DE102022109518A1

DE102022109518A1 - Beleuchtungsvorrichtung zur fahrzeuginnenraumbeleuchtung

Info

Publication number: DE102022109518A1
Application number: DE102022109518.5A
Authority: DE
Inventors: Josef Kiermaier; Nico Schneucker
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2023-10-26
Anticipated expiration: 2042-04-21
Also published as: DE102022109518B4; WO2023202983A1

Abstract

Die Offenbarung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (100) zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung, mit: zumindest einer dimmbaren Lichtquelle (105); einem Stromtreiber (104) zum Versorgen der zumindest einen dimmbaren Lichtquelle (105) mit einem Steuerstrom (106), mit dem die zumindest eine Lichtquelle (105) eine dem Steuerstrom (106) entsprechende Helligkeit annimmt; und einem Mikrocontroller (103), der ausgebildet ist, ansprechend auf ein Dimm-Anforderungssignal (102) einen Dimmwert (107) zum Dimmen der zumindest einen Lichtquelle (105) zu bestimmen und an den Stromtreiber (104) zu übertragen, wobei der Stromtreiber (104) ausgebildet ist, den Steuerstrom (106) zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle (105) ansprechend auf den Dimmwert (107) einzustellen, so dass die zumindest eine Lichtquelle (105) eine dem Dimmwert (107) entsprechende Helligkeit annimmt, wobei der Mikrocontroller (103) ausgebildet ist, den Dimmwert (107) als einen neuen Dimmwert (107) basierend auf einem aktuellen Dimmwert (107b) und einer Dimmwert-Änderung (107c) zu bestimmen, wobei die Dimmwert-Änderung (107c) auf dem Dimm-Anforderungssignal (102) basiert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Illumination von Fahrzeugen, insbesondere zur Ambienten-Beleuchtung und Fahrzeuginnenraumbeleuchtung mittels Leuchtdioden (LEDs) und anderer Lichtquellen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung und ein Verfahren zum Dimmen einer Beleuchtungsvorrichtung zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung.
Stand der Technik
Ambiente und funktionale Beleuchtungen im Fahrzeuginnenraum werden häufig dimmbar ausgeführt. Damit das menschliche Auge einen Dimm-Vorgang als gleichmäßig und kontinuierlich empfindet, muss die Lichtstärke der Beleuchtung logarithmisch verändert werden. Dies wird technisch erreicht, indem man den elektrischen Strom durch die Lichtquelle logarithmisch ändert. Zur Erzeugung dieser logarithmischen Ansteuerung und Speicherung der logarithmischen Kennlinie auf dem Mikrocontroller ist ein hoher Speicherplatzaufwand erforderlich. Die Berechnung der logarithmischen Kennlinie mittels Potenzgesetz auf dem Mikrocontroller erfordert einen hohen Rechenaufwand und einen hohen Speicherplatzaufwand. Zudem haben diese bekannten Implementierungen den Nachteil, dass bei geringer Lichtstärke und begrenzter Auflösung der Helligkeitsstufen keine Helligkeitsänderungen an der LED sichtbar sind und dadurch der Benutzer kein direktes Feedback des Beleuchtungssystems erhält.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein vorteilhaftes Konzept für eine dimmbare Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums zu schaffen, mit dem die oben genannten Nachteile überwunden werden können.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine dimmbare Fahrzeuginnenraumbeleuchtung zu schaffen, die mit geringen Rechen- und Speicherressourcen auskommt und die Dimmung zuverlässig ausführen kann, so dass auch bereits bei geringer Lichtstärke Helligkeitsänderungen an der LED durch den Nutzer wahrnehmbar sind.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
Die Erfindung generiert diese logarithmische Ansteuerung mit besonders wenig Speicher- und Rechenaufwand im Steuerschaltkreis (Steuer-IC) der Beleuchtung.
Die erfinderische Lösung basiert auf dem im Folgenden dargestellten Konzept.
