DE102018126249A1

DE102018126249A1 - Verfahren zum ansteuern mehrerer lichtemitierender dioden und anstuerschaltung

Info

Publication number: DE102018126249A1
Application number: DE102018126249.3A
Authority: DE
Inventors: Adolfo DE CICCO; Rosario Chiodo; Davide Ghedin; Andrea Scenini
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2018-10-22
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2038-10-23
Also published as: US20200128636A1; DE102018126249B4; CN111163552A; KR20200045962A; CN111163552B; US10652981B1

Abstract

Ein Verfahren und eine Ansteuerschaltung werden beschrieben. Das Verfahren umfasst: Festlegen eines ersten Satzes von Ansteuerschemas basierend auf mehreren Tastgraden (DC(1)-DC(n)), die jeweils einer jeweiligen von mehreren LEDs zugeordnet sind, derart, dass jedes Ansteuerschema einer jeweiligen der mehreren LEDs (1₁-1_n) zugeordnet ist und abhängig ist von dem der jeweiligen der mehreren LEDs (1₁-1_n) zugeordneten Tastgrad (DC(1)-DC(n)); und Ansteuern jeder der mehreren LEDs(1₁-1_n) in wenigstens einem Ansteuerzyklus (T_PWM) gemäß dem zugeordneten Ansteuerschema des ersten Satzes, Jedes der mehreren Ansteuerschemas umfasst eine oder mehrere Einschaltzeiten mit jeweils einer Phase (PH(1)₁-PH(n)₂) und einer Dauer (T(1)₁-T(n)₂), das Ansteuern jeder der mehreren LEDs (1₁-1_n) gemäß dem zugeordneten Ansteuerschemas umfasst das Ansteuern jeder der mehreren LEDs (1₁-1_n) in einem Ein-Zustand oder einem Aus-Zustand abhängig von dem jeweiligen Ansteuerschema, und das Festlegen des Ansteuerschemas wenigstens einer der mehreren LEDs (1₁-1_n) umfasst das Festlegen des Ansteuerschemas abhängig von dem Ansteuerschema einer anderen der mehreren LEDs (1₁-1_n).

Description

Diese Beschreibung betrifft allgemein ein Verfahren zum Ansteuern mehrere lichtemittierender Dioden (LEDs, light emitting diodes) und eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern mehrerer LEDs.
LEDs sind in verschiedenen Arten von Beleuchtungsanwendungen weit verbreitet. Einige Arten von Anwendungen umfassen mehrere LEDs. Bei einigen Anwendungen mit mehreren LEDs, wie beispielsweise bei adaptiven Fahrzeugbeleuchtungen, ist es wünschenswert, die LEDs einzelnen zu dimmen. „Eine LED zu dimmen“ bedeutet, die Lichtintensität der LED auf einen gewünschten Intensitätswert einzustellen. Das Dimmen einer LED kann ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Betreiben der LED und das Einstellen eines Tastgrads (Duty Cycle) des PWM-Betriebs abhängig von der gewünschten Lichtintensität umfassen. Ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Betreiben bedeutet das Betreiben der LED unter Verwendung einer modulierten Pulsweite.
Gemäß einem Ansatz zum pulsweitenmodulierten (PWM) Ansteuern mehrerer LEDs werden die LEDs in jedem von mehreren aufeinanderfolgenden Ansteuerzyklen zu Beginn des Ansteuerzyklus eingeschaltet und bleiben so lange eingeschaltet, wie durch den jeweiligen Tastgrad definiert ist. Das Ansteuern der LEDs auf diese Weise kann den Effekt haben, dass ein durch die mehreren LEDs erhaltener Gesamtstrom am Ende eines PWM-Zyklus null ist und sich zu Beginn eines nächsten Ansteuerzyklus abrupt ändert. Allerdings sind abrupte Änderungen des Gesamtstroms, das heißt, abrupte Änderungen der Leistungsaufnahme aus verschiedenen Gründen ungünstig. Abrupte Stromänderungen können beispielsweise EMI (elektromagnetische Interferenzen) in Versorgungsleitungen zu den LEDs verursachen und erfordern eine Leistungsversorgung, die in der Lage ist, rasch auf eine variierende Leistungsaufnahme zu reagieren.
Es besteht daher ein Bedarf nach einem Verfahren zum pulsweitenmodulierten (PWM) Ansteuern mehrerer LEDs, das abrupte Stromänderungen vermeidet.
Ein Beispiel betrifft Verfahren. Das Verfahren umfasst basierend auf mehreren Tastgraden, die jeweils einer jeweiligen von mehreren LEDs zugeordnet sind, einen ersten Satz von Ansteuerschemas derart festzulegen, dass jedes Ansteuerschema einer jeweilige der mehreren LEDs zugeordnet ist und abhängig ist von dem Tastgrad, der der jeweiligen der mehreren LEDs zugeordnet ist. Das Verfahren umfasst außerdem das Ansteuern jeder der mehreren LEDs gemäß dem zugehörigen Ansteuerschema des ersten Satzes in wenigsten einem Ansteuerzyklus. Jedes der mehreren Ansteuerschemas umfasst eine oder mehrere Einschaltzeiten, die jeweils eine Phase und eine Dauer haben. Das Ansteuern jeder der mehreren LEDS gemäß dem zugehörigen Ansteuerschema umfasst das Ansteuern jeder der mehreren LEDs in einem Ein-Zustand oder einem Aus-Zustand abhängig von dem jeweiligen Ansteuerschema, und das Festlegen des Ansteuerschemas wenigstens einer der mehreren LEDs umfasst das Festlegen des Ansteuerschemas abhängig von dem Ansteuerschema einer anderen der mehreren LEDs.
Ein weiteres Beispiel betrifft eine Ansteuerschaltung. Die Ansteuerschaltung ist dazu ausgebildet, basierend auf mehreren Tastgraden, die jeweils einer jeweiligen von mehreren LEDs zugeordnet sind, einen ersten Satz von Ansteuerschemas derart festzulegen, dass jedes Ansteuerschema einer jeweiligen von mehreren LEDs zugeordnet ist und abhängig ist von dem Tastgrad, der der jeweiligen der mehreren LEDs zugeordnet ist. Die Ansteuerschaltung ist außerdem dazu ausgebildet, in wenigstens einem Ansteuerzyklus jede der mehreren LEDs gemäß zugehörigen Ansteuerschema des ersten Satzes anzusteuern. Jedes der mehreren Ansteuerschemas umfasst eine oder mehrere Einschaltzeiten, die jeweils ein Phase und eine Dauer haben. Das Ansteuern jeder der mehreren LEDs gemäß dem zugehörigen Ansteuerschema umfass das Ansteuern jeder der mehreren LEDs in einem Ein-Zustand oder einem Aus-Zustand abhängig von dem jeweiligen Ansteuerschema, und das Festlegen des Ansteuerschemas wenigstens einer der mehreren LEDs umfasst das Festlegen des Ansteuerschemas abhängig von dem Ansteuerschema einer anderen der mehreren LEDs.
Beispiele sind nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen dazu, bestimmte Prinzipien zu veranschaulichen, so dass nur Aspekte, die zum Verständnis dieser Prinzipien notwendig sind, dargestellt sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche Merkmale.
1 veranschaulicht schematisch eine Schaltungsanordnung mit mehreren lichtemittierenden Dioden (LEDs), einer Leistungsversorgung und einem Controller, der dazu ausgebildet ist, einen Betrieb der LEDs zu steuern;
2A und 2B veranschaulichen verschiedene Beispiel, wie die in 1 dargestellten LEDs jeweils realisiert werden können;
3 veranschaulicht ein Beispiel einer Leistungsversorgung, die als Tiefsetzsteller realisiert ist;
4A und 4B veranschaulichen zwei herkömmliche Verfahren zum pulsweitenmodulierten (PWM) Ansteuern der mehreren LEDs;
5 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Beispiel;
6 veranschaulicht Ansteuerschemas der mehreren LEDs, wobei die Ansteuerschemas in Übereinstimmung mit dem in 5 veranschaulichten Verfahren stehen;
7A - 7D veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens zum Festlegen der in 6 veranschaulichten Ansteuerschemas;
8 zeigt ein Flussdiagramm des in den 7A-7D veranschaulichten Verfahren;
9 veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zum Ansteuern mehrerer LEDs, wobei dieses Verfahren das Ansteuern der LEDs basierend auf unterschiedlichen Sätzen von Ansteuerschemas umfasst;
10 veranschaulicht ein Beispiel eines Verfahrens zum Festlegen eines der Sätze von Ansteuerschemas, die in 9 dargestellt sind;
11 veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zum Ansteuern mehrerer LEDs, wobei dieses Verfahren das Ansteuern der LEDs basierend auf unterschiedlichen Sätzen von Ansteuerschemas umfasst;
12 veranschaulicht ein Beispiel eines Verfahrens zum Festlegen eines der Sätze von Ansteuerschemas, die in 11 dargestellt sind.
