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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Beleuchtungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug sowie eine entsprechende Beleuchtungsvorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind Beleuchtungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt, welche eine Vielzahl von Leuchteinheiten umfassen, die an einem Kommunikationsbus, wie z.B. einem LIN-Bus (LIN = Local Interconnect Network), angeschlossen sind. Mittels einer Steuereinheit der Beleuchtungsvorrichtung werden dabei Nachrichten auf den LIN-Bus gegeben, welche die Betriebsparameter der Leuchteinheiten verändern. Oftmals werden solche Beleuchtungsvorrichtungen im Innenraum eines Kraftfahrzeugs verbaut, um unterschiedliche Lichtinszenierungen durch die Leuchteinheiten zu erzeugen.
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In Beleuchtungsvorrichtungen vom obigen Typ werden die Nachrichten mit einer vorgegebenen Rate auf den Kommunikationsbus gegeben. Mit einer Nachricht können dabei nur Betriebsparameter einer einzelnen Leuchteinheit festgelegt werden. Demzufolge wurden herkömmlicherweise mit einer Nachricht immer nur die Betriebsparameter einer einzelnen, in der Nachricht spezifizierten Leuchteinheit verändert. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass eine gewünschte gleichzeitige Änderung der Betriebsparameter von mehreren Leuchteinheiten mit einer Zeitverzögerung verbunden ist, da entsprechende Nachrichten durch das Steuergerät aufeinander folgend auf den Kommunikationsbus gegeben werden. Demzufolge nimmt der Benutzer unter Umständen eine unerwünschte Zeitverzögerung beim Umschalten der Leuchteinheiten wahr.
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Um obiges Problem zu lösen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, vordefinierte Gruppen von Leuchteinheiten in der Steuereinheit der Beleuchtungsvorrichtung festzulegen, wobei jede Nachricht, die auf den Kommunikationsbus gegeben wird, einer Gruppe zugewiesen ist und identische Betriebsparameter für jede Leuchteinheit der Gruppe enthält. Auf diese Weise können Zeitverzögerungen beim Umschalten von Leuchteinheiten vermieden werden. Durch die Festlegung der vordefinierten Gruppen ist jedoch immer vorgegeben, welche Leuchteinheiten gleichzeitig ihr Aussehen bzw. Verhalten ändern. Dies schränkt die Möglichkeiten zur Erzeugung dynamischer Lichtinszenierungen ein.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Betrieb einer Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, mit dem eine flexible Ansteuerung der Leuchteinheiten der Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betrieb einer Beleuchtungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug. Je nach Ausgestaltung kann es sich bei der Beleuchtungsvorrichtung um eine Innenraumbeleuchtung, wie z.B. eine ambiente Innenraumbeleuchtung, oder ggf. auch um eine Außenbeleuchtung an der Außenseite des Kraftfahrzeugs handeln. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Mehrzahl von Leuchteinheiten, die an einem Kommunikationsbus im Kraftfahrzeug angeschlossen sind und über den Kommunikationsbus aufeinander folgend Nachrichten von einer Steuereinheit empfangen. Die Leuchteinheiten der Mehrzahl von Leuchteinheiten sind in mehrere Gruppen aus jeweils einer oder mehreren Leuchteinheiten aufgeteilt und jeder Nachricht ist eine Gruppe zugeordnet. Dabei können Leuchteinheiten ggf. auch mehreren unterschiedlichen Gruppen zugewiesen sein. Vorzugsweise sind die Gruppen jedoch disjunkt, so dass jede Leuchteinheit genau einer Gruppe zugewiesen ist.