Der Steuer-IC erhält von außen die Dimm-Anforderung durch den Benutzer. Mit Hilfe der Dimm-Routine berechnet er daraus ein sich zeitlich änderndes Helligkeitssignal, das im nachgelagerten Stromtreiber zur Versorgung einer LED verwendet wird. Diese Dimm-Routine ist besonders effizient, da sie iterativ aus dem aktuellen Wert den zukünftigen Wert berechnen kann und insbesondere rechenintensives Multiplizieren und Potenzieren vermeidet. Speicherbedarf zum Sichern der gesamten Kennlinie auf dem Mikrocontroller wird hier nicht benötigt. Bei kostengünstigen Mikrocontrollern als Ansteuer-IC ist Speicherplatz und Rechenleistung begrenzt.
Die neue Dimm-Routine umgeht die rechenintensive Auswertung des Potenzgesetzes durch eine Vereinfachung, die nur Addition und Subtraktion und Bitshifting als Operatoren verwendet, aber rechenintensives Multiplizieren und Potenzieren vermeidet. Zusätzlich ist die neue Dimm-Routine so ausgelegt, dass die Änderung der Lichtstärke während des DimmVorgangs zu jeder Zeit so groß ist, dass sie wahrgenommen werden kann und die Beleuchtung somit immer direkt auf die Benutzeranfrage mit einer Lichtstärkeänderung reagiert. Bei der exakten Berechnung mittels Logarithmusgesetz und begrenzter PWM-Genauigkeit ist dies im konventionellen System nicht immer der Fall, da für eine Ansteuerung auf einem realen Mikrocontroller Rundungsvorgänge erforderlich sind. Diese führen dazu, dass die logarithmische Kennlinie, die auf einem Mikrocontroller implementiert wird, am Beginn des Aufdimmens keine Helligkeitsänderungen an der angesteuerten LED erzeugt.
Die hier vorgestellte Dimm-Routine hat diesen Nachteil nicht. Die Kennlinie der Dimm-Routine weicht leicht vom exakt logarithmischen Verhalten ab, was aber das menschliche Auge nicht bewusst erkennen kann. Das exakt logarithmische Verhalten kann beispielsweise in der Form Dimmwert(t) = αβ^t dargestellt werden.
Die hier vorgestellte Dimm-Routine kann sehr einfach auf alle mittels PWM oder linearer Konstantstromregelung gedimmten LEDs und Lichtprodukte übertragen werden. Damit kann der Einsatz kleinerer und kostengünstigerer Mikrokontroller ermöglicht werden. Mit der hier vorgestellten Dimm-Routine lässt sich Speicherplatz und Rechenkapazität im Vergleich zu herkömmlichen Steuerschaltkreisen einsparen.
Zudem hat die hier vorgestellte Lösung den Vorteil, dass auch bei geringer Lichtstärke Helligkeitsänderungen an der LED sichtbar sind und dadurch der Benutzer ein direktes Feedback des Beleuchtungssystems erhält.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die oben beschriebene Aufgabe gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung, mit: zumindest einer dimmbaren Lichtquelle; einem Stromtreiber zum Versorgen der zumindest einen dimmbaren Lichtquelle mit einem Steuerstrom, mit dem die zumindest eine Lichtquelle eine dem Steuerstrom entsprechende Helligkeit annimmt; und einem Mikrocontroller, der ausgebildet ist, ansprechend auf ein Dimm-Anforderungssignal einen Dimmwert zum Dimmen der zumindest einen Lichtquelle zu bestimmen und an den Stromtreiber zu übertragen, wobei der Stromtreiber ausgebildet ist, den Steuerstrom zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle ansprechend auf den Dimmwert einzustellen, so dass die zumindest eine Lichtquelle eine dem Dimmwert entsprechende Helligkeit annimmt, wobei der Mikrocontroller ausgebildet ist, den Dimmwert als einen neuen Dimmwert basierend auf einem aktuellen Dimmwert und einer Dimmwert-Änderung zu bestimmen, wobei die Dimmwert-Änderung auf dem Dimm-Anforderungssignal basiert.