In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Die Zeichnungen bilden einen Teil der Beschreibung und zeigen zur Veranschaulichung Beispiele, wie die Erfindung verwendet und realisiert werden kann. Selbstverständlich können die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist.
1 veranschaulicht schematisch eine Schaltungsanordnung mit mehreren LEDs 1₁-1_n und einer Ansteuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, die mehreren LEDS 1₁-1_n anzusteuern. Die Ansteuerschaltung umfasst mehrere Stromquellen 2₁-2_n , wobei diese Stromquellen 2₁-2_n jeweils in Reihe zu einer jeweiligen der mehreren LEDs 1₁-1_n geschaltet sind. Eine Leistungsversorgung 3 ist dazu ausgebildet, eine Versorgungsspannung V3 zu erzeugen, wobei die Versorgungsspannung V3 durch mehrere Reihenschaltungen erhalten wird, die jeweils eine der mehreren LEDs 1₁-1_n und die jeweilige Stromquelle 2₁-2_n umfassen.
Bei der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung können die LEDs 1₁-1_n unabhängig voneinander aktiviert und deaktiviert werden. Das „Aktivieren einer LED“ umfasst das Treiben eines Stromes durch die in Reihe zu der jeweiligen LED geschaltete Stromquelle durch die LED derart, dass die LED leuchtet (Licht emittiert). Das „Deaktivieren einer LED“ umfasst das Unterbrechen eines Stromflusses durch die LED durch die jeweilige Stromquelle. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel umfasst das Aktivieren einer der mehreren LEDs 1₁-1_n das Aktivieren der in Reihe zu der jeweiligen LED geschalteten Stromquelle 2₁-2_n anhand eines jeweiliges Steuersignal S2₁-S2_n , das von einem Controller 4 erhalten wird. Entsprechend umfasst das Deaktivieren einer der mehreren LEDs 1₁-1_n das Deaktivieren der in Reihe zu der jeweiligen LED geschalteten Stromquelle anhand des Steuersignals S2₁-S2_n . Gemäß einem Beispiel sind die Stromquellen 2₁-2_n jeweils dazu ausgebildet, einen Strom an die in Reihe dazu geschaltete LED derart zu liefern, dass der Strom einen Ein-Pegel hat, wenn das jeweilige Steuersignal S2₁-S2_n die Stromquelle 2₁-2_n aktiviert, und einen Aus-Pegel hat, wenn das jeweilige Steuersignal S2₁-S2_n die Stromquelle 2₁-2_n deaktiviert. Gemäß einem Beispiel ist der Ein-Pegel so gewählt, dass er bewirkt, dass eine jeweilige LED leuchtet, und ist der Aus-Pegel so gewählt, dass er bewirkt, dass eine jeweilige LED nicht leuchtet. Gemäß einem Beispiel ist der Ein-Pegel ausgewählt aus zwischen drei Milliampere (mA) und 25mA, insbesondere zwischen 3mA und 15mA. Gemäß einem Beispiel ist der Aus-Pegel null.
Obwohl 1 eine LED 1₁-1_n zeigt, die jeweils in Reihe zu den mehreren Stromquellen 2₁-2_n geschaltet ist, ist dies nur eine Beispiel. Eine in Reihe zu einer Stromquelle geschaltete LED kann im vorliegenden Fall genau eine LED umfassen, die in Reihe zu der Stromquelle geschaltet ist, wie in 1 dargestellt ist. Allerdings ist es bezugnehmend auf 2A auch möglich, dass eine Reihenschaltung mit mehreren LEDs 11-1m in Reihe zu einer Stromquelle geschaltet ist. Außerdem kann bezugnehmend auf 2B eine Parallelschaltung mit mehreren LEDs 11, 12, Im in Reihe zu einer Stromquelle geschaltet sein. Nachfolgend kann daher „eine in Reihe zu einer Stromquelle geschaltet LED“ eine einzelne LED, eine Reihenschaltung mit mehreren LEDs, eine Parallelschaltung mit mehreren LEDs oder eine Parallelschaltung mit mehreren Reihenschaltungen (nicht gezeigt), die in Reihe zu einer Stromquelle geschaltet ist, umfassen.
Die Leistungsversorgung ist in 1 nur schematisch dargestellt. Gemäß einem Beispiel ist die Leistungsversorgung 3 ein Tiefsetzsteller. Ein Beispiel einer als Tiefsetzsteller realisierten Leistungsversorgung 3 ist in 3 dargestellt. Bezugnehmend auf 3 umfasst der Tiefsetzsteller eine Halbbrücke 33 mit einem High-Side-Schalter 33_H und einem Low-Side-Schalter 33_L , die in Reihe geschaltet sind. Die Halbbrücke 33 ist zwischen Eingangsknoten 31₁ , 31₂ geschaltet, die dazu ausgebildet sind, eine Eingangsspannung V_IN zu erhalten. Eine Reihenschaltung mit einer Induktivität 34 und einem Kondensator 35 ist parallel zu dem Low-Side-Schalter 33_L geschaltet, wobei die VersorgungsspannungV3 zwischen den Ausgangsknoten 32₁ , 32₂ , die an den Ausgangskondensator 35 angeschlossen sind, zur Verfügung steht. Ein Controller 36 erhält ein Ausgangsspannungssignal S_V3 , das die Ausgangsspannung V3 repräsentiert, und ist dazu ausgebildet, einen Betrieb der Halbbrücke 33 so zu steuern, dass die Ausgangsspannung V3 einen vordefinierten Spannungspegel hat. Das Ausgangsspannungssignal S_V3 kann durch eine beliebige Art von Spannungsmessschaltung (in 3 nicht gezeigt) erzeugt werden.
Eine LED kann gedimmt werden, das heißt, die Lichtintensität eines durch eine LED emittierten Lichts kann durch PWM-Ansteuern der LED in mehreren aufeinanderfolgenden Ansteuerzyklen (PWM-Zyklen) variiert werden. „PWM-Ansteuern einer LED“ umfasst das Einschalten der LED für eine vorgegebene Zeitdauer in jedem Ansteuerzyklus und das Ausschalten der LED für den restlichen Ansteuerzyklus. Eine PWM-Frequenz, welches die Frequenz ist, bei der die einzelnen Ansteuerzyklen auftreten, ist üblicherweise höher als 60Hz, oder sogar höher als 100 Hz, so dass der Schaltbetrieb für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Was durch das menschliche Auge gesehen wird, ist eine variierende Lichtintensität der LED, wobei die Lichtintensität abnimmt, wenn eine Dauer einer Einschaltzeit in jedem PWM-Zyklus abnimmt. Die „Einschaltzeit“ ist die Zeit, für welche die LED während eines PWM-Zyklus eingeschaltet ist. Üblicherweise ist die Einschaltzeit definiert durch eine Tastgrad, welcher das Verhältnis zwischen der Dauer der Einschaltzeit und der Dauer eines PWM-Zyklus definiert, das heißt, DC=TON/T_PWM wobei DC der Tastgrad ist, TON die Dauer der Einschaltzeit ist und T_PWM die Dauer eines Ansteuerzyklus ist.
4A veranschaulicht ein herkömmliches Verfahren zum PWM-Ansteuern mehrerer LEDs. Genauer, 4A veranschaulicht Ansteuersignale S2₁-S2_n , die durch die Stromquellen 2₁-2_n erhalten werden, und einen Gesamtstrom I_TOT bei diesem Verfahren. Die Ansteuersignale S2₁-S2_n können jeweils einen ersten Signalpegel, der nachfolgend als Aktivierungspegel bezeichnet wird, und eine zweiten Signalpegel, der nachfolgend als Deaktivierungspegel bezeichnet wird, haben. Der Aktivierungspegel eines Ansteuersignals aktiviert die jeweilige Stromquelle, so dass die in Reihe geschaltete LED leuchtet, und der Deaktivierungspegel deaktiviert die jeweilige Stromquelle, so dass die in Reihe geschaltete LED ausschaltet. Lediglich zur Veranschaulichung ist bei dem in 4A gezeigten Beispiel der Aktivierungspegel ein hoher Signalpegel und der Deaktivierungspegel ein niedriger Signalpegel. 4A veranschaulicht das Ansteuern der LEDs in zwei aufeinanderfolgenden Ansteuerzyklen, die jeweils dieselbe Dauer T_PWM haben. Die PWM-Frequenz f_PWM ist durch den Kehrwert dieser Dauer T_PWM gegeben, das heißt, f_PWM = 1/T_PWM.