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Jede über den Kommunikationsbus übertragene Nachricht spezifiziert einen oder mehrere Betriebsparameter (d.h. entsprechende Betriebsparameterwerte) für eine einzelne Leuchteinheit und eine jeweilige Leuchteinheit, die in der zugeordneten Gruppe einer empfangenen Nachricht ist, führt ihren Betrieb basierend auf dem oder den Betriebsparametern aus der empfangenen Nachricht durch, d.h. die jeweilige Leuchteinheit verwendet für ihren Betrieb zumindest einen Teil der Betriebsparameter aus der Nachricht. Alle Leuchteinheiten, die nicht zu der Gruppe der empfangenen Nachricht gehören, ignorieren die Betriebsparameter in der Nachricht und setzen den Betrieb basierend auf den aktuell eingestellten Betriebsparametern fort.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit die Aufteilung der Mehrzahl von Leuchteinheiten in Gruppen zumindest einmal während des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung verändert. Auf diese Weise kann sehr flexibel die durch die Beleuchtungsvorrichtung generierte Lichtverteilung angepasst werden, indem Gruppenzugehörigkeiten entsprechender Leuchteinheiten verändert werden. Hierdurch werden die Möglichkeiten zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtinszenierungen deutlich erweitert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Mehrzahl von Leuchteinheiten eine oder mehrere LED-Einheiten aus jeweils einer oder mehreren LEDs. Vorzugsweise sind alle Leuchteinheiten der Mehrzahl von Leuchteinheiten LED-Einheiten. Besonders bevorzugt sind die LED-Einheiten sog. RGB-LED-Einheiten, die eine rote, grüne und blaue LED umfassen und welche durch entsprechende Ansteuerung dieser LEDs unterschiedliche Farben erzeugen können. Nichtsdestotrotz können die Leuchteinheiten auch andere Arten von Leuchteinheiten als LED-Einheiten umfassen. Zum Beispiel kann zumindest ein Teil der Leuchteinheiten auch Laserlicht-Einheiten aus jeweils einer oder mehreren Laserdioden umfassen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ersetzt eine Gruppe, die durch die Veränderung der Aufteilung der Mehrzahl von Leuchteinheiten in Gruppen modifiziert wird, die vor der Modifikation gültige Gruppe, was dadurch erreicht wird, dass die vor der Modifikation gültige Gruppe durch die Steuereinheit gelöscht wird. Auf diese Weise wird der auf der Steuereinheit vorzuhaltende Speicherplatz zur Definition der Gruppen effizient genutzt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Nachrichten durch die Steuereinheit derart ausgesendet, dass von jeder Leuchteinheit in Zeitabständen unterhalb eines Schwellwerts Nachrichten empfangen werden, denen eine Gruppe zugeordnet ist, in der die jeweilige Leuchteinheit ist. Hierdurch wird berücksichtigt, dass Leuchteinheiten oftmals in vorgegebenen Mindestzeitabständen ein Signal benötigen, da sie sich ansonsten abschalten. Demzufolge werden ggf. auch Nachrichten an Leuchteinheiten gesendet, die keine Veränderung der aktuellen Betriebsparameter bewirken, jedoch benötigt werden, damit sich die entsprechende Leuchteinheit nicht abschaltet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung steuert die Steuereinheit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung das Aussenden der Nachrichten derart, dass Nachrichten, welche die Veränderung zumindest eines Betriebsparameters zumindest einer Leuchteinheit bewirken, gegenüber solchen Nachrichten priorisiert werden, welche zu keiner Veränderung von Betriebsparametern der Leuchteinheiten führen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Umstellungen im Betrieb der Leuchteinheiten schnell sichtbar werden.
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Je nach Ausgestaltung kann die Anzahl von Betriebsparametern unterschiedliche Größen enthalten. Vorzugsweise umfasst die Anzahl von Betriebsparametern eine Zielhelligkeit, mit der eine Leuchteinheit Licht aussenden soll. Die Leuchteinheiten können somit ihre Helligkeit variieren. Vorzugsweise enthält die Anzahl von Betriebsparametern auch eine Zeitspanne, welche die Dauer des Wechsels auf die Zielhelligkeit festlegt.
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In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Anzahl von Betriebsparametern eine Zielfarbe, in der eine Leuchteinheit Licht aussenden soll, wobei die Anzahl von Betriebsparametern vorzugsweise auch eine Zeitspanne enthält, welche die Dauer des Wechsels auf die Zielfarbe festlegt. Die obigen Begriffe der Zielhelligkeit bzw. Zielfarbe bzw. Zeitspanne sind weit zu verstehen. Insbesondere können diese Größen in der entsprechenden Nachricht nicht unmittelbar durch entsprechende Helligkeits- bzw. Farb- bzw. Zeitwerte repräsentiert sein, sondern durch Größen (wie z.B. Indizes), die solchen Werten zugeordnet sind. Sollte in den obigen Ausführungsformen die durch die Nachricht angesprochene Leuchteinheit bereits auf die Zielhelligkeit bzw. die Zielfarbe der empfangenen Nachricht eingestellt sein, werden die entsprechenden Zeitdauern des Helligkeits- bzw. Farbwechsels in der Leuchteinheit nicht beachtet.
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Der im erfindungsgemäßen Verfahren genutzte Kommunikationsbus zum Übertragen der Nachrichten kann auf verschiedenen Technologien beruhen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um den an sich bekannten LIN-Bus.