Eine solche Beleuchtungsvorrichtung bietet den technischen Vorteil, dass Speicherplatz und Rechenkapazität im Vergleich zu herkömmlichen Dimm-Vorrichtungen eingespart werden kann. Dadurch kann der Einsatz kleinerer und kostengünstigerer Mikrocontroller ermöglicht werden. Die im Mikrocontroller realisierte, oben dargestellte Dimmroutine, bei welcher der neue Dimmwert basierend auf dem aktuellen Dimmwert und einer Dimmwert-Änderung bestimmt wird, ist besonders effizient, da sie iterativ aus dem aktuellen Wert den zukünftigen Wert berechnen kann. Speicherbedarf zum Sichern der gesamten Kennlinie auf dem Mikrocontroller wird hier nicht benötigt. Die neue Dimmroutine umgeht die rechenintensive Auswertung des Potenzgesetzes durch eine Vereinfachung, die nur Addition und Subtraktion und Bit-Verschiebung als Operatoren verwendet, aber rechenintensives Multiplizieren und Potenzieren vermeidet.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist der Mikrocontroller ausgebildet, bei Vorliegen des Dimm-Anforderungssignals einen neuen Dimmwert zu bestimmen, der sich von dem aktuellen Dimmwert unterscheidet, und der eine Änderung der Helligkeit der zumindest einen Lichtquelle bewirkt, die insbesondere von einem Nutzer wahrnehmbar ist.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass auch bei geringer Lichtstärke eine wahrnehmbare Helligkeitsänderung an der zumindest einen Lichtquelle sichtbar ist und dadurch der Benutzer ein direktes Feedback der Beleuchtungsvorrichtung erhält.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung folgt der Dimmwert einem nicht-logarithmischen zeitlichen Verlauf.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass, anders als bei dem logarithmischen Verlauf, wo es bei geringer Lichtstärke bzw. kleinen Dimmwerten pro Dimmschritt zu einer geringen Helligkeitsänderung kommt, die aufgrund von Rundungen und/oder Auflösungsbegrenzungen auf dem Mikrocontroller dazu führt, dass über mehrere Schritte der gleiche Dimmwert erhalten bleibt und der Dimmvorgang somit für den Benutzer nicht wahrnehmbar ist, es bei dem nicht-logarithmischen Verlauf zu keinen solchen nachteiligen Effekten kommt. Jeder Dimmschritt führt hier zu einer Änderung der Helligkeit, welche durch den Nutzer wahrnehmbar ist. Der nicht-logarithmische Verlauf kann beispielsweise eine abschnittsweise lineare Annäherung an den logarithmischen Verlauf darstellen, bei der jeder lineare Abschnitt zu einer Helligkeitsänderung führt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung basiert die Dimmwert-Änderung auf einer Addition oder Subtraktion sowie einer Bit-Verschiebung.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass Speicherplatz und Rechenkapazität eingespart werden können, wenn lediglich Addition, Subtraktion, oder Schiebeoperationen ausgeführt werden müssen. Dadurch kann der Mikrocontroller kleiner und kostengünstiger ausgeführt sein.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Dimmwert-Änderung ganzzahlige Änderungen des Dimmwerts in positiver oder negativer Richtung.
Damit wird der Vorteil erzielt, dass sowohl ein Aufdimmen als auch ein Abdimmen realisiert werden können und dass es in jedem Dimmschritt zu einer Helligkeitsänderung kommt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist der Mikrocontroller ausgebildet, die Dimmwert-Änderung basierend auf dem aktuellen Dimmwert und einem oder mehreren vorgegebenen Dimmwert-Parametern zu bestimmen.