Bei dem in 4A gezeigten Beispiel ist der den LEDs zugeordnete Tastgrad jeweils von null verschieden, so dass die Stromquellen 2₁-2_n in jedem Ansteuerzyklus jeweils für eine vordefinierte Zeitdauer TON(i) aktiviert werden (TON(i) bezeichnet eine beliebige der Einschaltzeitdauern TON(1)-TON(n), die in 4A dargestellt sind). Die Einschaltzeitdauern TON(i) sind jeweils abhängig von dem jeweiligen Tastgrad DC(i) wie folgt: $TON (i) = DC (i) \cdot T_{PWM}$
wobei DC(i) den einer beliebigen 1_i der mehreren LEDs 1_1-1_n zugeordneten Tastgrad bezeichnet. Bei dem in 4A gezeigten Beispiel sind die den unterschiedlichen LEDs 1₁-1_n zugeordneten Tastgrade jeweils unterschiedlich, sodass die Einschaltzeitdauern TON(1)-TON(n), für welche die Ansteuersignale S2₁-S2_n die einzelnen Stromquellen 2₁-2_n aktivieren, unterschiedlich sind.
Bei dem in 4A gezeigten Beispiel umfasst das Ansteuern der LEDs 1_1-1_n das Aktivieren jeder der LEDs 1₁-1_n durch Aktivieren der jeweiligen Stromquelle 2₁-2_n zu Beginn jedes Ansteuerzyklus und das Aktiviert-Halten jeder der Stromquellen für die jeweilige Einschaltzeitdauer TON(1)-TON(n). Bezugnehmend auf 4A hat dies den Effekt, dass ein Gesamtstrom I_TOT , der durch die Anordnung mit den mehreren LEDs 1₁-1_n und den mehreren Stromquellen 2₁-2_n erhalten wird, zu Beginn jedes PWM-Zyklus abrupt von null auf I_MAX wechselt und während des Verlaufs des jeweiligen PWM-Zyklus abnimmt. Der Maximalstrom I_MAX ist gegeben durch I_MAX = n · I_LED , wobei I_LED der durch eine der mehreren Stromquellen 2₁-2_n im aktivierten Zustand bereitgestellte Strom ist. Allgemein ist der Maximalstrom I_MAX gegeben durch die Anzahl der LEDs, die einen von Null verschiedenen Tastgrad haben, multipliziert mit I_LED .
Eine Anordnung des in 1 dargestellten Typs kann eine erhebliche Anzahl von LEDs, wie beispielsweise mehrere hundert LEDs umfassen, die in einer Matrixanordnung angeordnet sein können. Wenn beispielsweise die Anordnung 1024 LEDs (n = 1024) umfasst und der durch jede LED im aktivierten Zustand erhaltene Strom 15 mA ist und wenn jede der LEDs einen von Null verschiedenen Tastgrad hat, ist der Maximalstrom I_MAX 15,36 (=1024·15mA) Ampere (A). Das heißt, der Gesamtstrom I_TOT wechselt abrupt von null auf 15,36 A zu Beginn jedes PWM-Zyklus. Der Maximalstrom I_MAX ist immer noch höher als 7,5 A, wenn 50% der LEDs einen Tastgrad von null haben. Abrupte Änderungen dieser Art sind aus verschiedenen Gründen ungünstig. (1) große Transienten des Gesamtstroms I_TOT können Spannungsspitzen an parasitären Induktivitäten (vgl. L in 1) von Verbindungsleitungen zwischen der Leistungsversorgung 3 und der Anordnung mit den LEDs 1₁-1_n und den Stromquellen 2₁-2_n verursachen. Solche Spannungsspitzen können EMI-(elektromagnetische Interferenz)-Probleme verursachen. (2) eine Leistungsversorgung, die in der Lage ist, solche abrupte Änderungen des Gesamtstroms I_TOT zu beherrschen ist schwierig und teuer zu realisieren.
4B veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines herkömmlichen Verfahrens zum PWM-Ansteuern mehrere LEDs. Bei diesem Verfahren werden die LEDs jeweils so aktiviert, dass eine Mitte der jeweiligen Einschaltzeitdauern TON(i) in der Mitte des Ansteuerzyklus T_PWM liegt. Wenn, wie bei dem in 4B gezeigten Beispiel gegeben ist, die LEDs unterschiedliche Tastgrade haben, steigt der Gesamtstrom I_TOT in jedem Ansteuerzyklus zunehmend an und nimmt zunehmend ab. Hohe und schnelle Transienten können durch dieses Verfahren vermieden werden (wenn die LEDs unterschiedliche Tastgrade haben). Allerdings ist der Maximalstrom I_MAX derselbe wie bei dem in 4A gezeigten Beispiel.
Es ist wünschenswert, hohe und schnelle Stromtransienten des Gesamtstroms I_TOT zu vermeiden und außerdem den Maximalstrom I_MAX wenigstens in solchen Fällen zu reduzieren, in denen ein durchschnittlicher Tastgrad der mehreren LEDs 1₁-1_n kleiner als 1 ist. 5 veranschaulicht ein Beispiel eines Verfahrens, das diese Anforderungen erfüllt. Genauer, 5 zeigt ein Flussdiagramm, das Verfahrensschritte (Sequenzen) eines solchen Verfahrens veranschaulicht.
Bezugnehmend auf Block 101 in 5 umfasst das Verfahren das Festlegen eines Satzes von Ansteuerschemas für die mehreren LEDs. Jedes dieser Ansteuerschemas ist einer jeweiligen der LEDs zugeordnet, ist abhängig von dem Tastgrad der jeweiligen LED und umfasst eine oder mehrere Einschaltzeiten, wobei jede Einschaltzeit eine Phase und eine Dauer hat. Außerdem wird das Ansteuerschema wenigstens einer der mehreren LEDs abhängig von dem Ansteuerschema einer anderen der mehreren LEDs festgelegt. Letzteres ist unten weiter im Detail erläutert. Bezugnehmend auf 5 umfasst das Verfahren das Ansteuern der LEDs in wenigstens einem Ansteuerzyklus gemäß dem Satz von Ansteuerschemas. „Ansteuern einer LED gemäß einem Ansteuerschema“ umfasst das Ansteuern der LED gemäß einer oder mehrerer Einschaltzeiten, die dem Ansteuerschema zugeordnet sind. „Das Ansteuern einer LED gemäß einer Einschaltzeit“ umfasst das Ansteuern der LED zu einem Zeitpunkt, der definiert ist durch die Phase, die der Einschaltzeit zugeordnet ist, und das Halten der LED im Ein-Zustand für eine Einschaltzeitdauer, die der Einschaltzeit zugeordnet ist. Die „Phase“ einer Einschaltzeit definiert eine Zeitdifferenz zwischen einem Beginn des Ansteuerzyklus und dem Beginn der Einschaltzeitdauer.
Beispiele von Ansteuerschemas, die basierend auf dem Verfahren gemäß 5 festgelegt wurden, sind in 6 dargestellt. 6 veranschaulicht die Ansteuerschemas von n LEDs durch Veranschaulichen der Ansteuersignale S2₁-S2_n , die durch die in Reihe zu den jeweiligen LEDs geschalteten Stromquellen 2₁-2_n erhalten werden. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel sind Ansteuerschemas von n=5 LEDs dargestellt. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Das Verfahren kann auf eine Anordnung mit einer beliebigen Anzahl von LEDs angewendet werden.
