part of the operating voltages and / or operating currents of the single-color LEDs ( 301 . 302 . 303 . 304 ) of the respective multi-color LED unit ( 3 ) to investigate. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (4) zumindest eines Teils der Mehrfarb-LED-Einheiten (3) derart ausgestaltet ist, dass er im Falle, dass die Betriebstemperatur einer jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (3) im Normalbetriebsmodus und/oder im Übersteuermodus eine vorgegebene Schwelle überschreitet, die Helligkeit der jeweiligen Mehrfarb-LED-Einheit (6) verringert. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the microcontroller ( 4 ) at least a portion of the multi-color LED units ( 3 ) is designed such that in the event that the operating temperature of a respective multi-color LED unit ( 3 ) in normal operating mode and / or in override mode exceeds a predetermined threshold, the brightness of the respective multi-color LED unit ( 6 ) decreased. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Mehrfarb-LED-Einheiten (3) umfasst, welche an einen internen Datenbus (2) angeschlossen sind, der an ein Verarbeitungsmodul (1) gekoppelt ist, wobei das Verarbeitungsmodul (1) dazu eingerichtet ist, interne Steuerbefehle zur Einstellung der Helligkeit und des Farborts der einzelnen Mehrfarb-LED-Einheiten (3) auf den internen Datenbus (2) zu geben. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the lighting device comprises a plurality of multi-color LED units ( 3 ) which is connected to an internal data bus ( 2 ) connected to a processing module ( 1 ), wherein the processing module ( 1 ) is set up to provide internal control commands for adjusting the brightness and color location of the individual multicolor LED units ( 3 ) on the internal data bus ( 2 to give). Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsmodul (1) dazu eingerichtet ist, externe Steuerbefehle von einem Kraftfahrzeug- Datenbus (6) zu empfangen und in die internen Steuerbefehle zu wandeln. Lighting device according to claim 11, characterized in that the processing module ( 1 ) is adapted to external control commands from a motor vehicle data bus ( 6 ) and to convert into the internal control commands. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Mehrfarb-LED-Einheiten (3) eine oder mehrere RGB-LED-Einheiten und/oder RGBW-LED-Einheiten umfasst. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that at least a part of the multi-color LED units ( 3 ) comprises one or more RGB LED units and / or RGBW LED units. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Innenraumbeleuchtung in einem Kraftfahrzeug oder eine Außenbeleuchtung an der Außenseite des Kraftfahrzeugs ist. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the lighting device is an interior lighting in a motor vehicle or an exterior lighting on the outside of the motor vehicle. Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Beleuchtungsvorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche.  Motor vehicle comprising one or more lighting devices according to one of the preceding claims.
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