Damit wird der Vorteil erzielt, dass aufgrund der vorgegebenen Parameter keine Unbekannten bestimmt werden müssen, beispielsweise basierend auf der Lösung von Gleichungen oder Gleichungssystemen. Die Dimmwert-Parameter sind hier bekannt und es wird nur eine Gleichung benötigt, mittels derer der neue Dimmwert aus dem alten Dimmwert und den bekannten Dimmwert-Parametern bestimmt werden kann. Dies macht eine sehr einfache Ausführung der Bestimmung des neuen Dimmwerts möglich, so dass der Mikrocontroller einfach ausgestattet sein kann, und insbesondere wenig Speicherplatz und Rechenkapazität benötigt gegenüber herkömmlichen Mikrocontrollern, die in Dimm-Vorrichtungen eingesetzt werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist der Mikrocontroller ausgebildet, die Dimmwert-Änderung und den neuen Dimmwert basierend auf den folgenden Beziehungen zu bestimmen: Δs(t) = a - ((b - Dimmwert(t)) » c), Dimmwert(t+1) = Dimmwert(t) ± Δs (t), wobei „Dimmwert(t)“ den aktuellen Dimmwert, „Dimmwert(t+1)“ den neuen Dimmwert bezeichnet, „Δs(t)“ die aktuelle Dimmwert-Änderung und „a“, „b“ und „c“ die vorgegebenen Dimmwert-Parameter bezeichnen und wobei „>>" eine Verschiebung nach rechts um eine Anzahl von c Bits bezeichnet. (t) bezeichnet den aktuellen Zeitschritt bzw. Dimmschritt, (t+1) stellt den nachfolgenden bzw. neuen Zeitschritt bzw. Dimmschritt dar.
Dies bietet den Vorteil, dass die Berechnung während der Laufzeit des Mikrocontrollers erfolgen kann. Insbesondere kann damit eine schnellere Berechnung des PWM-Schritts durch Vermeidung von Potenzierung des aktuellen PWM Schrittes ausgeführt werden und Speicherplatz kann durch Vermeidung des Speicherns der gesamten logarithmischen Kennlinie und durch Vermeiden des Speicherns von großen Gleitkommazahlen eingespart werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung entspricht der Parameter a einer vorgegebenen maximalen globalen Helligkeitsänderung zwischen zwei Dimmschritten, der Parameter b liegt in einem Bereich eines vorgegebenen maximalen Dimmwerts, und der Parameter c liegt in einem Bereich um den Wert c = log₂(b/a).
Beispielsweise kann der Parameter b in einem Bereich von 50% bis 100%, bevorzugt im Bereich von 80% bis 100%, des vorgegebenen maximalen Dimmwertes liegen. Beispielsweise kann der Parameter c in einem Bereich von 50% bis 150%, bevorzugt im Bereich von 80% bis 120%, des oben genannten Werts, c = log₂(b/a), liegen.
Dies bietet den Vorteil, dass die drei Dimmwert-Parameter einfach zu bestimmen sind. Es reicht hier beispielsweise aus, zu wissen, wie groß der maximale Dimmwert ist und wie groß die maximale globale Helligkeitsänderung zwischen zwei Dimmschritten ist, um damit die drei Dimmwert-Parameter zu bestimmen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die zumindest eine Lichtquelle eine oder mehrere Leuchtdioden.
Dies bietet den Vorteil, dass Leuchtdioden mittlerweile in vielen Fahrzeugbereichen eingesetzt werden, eine hohe Leuchtkraft bieten und kostengünstig herstellbar sind.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist der Stromtreiber ausgebildet, den Steuerstrom zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle basierend auf einer Pulsweitenmodulation, PWM, einzustellen, wobei ein Anteil einer An-Phase der PWM zu einer Gesamtzeit durch den Dimmwert bestimmt ist.
Dies bietet den Vorteil, dass sich damit die Leistung an Verbrauchern wie Leuchtdioden und anderen Lichtquellen auf einfache Weise regulieren lässt. Anstatt diese Bauteile und Komponenten über die Höhe der Betriebsspannung und/oder des Betriebsstroms zu steuern, kann mit der Pulsweitenmodulation einfach die Spannung bzw. der Strom für eine kurze Zeit unterbrochen werden. Auf diese Weise entsteht ein bestimmtes Verhältnis zwischen Spannungsimpulsen und -pausen, über das sich die Helligkeit der Lichtquelle einstellen lässt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist der Stromtreiber ausgebildet, den Steuerstrom zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle gemäß einer linearen Konstantstromregelung einzustellen, und wobei eine Amplitude des Steuerstroms auf dem Dimmwert basiert.