Bei dem in Figur gezeigten Beispiel umfasst das Ansteuerschema einer ersten LED 1₁ (das durch das Ansteuersignal S2₁ in 6 repräsentiert ist) eine erste Einschaltzeit mit einer ersten Phase PH(1)₁ und einer ersten Dauer T(1)_1; ein Ansteuerschema einer zweiten LED 1₂ (das durch das Ansteuersignal S2₂ in 6 repräsentiert ist) umfasst eine erste Einschaltzeit mit einer ersten Phase PH(2)i und einer ersten Dauer T(2)i und eine zweite Einschaltzeit mit einer zweiten Phase PH(2)₂ und einer zweiten Dauer T(2)₂ ; ein Ansteuerschema einer dritten LED1₃ (das durch das Ansteuersignal S2₃ in 6 repräsentiert ist) umfasst eine erste Einschaltzeit mit einer ersten Phase PH(3)₁ und einer ersten Dauer T(3)₁ ; das Ansteuerschema einer vierten LED 1₄ umfasst eine erste Einschaltzeit mit einer ersten Phase PH(4)i und einer ersten Dauer T(4)₁ ; und das Ansteuerschema einer n-ten LED 1_n (das durch das Ansteuersignal S2_n in 6 repräsentiert ist) umfasst eine erste Einschaltzeit mit einer ersten Phase PH(n)i und einer ersten Dauer T(n)i und eine zweite Einschaltzeit mit einer zweiten Phase PH(n)₂ und eine zweite Dauer T(n)₂ . Wenn das Ansteuerschema einer LED mehr als eine Einschaltzeit umfasst (wie in 6 in den Ansteuerschemas der zweiten LED 1₂ und der n-ten LED 1_n dargestellt ist) sind die Phasen und Dauern dieser Einschaltzeiten so aneinander angepasst, dass sich die Einschaltzeiten nicht überlappen. Das heißt, zwischen zwei Einschaltzeiten gibt es eine Zeitdauer, in der die jeweilige LED im Aus-Zustand ist. Die Gesamtdauer TON(i) der einen oder mehreren Einschaltzeiten einer LED ist abhängig von dem jeweiligen Tastgrad DC(i) derart, dass die Gesamtdauer gleich DC(i) · T_PWM ist (TON(i) = DC(i) · T_PWM). Die Gesamtdauer TON(i) ist gegeben durch die Summe der Dauern der einen oder mehreren Einschaltzeiten, die einer LED 1_i zugeordnet sind.
Durch geeignetes Festlegen der Ansteuerschemas der einzelnen LEDs 1₁-1_n abhängig von den jeweiligen Tastgraden DC(1)-DC(n) kann der Gesamtstrom I_TOT geformt werden. Das heißt, durch geeignetes Auswählen der Phasen und der Dauern der einen oder mehreren Einschaltzeiten, die den jeweiligen LEDs zugeordnet sind, kann der Gesamtstrom I_TOT geformt werden. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel wurden die einzelnen Ansteuerschemas so festgelegt, dass während des Ansteuerzyklus wenigstens eine vorgegebene Anzahl von LEDs zur selben Zeit eingeschaltet ist. Gemäß einem Beispiel ist die vorgegebene Anzahl von LEDs, die zum selben Zeitpunkt eingeschaltet sind, gegeben durch int(DC_AVG · n), wobei DC_AVG der durchschnittliche Tastgrad und int(.) der ganzteilige Wert von (.) ist. Der durchschnittliche Tastgrad DC_AVG ist gegeben durch ${DC}_{AVG} = \frac{\sum_{i = 1}^{n} D C (i)}{n}$
wobei n die Gesamtzahl der LEDs ist. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel sind die Tastgrade der einzelnen LEDs 1_1-1_n derart, dass der durchschnittliche Tastgrad 0,45 ist (DC_AVG = 0,45). (Bei diesem Beispiel ist: DC(1)=2/3; DC(2)=1/2; DC(3)=7/12; DC(4)=1/6; und DC(n)= 1/3.). Der durchschnittliche Tastgrad multipliziert mit der Anzahl der LEDs ist deshalb gegeben durch ${DC}_{AVG} \cdot n = 0.45 \cdot 5 = 2.25.$
Damit ist bei diesem Beispiel int(DC_AVG · n) = 2. Das heißt, bei dem in 6 gezeigten Beispiel sind zwei (2) LEDs während des Ansteuerzyklus zur selben Zeit eingeschaltet. Außerdem gibt es bei diesem Beispiel - weil DC_AVG · n größer ist als int(DC_AVG · n) - eine Zeitdauer innerhalb des Ansteuerzyklus, in der die vorgegebene Anzahl plus eine LED zum selben Zeitpunkt eingeschaltet sind, da heißt, int(DC_AVG · n) + 1 (=3) LEDs sind zum selben Zeitpunkt eingeschaltet. Eine Dauer dieser Zeitdauer ist gegeben durch $({DC}_{AVG} \cdot n - int ({DC}_{AVG} \cdot n)) \cdot T_{PWM .}$
Bei dem in 6 gezeigten Beispiel ist diese Zeitdauer, in der mehr als die vorgegebene Anzahl von LEDs eingeschaltet sind, 0,25 · T_PWM (=(2,25-2) ·T_PWM). Lediglich zur Veranschaulichung ist diese Zeitdauer zu Beginn der Ansteuerzyklen T_PWM .
Außerdem ist bei dem in 6 gezeigten Beispiel der Maximalstrom I_MAX abhängig von dem durchschnittlichen Tastgrad. Genauer, der Maximalstrom ist gegeben durch (int(DC_AVG · n) + 1) · I_LED, was wesentlich geringer ist als bei den herkömmlichen Verfahren gemäß der 4A und 4B. Allgemein ist der Maximalstrom entweder I_MAX=int(DC_AVG · n) · I_LED (was dann der Fall ist, wenn DC_AVG · n eine ganze Zahl ist) oder I_MAX=(int(DC_AVG · n)+1) · I_LED.
Bei dem in 6 gezeigten Beispiel sind entweder int(DC_AVG · n)+1 oder int(DC_AVG • n) während des Ansteuerzyklus zur selben Zeit eingeschaltet. Wenn die Anzahl der LEDs, die zum selben Zeitpunkt eingeschaltet sind, sich ändert (von int(DC_AVG • n)+1 zu int(DC_AVG · n) oder umgekehrt) ändert sich der Gesamtstrom um einmal I_LED . Damit kann durch geeignetes Auswählen der Ansteuerschemas der einzelnen LEDs 1₁-1_n der Gesamtstrom I_TOT so geformt werden, dass eine maximale Änderung des Gesamtstrom I_TOT innerhalb eines Ansteuerzyklus gegeben ist durch einmal I_LED . In diesem Fall weicht zu jeder Zeit des Ansteuerzyklus der Gesamtstrom I_TOT um weniger als einmal I_LED von einem durchschnittlichen Gesamtstrom I_{TOT_AVG} ab, wobei der durchschnittliche Gesamtstrom gegeben ist durch $I_{TOT_AVG} = {DC}_{AVG} \cdot n \cdot I_{LED}$
Es sei erwähnt, dass das Ansteuern einer LED in einem Ansteuerzyklus in Übereinstimmung mit zwei oder mehr Einschaltzeiten mit einer bestimmten Gesamtdauer die durch das menschliche Auge gesehene Lichtintensität im Vergleich zum Ansteuern der LED in Übereinstimmung mit nur einer Einschaltzeit, die die Gesamtdauer hat, nicht ändert (wenn die Schaltfrequenz höher als 60Hz oder sogar höher als 100Hz ist). Allerdings macht es das Aufteilen der Einschaltzeit einer oder mehrere LEDs in zwei oder mehr Einschaltzeiten und das geeignete Auswählen der Phasen jeder der Einschaltzeiten möglich, den Gesamtstrom I_TOT zu formen.
Der basierend auf den Tastgraden festgelegte Satz von Ansteuerschemas kann in einem Ansteuerzyklus dazu verwendet werden, die LEDs anzusteuern, oder kann in zwei oder mehr aufeinander folgenden Ansteuerzyklen verwendet werden, die LEDs anzusteuern. Gemäß einem Beispiel ist die Anzahl der Ansteuerzyklen zwischen 2 und 16. Gemäß einem Beispiel ist die Anzahl der Ansteuerzyklen ein Vielfaches von 2, so dass beispielsweise die Anzahl der Ansteuerzyklen 2, 4, 8, oder 16 ist. Das heißt, ein neuer Satz von Ansteuerschemas kann basierend auf den Tastgraden vor jedem Ansteuerzyklus festgelegt werden oder ein neuer Satz von Ansteuerschemas kann vor mehreren aufeinander folgenden Ansteuerzyklen festgelegt werden und dazu verwendet werden, die LEDs in diesen mehreren aufeinander folgenden Ansteuerzyklen anzusteuern. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel wird angenommen, dass derselbe Satz von Ansteuerschemas in wenigstens zwei aufeinander folgenden Ansteuerzyklen verwendet wird. Wie anhand von 6 ersichtlich ist, ändert sich der Gesamtstrom I_TOT nur um einmal I_LED zwischen diesen zwei Ansteuerzyklen. Allgemein ist die maximale Änderung des Gesamtstroms I_TOT zwischen zwei aufeinander folgenden Ansteuerzyklen, die denselben Satz von Ansteuerschemas verwenden, I_LED . Darüber hinaus, ist der Gesamtstrom I_TOT während der aufeinander folgenden Ansteuerzyklen, die denselben Satz von Ansteuerschemas verwenden, im Wesentlichen konstant, wenn DC_AVG • n = int(DC_AVG • n) (das heißt, wenn DC_AVG • n eine ganze Zahl ist).