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Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche eine Mehrzahl von Leuchteinheiten umfasst, die an einem Kommunikationsbus angeschlossen sind, der im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug verbaut ist. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Steuereinheit, die im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung aufeinander folgend Nachrichten aussendet, die über den Kommunikationsbus von den Leuchteinheiten der Mehrzahl von Leuchteinheiten empfangen werden. Im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung sind die Leuchteinheiten der Mehrzahl von Leuchteinheiten in mehrere Gruppen aus jeweils einer oder mehreren Leuchteinheiten aufgeteilt und jeder Nachricht ist eine Gruppe zugeordnet. Jede Nachricht spezifiziert dabei einen oder mehrere Betriebsparameter und eine Leuchteinheit, die in der zugeordneten Gruppe einer empfangenen Nachricht ist, führt ihren Betrieb basierend auf dem oder den Betriebsparametern aus der empfangenen Nachricht durch. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinheit derart ausgestaltet ist, dass sie die Aufteilung der Mehrzahl von Leuchteinheiten in Gruppen zumindest einmal während des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung verändert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung zur Durchführung einer oder mehrerer bevorzugter Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug, welches eine oder mehrere Beleuchtungsvorrichtungen gemäß der Erfindung bzw. gemäß einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung umfasst.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtu ngsvorrichtu ng;
- 2 eine schematische Darstellung einer Nachricht, die in der Beleuchtungsvorrichtung der 1 von der Steuereinheit auf den Kommunikationsbus gegeben wird; und
- 3 eine schematische Darstellung, welche beispielhaft die erfindungsgemäße Veränderung der Aufteilung von Leuchteinheiten in Gruppen verdeutlicht.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand einer Beleuchtungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug beschrieben, welche als Leuchteinheiten eine Vielzahl von LED-Einheiten umfasst. Vorzugsweise handelt es sich bei der Beleuchtungsvorrichtung um eine ambiente Innenraumbeleuchtung. Die LED-Einheiten sind in der schematischen Darstellung der 1 mit LE1, LE2, ..., LE26 bezeichnet. Mit anderen Worten enthält die Beleuchtungsvorrichtung 26 LED-Einheiten. Diese LED-Einheiten sind über einen Kommunikationsbus 2 in der Form eines LIN-Busses mit einer Steuereinheit bzw. einem Steuergerät 1 verbunden. Durch die Verwendung des LIN-Busses können technisch bedingt nicht mehr als 26 Leuchteinheiten in der Beleuchtungsvorrichtung betrieben werden. In der hier beschriebenen Ausführungsform handelt es sich bei den LED-Einheiten um RGB-LED-Einheiten, welche eine rote, grüne und blaue LED enthalten und durch entsprechende Farbmischung dieser LEDs unterschiedliche Farben generieren können. Darüber hinaus kann die Helligkeit der LEDs und damit die Gesamthelligkeit der RGB-LED-Einheiten variiert werden.
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Die LED-Einheiten LE1 bis LE26 werden über Nachrichten ME (siehe 2) angesteuert, die in regelmäßigen Zeitabständen (z.B. 10 ms), d.h. mit einer vorgegebenen Aktualisierungsrate, in der Steuereinheit 1 erzeugt und auf den LIN-Bus 2 gegeben werden, so dass alle LED-Einheiten die Nachrichten empfangen. In der hier beschriebenen Ausführungsform sind die LED-Einheiten in disjunkte Gruppen aufgeteilt, d.h. jede LED-Einheit ist eindeutig einer Gruppe aus einer oder mehreren LED-Einheiten zugeordnet. Die Aufteilung in Gruppen wird dabei von dem Steuergerät vorgenommen. Jede ausgesendete Nachricht ME ist dabei einer Gruppe zugeordnet und ermöglicht die gleichzeitige Ansteuerung aller LED-Einheiten der Gruppe unter der Vorgabe, dass die entsprechenden Betriebsparameter der jeweiligen LED-Einheiten der Gruppe in gleicher Weise geändert werden. Diejenigen LED-Einheiten, die nicht in der Gruppe der jeweiligen empfangenen Nachricht sind, ignorieren den Inhalt der Nachricht.