Dies bietet den Vorteil, dass sich damit eine einfache Alternative zur Leistungsregulierung mittels PWM realisieren lässt. Es lässt sich somit ein analoges Dimmen mittels einer Analogschaltung auf effiziente Weise realisieren, beispielsweise mittels einer geregelten Stromquelle, die einfach aufgebaut sein kann. Zum Beispiel können hierzu Operationsverstärker und andere analoge Schaltungselemente genutzt werden, die kostengünstig herstellbar sind. Ein weiterer Vorteil gegenüber der PWM-Realisierung ist eine flackerfreie Beleuchtung, die sich hiermit realisieren lässt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst das Dimm-Anforderungssignal ein Startsignal oder ein Stoppsignal und der Mikrocontroller ist ausgebildet, bei Vorliegen des Startsignals kontinuierlich neue Dimmwerte zu bestimmen und bei Vorliegen des Stoppsignals den Dimmwert unverändert zu lassen.
Dies bietet den Vorteil, dass sich die Beleuchtungsvorrichtung durch den Nutzer einfach und effizient bedienen lässt. Er braucht nur das Startsignal eingeben und warten bis die Helligkeit sich dem ihm gewünschten Wert annähert, um dann das Stoppsignal zu betätigen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung zeigt das Startsignal ein Dimmen in positiver Richtung oder in negativer Richtung an; und der Mikrocontroller ist ausgebildet, bei Anzeige eines Dimmens in positiver Richtung den neuen Dimmwert basierend auf dem aktuellen Dimmwert und einer positiven Dimmwert-Änderung zu bestimmen; und bei Anzeige eines Dimmens in negativer Richtung den neuen Dimmwert basierend auf dem aktuellen Dimmwert und einer negativen Dimmwert-Änderung zu bestimmen.
Dies bietet den Vorteil, dass der Mikrocontroller die iterative Dimmroutine effizient ausführen kann. Es kann damit sowohl ein Aufdimmen als auch ein Abdimmen auf effiziente Weise durchgeführt werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst das Dimm-Anforderungssignal eine Information über einen anteiligen Helligkeitswert bezüglich einer maximalen Helligkeit der zumindest einen Lichtquelle und der Mikrocontroller ist ausgebildet, den Dimmwert entsprechend dem anteiligen Helligkeitswert zu bestimmen.
Dies bietet den Vorteil, dass sich die Beleuchtungsvorrichtung durch den Nutzer einfach und effizient bedienen lässt. Er braucht nur den anteiligen Helligkeitswert eingeben und der Mikrocontroller führt die iterative Dimmroutine solange aus, bis der gewünschte Helligkeitswert erreicht ist. Natürlich kann der Nutzer statt des anteiligen Helligkeitswerts auch einen absoluten Helligkeitswert oder eine andere Art der Eingabe der gewünschten Helligkeit ausführen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist die Beleuchtungsvorrichtung ausgebildet, das Dimm-Anforderungssignal von extern über einen Schalter, einen Taster, eine Benutzerschnittstelle mit Display oder über eine Signalleitung zu empfangen. Alternativ weist die Beleuchtungsvorrichtung eine integrierte Sensorik auf, die ausgebildet ist, eine Nutzereingabe mittels eines Tasters, eines Schalters, einer integrierten Annäherungs-Sensorik, Berührungs-Sensorik und/oder Kraft-Sensorik zu erfassen und in das Dimm-Anforderungssignal umzuwandeln.