Die 7A bis 7D veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens zum Festlegen der in 6 dargestellten Ansteuerschemas. Dieses Verfahren umfasst das Definieren einer Reihenfolge der LEDs 1₁-1_n und das Festlegen der Ansteuerschemas der einzelnen LEDs in dieser Reihenfolge. Lediglich zur Veranschaulichung ist bei dem in den 7A bis 7D dargestellten Verfahren die Reihenfolge, in der die Ansteuerschemas der einzelnen LEDs 1_1-1_n erhalten werden, 1₁-1₂-1₃-1₄-1_n. Diese Reihenfolge kann eine beliebige Reihenfolge sein und kann beispielsweise abhängig sein von einer Position der LEDs in der Anordnung. In diesem Fall ist die Reihenfolge fest. Gemäß einem weiteren Beispiel berücksichtigt die Reihenfolge den Tastgrad und beginnt mit der LED, die den größten Tastgrad oder die den kleinsten Tastgrad hat. Bei diesem Beispiel kann die Reihenfolge jedes Mal dann ändern, wenn ein neuer Satz von Ansteuerschemas festgelegt wird.
Bei dem in den 7A bis 7D dargestellten Beispiel entspricht das Festlegen der Ansteuerschemas der einzelnen LEDs 1₁-1_n dem Verteilen der Einschaltzeitdauern TON(i) der einzelnen LEDs auf mehrere Zeitrahmen TF1-TF3, die jeweils eine Dauer haben, die gleich der Dauer T_PWM eines Ansteuerzyklus ist. Bei diesem Verfahren wird das Ansteuerschema der ersten LED 1₁ in der Reihenfolge so festgelegt, dass dieses Ansteuerschema nur eine Einschaltzeit umfasst, wobei eine Phase PH(1)₁ Null ist und eine Dauer T(1)₁ gleich der Gesamteinschaltzeitdauer TON(1) ist, die durch den Tastgrad DC(1) der der ersten LED 1₁ zugeordnet ist, definiert ist. Das Ansteuern der ersten LED 1₁ basierend auf diesem Ansteuerschema hat den Effekt, dass die erste LED 1₁ zu Beginn des Ansteuerzyklus eingeschaltet wird und für die Dauer T(1)₁ die durch den Tastgrad DC(1) gegeben ist, im Ein-Zustand gehalten wird.
7B veranschaulicht das Festlegen des Ansteuerzyklus der zweiten LED 1₂ . Dieses Ansteuerschema wird so erzeugt, dass die zweite LED 1₂ zum selben Zeitpunkt eingeschaltet wird, zu dem die erste LED 1₁ ausgeschaltet wird. Bei diesem Beispiel ist allerdings eine Zeitdauer zwischen einem Ende der Einschaltzeitdauer T(1)₁ der ersten LED 1₁ und dem Ende des Ansteuerzyklus zu kurz, um die zweite LED 1₂ für die gesamte Einschaltzeitdauer TON(2), wie sie durch den Tastgrad DC(2) definiert ist, einzuschalten, das heißt, PH(1)₁ + T(1)₁ + TON(2) > T_PWM. in diesem Fall wird die Gesamt-Einschaltzeit mit der Gesamt-Einschaltzeitdauer TON(2) in zwei Einschaltzeiten aufgeteilt, eine erste Einschaltzeit mit einer ersten Phase PH(2)i und einer ersten Dauer T(2)i zu Beginn eines zweiten Zeitrahmens TF2 und eine zweite Zeitdauer mit einer zweiten Phase PH(2)₂ und einer zweiten Dauer T(2)₂ zwischen der Einschaltzeit der ersten LED 1₁ und dem Ende des ersten Zeitrahmens TF1. Die zweite Phase PH(2)₂ ist gegeben durch PH(2)₂ = PH(1)₁ + T(1)₁, sodass das Ansteuerschema der zweiten LED 1₂ abhängig ist von dem Ansteuerschema der ersten LED 1₁ . Die zweite Dauer T(2)₂ ist gegeben durch T(2)₂ = T_PWM - PH(2)₂. Außerdem ist die erste Phase PH(2)i Null und die erste Dauer T(2)₁ ist gegeben durch die Gesamtdauer TON(2) minus die zweite Dauer T(2)₂ , das heißt, T(2)i = TON(2) - T(2)₂.
7C veranschaulicht das Festlegen des Ansteuerschemas der dritten LED 1₃ , wobei das Festlegen dieses Ansteuerschemas abhängig ist von dem zuvor festgelegten Ansteuerschema der zweiten LED 1₂ . Das Ansteuerschema der dritten LED 1₃ wird so festgelegt, dass die dritte LED 1₃ einschaltet, wenn die zweite LED 1₂ basierend auf der ersten Einschaltzeit (mit der Phase PH(2)₁ und der Dauer T(2)i) ausschaltet. Bei diesem Beispiel ist eine Zeitdauer zwischen dem Ende der ersten Einschaltzeit der zweiten LED 1₂ und dem Ende des zweiten Zeitrahmens TF2 länger als die Gesamtdauer TON(3) der dritten LED 1₃ , die durch den Tastgrad DC(3) definiert ist, das heißt, PH(2)₁ + T(2)₁ + TON(3) < T_PWM. In diesem Fall umfasst das Ansteuerschema der dritten LED 1₃ nur eine erste Einschaltzeit, wobei die Phase PH(3)₁ der ersten Einschaltzeit gegeben ist durch das Ende der ersten Einschaltzeit der zweiten LED 1₂ , das heißt, PH(3)i = PH(2)₁ + T(2)i. Außerdem ist die Dauer von T(3)i der ersten Einschaltzeit gegeben durch die Gesamtdauer TON(3), die durch den Duty Cycle DC(3) definiert ist, das heißt, T(3)i = TON(3).
7D veranschaulicht das Erzeugen der Ansteuerschemas der vierten LED 1₄ und der n-ten LED 1_n . Bei diesem Beispiel umfasst das Ansteuerschema der vierten LED 1₄ nur eine erste Einschaltzeit mit einer ersten Dauer T(4)i, die gegeben ist, durch die Gesamtdauer TON(4), die durch den Tastgrad DC(4) definiert ist, und einer Phase PH(4)i, die gegeben ist, durch das Ende der ersten Dauer T(3)i der dritten LED 1₃ . Die Einschaltzeit der n-ten LED wird wieder in zwei Einschaltzeiten aufgeteilt, eine erste Einschaltzeit T(n)i zu Beginn eines dritten Zeitrahmens TF3 und eine zweite Einschaltzeit mit einer Dauer T(n)₂ zwischen der Einschaltzeit der vierten LED 1₄ und dem Ende des zweiten Zeitrahmen TF2.