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2 zeigt schematisch das Format der in der Beleuchtungsvorrichtung der 1 verwendeten Nachrichten ME. Die dargestellte Nachricht ME umfasst eine Bitmaske BM, in der jeder der 26 LED-Einheiten ein Bit zugeordnet ist. Über die Bitmaske wird die Zugehörigkeit der LED-Einheiten zu der entsprechenden Gruppe festgelegt, die der Nachricht ME zugeordnet ist. Ein Bit mit dem Wert„1“ zeigt in der Reihenfolge der Nummerierung der LED-Einheiten an, dass die entsprechende LED-Einheit zu der Gruppe gehört, die mit der Nachricht ME angesprochen werden soll. In der beispielhaft in 2 dargestellten Nachricht ME gehört somit u.a. die LED-Einheit LE1 sowie die LED-Einheit LE26 zu der entsprechenden Gruppe.
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Die Nachricht ME enthält die weiteren Felder F1 bis F4. Das Feld F1 gibt dabei einen Farbwert FB an, auf den eine jeweilige LED-Einheit der Gruppe bei Empfang der Nachricht ME eingestellt werden soll. Demgegenüber spezifiziert das Feld F2 einen Helligkeitswert HE, auf den eine jeweilige LED-Einheit der Gruppe eingestellt werden soll. Durch das Feld F3 wird die Dauer TFB des Wechsels auf die Zielfarbe FB für eine jeweilige LED-Einheit der Gruppe festgelegt. Sollte die LED-Einheit bereits auf die Zielfarbe eingestellt sein, wird dieser Parameter nicht weiterverarbeitet, da die LED-Einheit keinen Farbwechsel vollziehen muss. Durch das Feld F4 wird die Dauer THE des Wechsels auf die Zielhelligkeit HE für eine jeweilige LED-Einheit der Gruppe angegeben. Sollte die LED-Einheit bereits die Zielhelligkeit aufweisen, wird dieser Wert von der LED-Einheit nicht berücksichtigt, da die Zielhelligkeit bereits eingestellt ist.
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Herkömmlicherweise ist in dem Steuergerät 1 die Aufteilung der LED-Einheiten in Gruppen statisch vorgegeben und kann während des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung nicht verändert werden. Demzufolge sind die Möglichkeiten von dynamischen Farbwechseln begrenzt, da mit entsprechenden Nachrichten immer nur fest vorgegebene Gruppen von LED-Einheiten ihre Betriebsparameter verändert können.
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Um die Möglichkeiten von unterschiedlichen Lichtinszenierungen zu erweitern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Gruppierung der LED-Einheiten dynamisch während des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung mittels des Steuergeräts 1 zu verändern. Beispielhaft ist in 3 eine solche dynamische Gruppierung für die Beleuchtungsvorrichtung der 1 angedeutet. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist dabei die Gruppierung nur für einen Teil der LED-Einheiten, nämlich für die LED-Einheiten LE1 bis LE8, angedeutet. Zunächst ist durch das Steuergerät 1 die Gruppierung derart festgelegt, dass die LED-Einheiten LE1, LE2, LE7 und LE8 eine Gruppe G1, die LED-Einheiten LE2, LE3 und LE5 eine Gruppe G2 und die einzelne LED-Einheit LE6 eine Gruppe G3 bildet. Die jeweiligen LED-Einheiten einer Gruppe werden immer durch zur Gruppe gehörige Nachrichten angesprochen und können somit nur gemeinsam ihre Betriebsparameter ändern. Die Zugehörigkeit der LED-Einheiten zu einer Gruppe wird über das Bitmuster BM der Nachricht spezifiziert. Für alle LED-Einheiten, die nicht in der Gruppe der entsprechenden Nachricht gemäß dem Bitmuster BM sind, ist diese Nachricht nicht relevant. Die Nachricht wird deshalb in diesen LED-Einheiten nicht weiterverarbeitet.
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Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist es erwünscht, dass die LED-Einheiten anders gruppiert werden, d.h. es sollen andere Kombinationen von LED-Einheiten mit den gleichen Betriebsparametern angesteuert werden. In dem Steuergerät 1 ist dabei ein Algorithmus hinterlegt, der in Abhängigkeit von bestimmten Ereignissen, wie z.B. einer vom Fahrer vorgenommenen Bedienaktion zum Wechseln eines Lichtszenarios, die entsprechende Gruppierung der Leuchteinheiten dynamisch anpasst. In 3 ist beispielhaft eine Umgruppierung von LED-Einheiten durch den Pfeil AR angedeutet. In dem Steuergerät 1 wird dabei ein Wechsel der Aufteilung der Gruppen durch Veränderung der Bitmuster BM der entsprechenden Nachrichten erreicht. In dem Szenario der 3 enthält die Gruppe G1 nunmehr nur noch die LED-Einheiten LE1, LE2 und LE8. Die LED-Einheit LE7 ist in die Gruppe G2 gewandert, welche nunmehr die drei LED-Einheiten LE2, LE3 und LE7 enthält. Demgegenüber soll die LED-Einheit LE5, die ursprünglich in der Gruppe G2 enthalten war, separat von den anderen LED-Einheiten angesteuert werden, so dass eine neue Gruppe G4 mit der einzelnen LED-Einheit LE5 gebildet wird. Die Umgruppierung hat keinen Einfluss auf die LED-Einheit LE6, d.h. die LED-Einheit LE6 bleibt weiterhin in der Gruppe G3.