Dies bietet den Vorteil hoher Flexibilität zur Erfassung des Dimm-Anforderungssignals.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die oben beschriebene Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Dimmen einer Beleuchtungsvorrichtung zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung, mit zumindest einer dimmbaren Lichtquelle und einem Stromtreiber zum Versorgen der dimmbaren zumindest einen Lichtquelle mit einem Steuerstrom, mit dem die zumindest eine Lichtquelle eine dem Steuerstrom entsprechende Helligkeit annimmt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bestimmen eines Dimmwertes zum Dimmen der zumindest einen Lichtquelle; Übertragen des Dimmwertes an den Stromtreiber; Einstellen des Steuerstroms zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle durch den Stromtreiber ansprechend auf den Dimmwert, so dass die zumindest eine Lichtquelle eine dem Dimmwert entsprechende Helligkeit annimmt; wobei das Bestimmen des neuen Dimmwertes basierend auf einem aktuellen Dimmwert und einer Dimmwert-Änderung erfolgt, wobei die Dimmwert-Änderung auf einem Dimm-Anforderungssignal basiert.
Ein solches Verfahren bietet die gleichen Vorteile wie die oben beschriebene Beleuchtungsvorrichtung. D.h., Speicherplatz und Rechenkapazität können im Vergleich zu herkömmlichen Dimm-Verfahren eingespart werden, so dass der Einsatz kleinerer und kostengünstigerer Mikrocontroller möglich wird. Die Dimmroutine, bei welcher der neue Dimmwert basierend auf dem aktuellen Dimmwert und einer Dimmwert-Änderung bestimmt wird, ist besonders effizient, da sie iterativ aus dem aktuellen Wert den zukünftigen Wert berechnen kann. Speicherbedarf zum Sichern der gesamten Kennlinie wird daher nicht benötigt. Die neue Dimmroutine umgeht die rechenintensive Auswertung des Potenzgesetzes durch eine Vereinfachung, die nur Addition und Subtraktion und Bit-Verschiebung als Operatoren verwendet, aber rechenintensives Multiplizieren und Potenzieren vermeidet.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt auf einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass das Computerprogramm einfach auf einer Beleuchtungsvorrichtung, z.B. dem Mikroprozessor und dem Stromtreiber der Beleuchtungsvorrichtung ausgeführt werden kann.
Kurze Figurenbeschreibung
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

1a eine schematische Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 100 zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung;
1b eine schematische Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 100 zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung, bei der der Stromtreiber im Mikrocontroller integriert ist;
2 eine erfindungsgemäße Dimmkurve 202 im Vergleich zu einer herkömmlichen Dimmkurve 201; und
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 300 zum Dimmen einer Beleuchtungsvorrichtung 100 zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
In der hier vorliegenden Offenbarung werden PWM oder linear gedimmte Lichtquellen, insbesondere LEDs und OLEDs (organische LEDs) beschrieben.
Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Halbleiter-Bauelement, das Licht ausstrahlt, wenn elektrischer Strom in Durchlassrichtung fließt. In Gegenrichtung sperrt die LED. Somit entsprechen die elektrischen Eigenschaften der LED denjenigen einer Diode. Die Wellenlänge des emittierten Lichts hängt vom Halbleitermaterial und der Dotierung der Diode ab: Das Licht kann für das menschliche Auge sichtbar oder im Bereich von Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung sein.
Die Pulsweitenmodulation (PWM) wird auch als Pulsbreitenmodulation (PBM), Pulsdauermodulation (PDM) oder Pulslängenmodulation (PLM) bezeichnet. Die Pulsweitenmodulation (PWM) ist eine digitale Modulationsart, bei der eine technische Größe (z. B. elektrische Spannung) zwischen zwei Werten wechselt. Dabei wird bei konstanter Frequenz ein Rechteckimpuls moduliert, dessen Weite, Breite bzw. Länge variiert. Das Verhältnis zwischen Impuls und Pause wird als Tastgrad bezeichnet.
Bei der Pulsdauermodulation hat das modulierte Signal eine feste Amplitude. Dafür ist die Impulsdauer abhängig von der Amplitude des Informationssignals. Je größer das Informationssignal, desto länger dauert der Impuls.