8 zeigt ein Flussdiagramm, das das anhand eines speziellen Beispiels in den 7A bis 7D erläuterte Verfahren in allgemeinerer Weise veranschaulicht. Genauer, 8 veranschaulicht das Festlegen der Ansteuerschemas von mehreren LEDs nacheinander. Zu Beginn des Prozesses wird eine Zählervariable i auf einen vordefinierten Wert gesetzt, wobei bei diesem Beispiel der vordefinierte Wert 1 ist (vgl. Block 201). Wenn die Zahlenvariable 1 ist (vgl. Block 202) geht die Verarbeitung weiter zu Block 203, in dem das Ansteuerschema der ersten LED festgelegt wird. Die Verarbeitung in Block 203 entspricht der anhand von 7A erläuterten Verarbeitung. Wenn sich die Zählervariable von Null unterscheidet, das heißt, wenn das Ansteuerschema das festgelegt werden soll, nicht das Ansteuerschema der ersten LED ist, geht die Verarbeitung weiter zu Block 204. In diesem Block wird ermittelt, ob die Gesamtzeit TON(i), die durch den Duty Cycle DC(i) der jeweiligen LED 1_i festgelegt ist, geringer ist als eine Zeitdauer zwischen einem Ende der ersten Einschaltzeitdauer T(i)₁ der vorangehenden LED 1_i-1 und dem Ende des Ansteuerzyklus. Wenn ja, geht die Verarbeitung weiter zu Block 205, in dem die Einschaltzeit der LED 1_i in eine erste Einschaltzeit mit einer ersten Phase PH(i)₁ und einer Dauer T(i)₁ und eine zweite Einschaltzeit mit einer zweiten Phase PH(i)₂ und einer zweiten Dauer T(i)₂ aufgeteilt wird. Diese Verarbeitung ist in Übereinstimmung mit dem in 7B gezeigten Beispiel. Wenn die Zeitdauer zwischen einem Ende der Einschaltzeitdauer T(i-1)₁ der vorangehenden LED 1_i-1 und dem Ende des jeweiligen Zeitrahmens kürzer ist als die Gesamt-Einschaltzeitdauer TON(i) der LED 1_i geht die Verarbeitung weiter zu Block 206, in dem das Ansteuerschema der LED 1_i festgelegt wird, sodass sie nur eine erste Einschaltzeit mit einer ersten Dauer T(i)₁ und einer ersten Phase PH(i)₁ umfasst. Dies ist in Übereinstimmung mit dem in 7C dargestellten Beispiel.
Es sei erwähnt, dass bei Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens ein Ansteuerschema für jede der mehreren LEDs in der LED-Anordnung ermittelt werden kann, sogar für solche LEDs, die einen Tastgrad von Null haben. Das Ansteuerschema einer LED mit einem Tastgrad von Null umfasst eine erste Phase und eine erste Einschaltzeitdauer von Null. Es ist allerdings auch möglich, das Verfahren nur auf solche LEDs anzuwenden, die einen Tastgrad größer als Null haben.
Das anhand der 7A-7C und 8 beschriebene Verfahren ist nur eine von mehreren Möglichkeiten, die Einschaltzeitdauern von mehreren LEDs über mehrere Zeitrahmen TF1-TF3 zu verteilen, wobei die Anzahl der Zeitrahmen int(DC_AVG·n) oder int(DC_AVG·n)+1 ist, abhängig davon ob DC_AVG·n eine ganze Zahl ist oder nicht. Bei den oben beschriebenen Verfahren ist der Gesamtstrom I_TOT in jedem Ansteuerzyklus im Wesentlichen gegeben durch den durchschnittlichen Gesamtstrom, der durch Gleichung (3) definiert ist, weil, wie oben beschrieben, der Gesamtstrom I_TOT um weniger als einmal I_LED von diesem durchschnittlichen Strom I_{TOT_AVG} abweicht. Wie oben ausgeführt kann einer neuer Satz von Ansteuerschemas vor jedem Ansteuerzyklus oder vor einer Sequenz von mehreren Ansteuerzyklen erhalten werden. Eine Aktualisierung des Ansteuerschemas kann dazu führen, dass sich der Gesamtstrom I_TOT ändert. Genauer, der Gesamtstrom ändert sich, wenn der Durchschnitt der Tastgrade, die dazu verwendet werden, die Ansteuerschemas vor der Aktualisierung festzulegen, sich von dem Durchschnitt der Tastgrade unterscheidet, die dazu verwendet werden, die Ansteuerschemas nach der Aktualisierung festzulegen. Grundsätzlich ist eine Änderung ΔI_TOT des Gesamtstroms I_TOT annäherungsweise gegeben durch $Δ I_{T O T} = Δ D C_{A V G} \cdot n \cdot I_{L E D}$
wobei ΔDC_AVG die Änderung des durchschnittlichen Tastgrads bezeichnet. In vielen Beleuchtungsanwendungen, die mehrere PWM angesteuerte LEDs umfassen, ändert sich der Tastgrad D_AVG langsam, sodass die Änderung ΔI_TOT des Gesamtstroms I_TOT im Hinblick auf EMI oder ähnliches moderat und akzeptabel ist.
Der durch das oben erläuterte Verfahren erhaltene Satz von Ansteuerschemas wird nachfolgend als erster Satz von Ansteuerschemas bezeichnet. Gemäß einem Beispiel werden basierend auf demselben Satz von Tastgraden der erste Satz von Ansteuerschemas und ein zweiter Satz von Ansteuerschemas ermittelt, wobei die mehreren LEDs 1₁-1_n gemäß dem zweiten Satz von Ansteuerschemas in einem ersten einer vorgegebenen Anzahl von Ansteuerzyklen und gemäß dem ersten Satz von Ansteuerschemas in den übrigen der vorgegebenen Anzahl von Ansteuerzyklen angesteuert werden. Gemäß einem Beispiel ist die vorgegebene Anzahl von Ansteuerzyklen gegeben durch 2^k, wobei k ausgewählt ist aus zwischen 1 und 4.
Jedes der Ansteuerschemas des zweiten Satzes ist einer jeweiligen der mehreren LEDs 1₁-1_n zugeordnet und ist abhängig von dem Duty Cycle DC(1)-DC(n), der der jeweiligen der mehreren LEDs 1₁-1₂ zugeordnet ist. Außerdem sind wenigstens einige der Ansteuerschemas des zweiten Satzes abhängig von einer Differenz zwischen einem durchschnittlichen Tastgrad des Satzes von Tastgraden und einem durchschnittlichen Tastgrad des Satzes von vorangehenden Tastgraden. „Der Satz von vorangehenden Tastgraden“ ist der Satz von Tastgraden, der dazu verwendet wird, die LEDs in dem Ansteuerzyklus anzusteuern, der vor dem ersten Ansteuerzyklus auftritt. Der durchschnittliche Tastgrad des vorangehenden Satzes von Tastgraden ist Null, wenn der erste Tastgrad ein allererster Tastgrad nach einem Hochfahren des Systems ist.
Wie oben ausgeführt kann eine Differenz größer als Null zwischen dem durchschnittlichen Tastgrad in zwei aufeinander folgenden Ansteuerzyklen eine Stufe im Gesamtstrom I_TOT zwischen den zwei Ansteuerzyklen erzeugen. Gemäß einem Beispiel wird der zweite Satz von Ansteuerschemas so ermittelt, dass zu Beginn des ersten Ansteuerzyklus der Gesamtstrom I_TOT von dem Strompegel am Ende des vorangehenden Ansteuerzyklus auf einen Strompegel, der abhängig ist von dem durchschnittlichen Tastgrad in dem ersten Ansteuerzyklus, zunehmend ansteigt oder abnimmt.
9 veranschaulicht schematisch das Ansteuern der mehreren LEDs auf diese Weise. Genauer, 9 veranschaulicht den Gesamtstrom I_TOT beim Ansteuern der mehreren LEDs (a) im vorangehenden Ansteuerzyklus basierend auf einem ersten Satz von Ansteuerschemas der ermittelt wurde basierend auf einem ersten Satz von Tastgraden mit einem durchschnittlichen Tastgrad DC_AVG-1 , (b) in einem ersten Ansteuerzyklus von mehreren aufeinander folgenden Ansteuerzyklen basierend auf einem zweiten Satz von Ansteuerschemas, die erhalten wurden basierend auf einem zweiten Satz von Tastgraden mit einem durchschnittlichen Tastgrad DC_AVG , und (c) in weiteren Ansteuerzyklen basierend auf einem ersten Satz von Ansteuerschemas, die erhalten wurden basierend auf dem zweiten Satz von Tastgraden. Der durchschnittliche Tastgrad DC_AVG-1 im vorangehenden Ansteuerzyklus wird nachfolgend als vorangehender durchschnittlicher Tastgrad bezeichnet, und der durchschnittliche Tastgrad DC_AVG in den mehreren aufeinander folgenden Ansteuerzyklen wird nachfolgend als momentaner durchschnittlicher Tastgrad bezeichnet. Bei dem in 9 gezeigten Beispiel ist der vorangehende durchschnittliche Tastgrad DC_AVG-1 geringer als der momentane durchschnittliche Tastgrad DC_AVG , so dass der zweite Satz von Ansteuerschemas eine Stromrampe des Gesamtstroms I_TOT zu Beginn des ersten Ansteuerzyklus bewirkt. Diese Stromrampe bewirkt, dass der Gesamtstrom I_TOT in Stufen ansteigt. Die Höhe einer Stufe kann einem Strom I_LED einer einzelnen LED entsprechen oder kann ein Vielfaches von I_LED sein, das heißt, zu Beginn des ersten Ansteuerzyklus nimmt die Anzahl der LEDs, die zum selben Zeitpunkt eingeschaltet sind, in Stufen von eins oder von mehr als eins zu.