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Gemäß der soeben beschriebenen Ausführungsform ist nicht mehr statisch vorgegeben, welche LED-Einheiten in welcher Gruppe sind. Es ist somit nicht mehr vordefiniert, welche LED-Einheiten zu jeder Zeit gleich aussehen sollen bzw. sich gleich verhalten sollen. Für jede LED-Einheit kann stattdessen individuell Aussehen und Verhalten in einer bestimmten Situation definiert werden. Ein Algorithmus im Steuergerät gruppiert alle LED-Einheiten dynamisch zu Gruppen, denen dieselben Eigenschaften gemäß entsprechender Betriebsparameter in den Nachrichten zugeordnet werden. Soll sich z.B. der Farbwert einer LED-Einheit ändern, entscheidet der Algorithmus, ob diese LED-Einheit in ihrer bestehenden Gruppe bleiben kann oder einer bereits existierenden Gruppe mit gleichem Aussehen zugeordnet werden kann oder ob eine neue Gruppe erstellt wird, in der diese LED-Einheit einsortiert wird. Wenn die LED-Einheit einer neuen Gruppe zugeordnet wird, wird sie gleichzeitig aus der bisherigen Gruppe entfernt.
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Die in der soeben beschriebenen Ausführungsform verwendeten LED-Einheiten benötigen in der Regel nach Ablauf einer bestimmten Maximalzeit (z.B. 4 Sekunden) ein Signal, da sie sich ansonsten abschalten. Demzufolge ist die Ansteuerung der LED-Einheiten LE1 bis LE26 durch das Steuergerät 1 derart ausgestaltet, dass eine jeweilige LED-Einheit vor Ablauf dieser Maximalzeit eine Nachricht empfängt, selbst wenn die Nachricht Betriebsparameter enthält, die identisch mit den aktuellen Betriebsparametern der entsprechenden LED-Einheit sind. Um ferner sicherzustellen, dass Änderungen an Betriebsparametern einer LED-Einheit so schnell wie möglich sichtbar werden, wird durch das Steuergerät 1 eine Priorisierung von Nachrichten vorgenommen. Dabei werden Nachrichten für solche Gruppen priorisiert, in denen LED-Einheiten enthalten sind, deren Betriebsparameter durch die entsprechende Nachricht verändert werden. Mit anderen Worten haben solche Nachrichten eine höhere Priorität als Nachrichten, welche Betriebsparameter der LED-Einheiten der entsprechenden Gruppe unverändert lassen, jedoch erforderlich sind, um ein Abschalten der LED-Einheiten bei Überschreiten der obigen Maximalzeit zu vermeiden.
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Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere kann durch Variation der Aufteilung von Leuchteinheiten in Gruppen dynamisches bzw. fließendes Licht generiert werden, welches als angenehm wahrgenommen wird. Die dynamische Gruppierung von Leuchteinheiten ermöglicht zudem mehr Flexibilität in der Definition von Lichtinszenierungen, da an jeder Lichtinszenierung ggf. unterschiedliche Leuchteinheiten teilnehmen können und nicht immer die gleichen Teilmengen von Leuchteinheiten gleiches Aussehen bzw. Verhalten haben müssen. Durch geeignete Gruppierung der Leuchteinheiten kann darüber hinaus sichergestellt werden, dass bei einem manuellen Wechsel eines Lichtszenarios durch einen Benutzer keine vom Benutzer wahrnehmbare Verzögerung zwischen dem manuellen Wechsel und der tatsächlichen Umstellung der Leuchteinheiten auftritt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuereinheit
- 2
- LIN-Bus
- LE1, LE2, ..., LE26
- Leuchteinheiten
- ME
- Nachricht
- BM
- Bitmaske
- FB, HE, TFB, THE
- Betriebsparameter
- F1, F2, F3, F4
- Felder
- G1, G2, G3, G4
- Gruppen
- AR
- Pfeil