Die Höhe der einzelnen Stufen und eine Zeitdifferenz ΔT zwischen den einzelnen Stufen kann abhängig von der Differenz der durchschnittlichen Tastgrade eingestellt werden. Gemäß einem Beispiel nimmt die Zeitdifferenz ΔT ab und/oder nimmt die Höhe einer Stufe zu, wenn die Differenz der durchschnittlichen Tastgrade zunimmt. Bezugnehmend auf 9 beginnt die Rampe bei einem Pegel, der gegeben ist, durch den Strompegel am Ende des vorangehenden Ansteuerzyklus.
10 veranschaulicht schematisch ein Beispiel zum Erhalten eines zweiten Satzes von Ansteuerschemas, der eine Form des Gesamtstroms I_TOT bewirkt, wie sie in dem ersten Zyklus in 9 dargestellt ist. Wie bei dem zuvor anhand der 7A-7D, erläuterten Beispiel umfasst das Verfahren das Definieren mehrerer Zeitrahmen und das Verteilen der Einschaltzeitdauern TON(i), die durch die Tastgrade DC(i) definiert sind, auf die einzelnen Zeitrahmen. Bei diesem Beispiel umfassen die Zeitrahmen mehrere Rampen-Zeitrahmen TFR1-TFR6 von unterschiedlicher Länge und mehrere weitere Zeitrahmen TF1-TF8 derselben Länge TQ. 10 zeigt das Ergebnis des Verteilens der Einschaltzeiten TON(1)-TON(n) von n = 10 LEDs auf diese Zeitrahmen. Die Rampen-Zeitrahmen TFR1-TFR6 haben eine maximale Länge von TR, welches die Dauer der Rampenphase zu Beginn des ersten Ansteuerzyklus ist. Das Verteilen der Einschaltzeiten TON(1)-TON(n) auf die Zeitrahmen beginnt gemäß einem Beispiel mit dem Verteilen der Einschaltzeitdauern auf die Rampen-Zeitrahmen TFR1-TFR6.
Gemäß einem Beispiel werden die Gesamt-Einschaltzeiten TON(1)-TON(n) entsprechend ihrer Länge geordnet und Teile T(1)₃-T(7)₃ der längsten Einschaltzeitdauern TON(1)-TON(n) werden auf die Rampen-Zeitrahmen TFR1-TFR6 abgebildet. Dies ist allerdings nur ein Beispiel (wie anhand des Rampen-Zeitrahmens TFR1 ersichtlich ist).
Gemäß einem Beispiel wird nur ein Stück einer jeweiligen der mehreren Einschaltzeitdauern TON(1)-TON(n) auf die Rampen-Zeitrahmen TFR1-TFRn abgebildet. Bei dem in 10 gezeigten Beispiel wurden Zeitstücke der Einschaltzeitdauern TON(1)-TON(7) auf die Rampen-Zeitrahmen TFR1-TFRn abgebildet. Diese Zeitstücke sind bei dem in 10 gezeigten Beispiel als T(1)₃-T(7)₃ bezeichnet.
Nach Verteilen dieser Einschaltzeitdauern T(1)₃-T(7)₃ auf die Rampen-Zeitrahmen TFR1-TFR6 verbleiben Rest-Einschaltzeitdauern TON(i)_RES, wobei TON(i)_RES = TON(i) - T(i)₃. Diese Rest-Einschaltzeitdauern und die Gesamt-Einschaltzeitdauern solcher LEDs, die nicht in den Rampen-Zeitrahmen berücksichtigt wurden, werden in derselben Weise, wie anhand der 7A-/D und 8 erläutert wurde, auf die Zeitrahmen TF1-TF8 aufgeteilt.
9 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem der durchschnittliche Tastgrad zunimmt, sodass der zweite Satz von Ansteuerschemas derart ist, dass zu Beginn des ersten Ansteuerzyklus eine steigende Rampe auftritt. 11 zeigt ein weitere Beispiel. Bei diesem Beispiel nimmt der durchschnittliche Tastgrad ab, sodass die Ansteuerschemas des zweiten Satzes so erzeugt werden, dass zu Beginn des ersten Ansteuerzyklus eine fallende Rampe auftritt. Das Erzeugen der Ansteuerschemas des zweiten Satzes ist in 12 graphisch veranschaulicht. Wie bei dem in 10 gezeigten Beispiel umfasst das Erzeugen der Ansteuerschemas des zweiten Satzes das Verteilen der Gesamt-Zeitdauern, die den einzelnen LEDs zugeordnet sind, auf Rampen-Zeitrahmen TFR1-TFR6 mit variierender Länge und weitere Zeitrahmen TF1-TF3 derselben Länge.
Das oben beschriebene Verfahren zum Ansteuern mehrerer LEDs kann durch eine Ansteuerschaltung, wie sie in 1 dargestellt ist, realisiert werden, das heißt, eine Ansteuerschaltung, die eine Leistungsversorgung 3, mehrere Stromquellen 2₁-2_n , die jeweils in Reihe zu einer von mehreren LEDs 1₁-1_n geschaltet sind, und den Controller 4 umfasst. Der Controller 4 kann die Tastgradinformation DC(1)-DC(n) erhalten und den Strom durch jede LED 1_1-1_n durch Steuern der jeweiligen Stromquelle 2₁-2_n steuern. Der Controller kann als Mikrocontroller realisiert sein und ist dazu ausgebildet, die Ansteuerschemas der einzelnen LEDs 1_1-1_n basierend auf der erhaltenen Tastgradinformation DC(1)-DC(n) zu erzeugen. Die Tastgradinformation DC(1)-DC(n) kann durch eine zentrale Steuereinheit (nicht dargestellt) bereitgestellt werden, die die Lichtintensität der einzelnen LEDs 1₁-1_n festlegt.
1 zeigt nur ein Schaltbild der LED-Anordnung. Gemäß einem Beispiel sind die LEDs als Matrix von beispielsweise 32 x 32 (=1024) LEDs angeordnet.
Während die Erfindung anhand veranschaulichender Beispiel beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht einschränkend sein. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden Beispiele, ebenso wie andere Beispiele der Erfindung sind für Fachleute anhand der Beschreibung offensichtlich. Die beigefügten Ansprüche sollen daher beliebige solcher Modifikationen oder Beispiele umfassen.

Claims

Verfahren, das ausweist: Festlegen eines ersten Satzes von Ansteuerschemas basierend auf mehreren Tastgraden (DC(1)-DC(n)), die jeweils einer jeweiligen von mehreren LEDs zugeordnet sind, derart, dass jedes Ansteuerschema einer jeweiligen der mehreren LEDs (1₁-1_n) zugeordnet ist und abhängig ist von dem der jeweiligen der mehreren LEDs (1₁-1_n) zugeordneten Tastgrad (DC(1)-DC(n)); und Ansteuern jeder der mehreren LEDs(1₁-1_n) in wenigstens einem Ansteuerzyklus (T_PWM) gemäß dem zugeordneten Ansteuerschema des ersten Satzes, wobei jedes der mehreren Ansteuerschemas eine oder mehrere Einschaltzeiten mit jeweils einer Phase (PH(1)₁-PH(n)₂) und einer Dauer (T(1)₁-T(n)₂) umfasst, wobei das Ansteuern jeder der mehreren LEDs (1₁-1_n) gemäß dem zugeordneten Ansteuerschema das Ansteuern jeder der mehreren LEDs (1₁-1_n) in einem Ein-Zustand oder einem Aus-Zustand abhängig von dem jeweiligen Ansteuerschema aufweist, und wobei das Festlegen des Ansteuerschemas wenigstens einer der mehreren LEDs (1₁-1_n) das Festlegen des Ansteuerschemas abhängig von dem Ansteuerschema einer anderen der mehreren LEDs (1₁-1_n) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Festlegen des Ansteuerschemas des ersten Satzes das Festlegen des Ansteuerschemas derart aufweist, dass in dem wenigstens einen Ansteuerzyklus (T_PWM) wenigstens eine vorgegebene Anzahl von LEDs gleichzeitig während des Ansteuerzyklus (T_PWM) im Ein-Zustand angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die vorgegebenen Anzahl von LEDs int(DC_AVG·n) ist, wobei DC_AVG ein durchschnittlicher Tastgrad der mehreren LEDs (1₁-1_n) ist, n die Anzahl der mehreren LEDs (1₁-1_n) ist, und int(DC_AVG·n) der ganzzahlige Wert von DC_AVG·n.
Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Ansteuern der mehreren LEDs (1₁-1_n) gemäß dem Ansteuerschema des ersten Satzes in dem wenigstens einen Ansteuerzyklus aufweist: Ansteuern der mehreren LEDs (1₁-1_n) gemäß dem Ansteuerschema des ersten Satzes in einer vorgegebenen Anzahl von aufeinander folgenden Ansteuerzyklen.
Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Festlegen des Ansteuerschemas wenigstens einer der mehreren LEDs (1₁-1_n) abhängig von einem Ansteuerschema einer weiteren der mehreren LEDs (1₁-1_n) aufweist, das Ansteuerschema von n-1 LEDs abhängig von einem Ansteuerschema einer weiteren der mehreren LEDs festzulegen, wobei n entweder die Anzahl der mehreren LEDs (1₁-1_n) ist oder die Anzahl der LEDs ist, die einen von Null verschiedenen Tastgrad haben.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Festlegen des Ansteuerschemas der n-1 LEDs (1₂-1_n) abhängig von dem Ansteuerschema einer weiteren der mehreren LEDs (1₁-1_n) aufweist: Definieren einer Reihenfolge der mehreren LEDs derart, dass jede der n-1 LEDs eine vorangehende LED in der Reihenfolge der LEDs hat; Setzen eines Ansteuerschemas einer ersten LED (1₁) in der Reihenfolge der LEDs, wobei die erste LED (1₁) sich von jeder der n-1 LEDs (1₂-1_n) unterscheidet; und Festlegen des Ansteuerschemas jeder der n-1 LEDs (1₂-1_n) abhängig von dem Ansteuerschema der jeweiligen vorangehenden LED in der Reihenfolge der LEDs.
Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Festlegen jedes Ansteuerschemas derart, dass es abhängig ist von dem Tastgrad, der der jeweiligen der mehreren LEDs (1₁-1_n) zugeordnet ist, aufweist: Festlegen jedes Ansteuerschemas derart, dass eine Gesamtdauer der einen oder mehreren Einschaltzeiten, die dem Ansteuerschema zugeordnet sind, gegeben ist durch den jeweiligen Tastgrad multipliziert mit einer Dauer des wenigstens einen Ansteuerzyklus.
Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: Festlegen eines zweiten Satzes von Ansteuerschemas basierend auf den mehreren Tastgraden derart, dass jedes Ansteuerschema einer jeweiligen der mehreren LEDs zugeordnet ist und abhängig ist von dem Tastgrad, der der jeweiligen der mehreren LEDs zugeordnet ist; Ansteuern der mehreren LEDs basierend auf dem Ansteuerschema des zweiten Satzes in einem ersten Ansteuerzyklus eines Satzes von mehreren aufeinander folgenden Ansteuerzyklen; und Ansteuern der mehreren LEDs basierend auf den Ansteuerschemas des ersten Satzes in den übrigen der mehreren aufeinander folgenden Ansteuerzyklen, wobei wenigstens einige der Ansteuerschemas des zweiten Satzes weiterhin abhängig von einer Differenz zwischen einem Durchschnitt der mehreren Tastgrade und einem Durchschnitt der mehreren Tastgrade in einem dem ersten Ansteuerzyklus vorangehenden Ansteuerzyklus ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die mehreren Ansteuerzyklen zwischen 2 und 16 Ansteuerzyklen umfassen.
Ansteuerschaltung, wobei die Ansteuerschaltung dazu ausgebildet ist: einen ersten Satz von Ansteuerschemas basierend auf mehreren Tastgraden (DC(1)-DC(n)), die jeweils einer jeweiligen von mehreren LEDs zugeordnet sind, derart festzulegen, dass jedes Ansteuerschema einer jeweiligen der mehreren LEDs (1₁-1_n) zugeordnet ist und abhängig ist von dem der jeweiligen der mehreren LEDs (1₁-1_n) zugeordneten Tastgrad (DC(1)-DC(n)); und jede der mehreren LEDs(1₁-1_n) in wenigstens einem Ansteuerzyklus (T_PWM) gemäß dem zugeordneten Ansteuerschema des ersten Satzes anzusteuern, wobei jedes der mehreren Ansteuerschemas eine oder mehrere Einschaltzeiten mit jeweils einer Phase (PH(1)₁-PH(n)₂) und einer Dauer (T(1)₁-T(n)₂) umfasst, wobei das Ansteuern jeder der mehreren LEDs (1₁-1_n) gemäß dem zugeordneten Ansteuerschemas das Ansteuern jeder der mehreren LEDs (1₁-1_n) in einem Ein-Zustand oder einem Aus-Zustand abhängig von dem jeweiligen Ansteuerschema aufweist, und wobei das Festlegen des Ansteuerschemas wenigstens einer der mehreren LEDs (1₁-1_n) das Festlegen des Ansteuerschemas abhängig von dem Ansteuerschema einer anderen der mehreren LEDs (1₁-1_n) aufweist.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 10, die aufweist: eine Leistungsversorgung (3); mehrere Stromquellen (2₁-2_n), die jeweils in Reihe zu einer der mehreren LEDs (1₁-1_n) geschaltet sind; und einen Controller (4), der dazu ausgebildet ist, die mehreren Tastgrade (DC(1)-DC(n)) zu erhalten, den ersten Satz von Ansteuerschemas basierend auf den mehreren Tastgraden (DC(1)-DC(n)) festzulegen und die Stromquellen (2₁-2_n) basierend auf dem ersten Satz von Ansteuerschemas anzusteuern, um die mehreren LEDs basierend auf dem ersten Satz von Ansteuerschemas anzusteuern.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Ansteuerschaltung dazu ausgebildet ist, die Ansteuerschemas so festzulegen, dass in dem wenigstens einen Ansteuerzyklus (T_PWM) wenigstens eine vorgegebene Anzahl von LEDs zur selben Zeit während des Ansteuerzyklus (T_PWM) im Ein-Zustand sind.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 12, wobei die vorgegebene Anzahl von LEDs int(DC_AVG·n) ist, wobei DC_AVG ein durchschnittlicher Tastgrad der mehreren LEDs (1₁-1_n) ist, n die Anzahl der mehreren LEDs (1₁-1_n) ist, und int(DC_AVG·n) der ganzzahlige Wert von DC_AVG·n.
Ansteuerschaltung nach einem beliebigen der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Ansteuerschaltung dazu ausgebildet ist, die mehreren LEDs (1₁-1_n) gemäß dem Ansteuerschema des ersten Satzes in einer vorgegebenen Anzahl von aufeinander folgenden Ansteuerzyklen anzusteuern.
Ansteuerschaltung nach einem beliebigen der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Ansteuerschaltung dazu ausgebildet ist, die Ansteuerschemas von n-1 LEDs abhängig von einem Ansteuerschema einer weiteren der mehreren LEDs festzulegen, wobei n entweder die Anzahl der mehreren LEDs (1₁-1_n) oder die Anzahl der LEDs mit einem von Null unterschiedlichen Tastgrad ist.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 15, wobei die Ansteuerschaltung dazu ausgebildet ist, die Ansteuerschemas der n-1 LEDs (1₂-1_n) abhängig von einem Ansteuerschema einer weiteren der mehreren LEDs (1₁-1_n) festzulegen durch: Definieren einer Reihenfolge der mehreren LEDs derart, dass jede der n- LEDs einer vorangehende LED in der Reihenfolge der LEDs hat; Setzen eines Ansteuerschemas einer ersten LED (1₁) in der Reihenfolge der LEDs, wobei die erste LED (1₁) sich von jeder der n-1 LEDs (1₂-1_n) unterscheidet; und Festlegen des Ansteuerschemas jeder der n-1 LEDs (1₂-1_n) abhängig von dem Ansteuerschema der jeweiligen vorangehenden LED in der Reihenfolge der LEDs