Obwohl das Signal der Pulsweitenmodulation eine Wechselspannung bzw. eher Mischspannung ist, lässt sich damit die Leistung von Gleichstromverbrauchern wie Leuchtdioden und anderen Lichtquellen regulieren. Anstatt diese Bauteile und Komponenten über die Höhe der Betriebsspannung zu steuern, wird per Pulsweitenmodulation die Spannung bzw. der Strom für eine kurze Zeit unterbrochen. Auf diese Weise entsteht ein bestimmtes Verhältnis zwischen Stromimpulsen und -pausen. Das Verhältnis entscheidet über den Effektivstrom und damit über die Helligkeit der Lichtquelle.
In der hier vorliegenden Offenbarung werden PWM-Treiber und allgemein Stromtreiber beschrieben, die beim Dimmen eingesetzt werden. Beim PWM-Treiber wird durch Verändern des EIN/AUS-Tastverhältnisses eines Rechtecksignales der LED-Lichtstrom oder ganz allgemein der Lichtstrom der Lichtquelle eingestellt. Die Frequenz einer Dimm-PWM kann beispielsweise im Bereich von ca. 100 Hz liegen, vorzugsweise im Bereich zwischen 300 Hz und 1000 Hz oder sogar darüber, um den Stroboskop-Effekt beim An- und Ausschalten der Lichtquelle zu vermeiden.
Zum Dimmen können anstelle von PWM auch andere Verfahren genutzt werden, wie beispielsweise lineares Konstantstromdimmen. Dazu kann beispielsweise eine geregelte Stromquelle genutzt werden, die mittels Operationsverstärker und anderer analoger Schaltungselemente arbeitet.
1a zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 100 zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung.
Die Beleuchtungsvorrichtung 100 umfasst zumindest eine dimmbare Lichtquelle 105; einen Stromtreiber 104 zum Versorgen der zumindest einen dimmbaren Lichtquelle 105 mit einem Steuerstrom 106, mit dem die zumindest eine Lichtquelle 105 eine dem Steuerstrom 106 entsprechenden Lichtstrom abgibt und damit eine entsprechende Helligkeit annimmt; und einen Mikrocontroller 103.
Der Mikrocontroller 103 ist ausgebildet, ansprechend auf ein Dimm-Anforderungssignal 102 einen Dimmwert 107 zum Dimmen der zumindest einen Lichtquelle 105 zu bestimmen und an den Stromtreiber 104 zu übertragen.
Der Stromtreiber 104 ist ausgebildet, den Steuerstrom 106 zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle 105 ansprechend auf den Dimmwert 107 einzustellen, so dass die zumindest eine Lichtquelle 105 eine dem Dimmwert 107 entsprechende Helligkeit annimmt.
Der Mikrocontroller 103 ist ausgebildet, den neuen Dimmwert 107 basierend auf einem aktuellen Dimmwert 107b und einer Dimmwert-Änderung 107c zu bestimmen, wobei die Dimmwert-Änderung 107c auf dem Dimm-Anforderungssignal 102 basiert.
Der Mikrocontroller 103 kann ausgebildet sein, bei Vorliegen des Dimm-Anforderungssignals 102 einen neuen Dimmwert 107 zu bestimmen, der sich von dem aktuellen Dimmwert 107b unterscheidet, und der eine Änderung der Helligkeit der zumindest einen Lichtquelle 105 bewirkt, die insbesondere von einem Nutzer 101 wahrnehmbar ist.
Beispielsweise kann der Dimmwert 107 einem nicht-logarithmischen zeitlichen Verlauf folgen, insbesondere einer abschnittsweise linearen Annäherung an einen logarithmischen Zeitverlauf.
Die Dimmwert-Änderung 107c kann beispielsweise auf einer Addition und/oder Subtraktion und/oder Schiebeoperation basieren. Damit kann der neue Dimmwert zum Zeitpunkt (t+1) auf einfache Weise aus dem aktuellen Dimmwert zum Zeitpunkt (t) und der Dimmrichtung bestimmt werden. Es sind dazu nur einfache arithmetische Operationen wie Addition und Subtraktion sowie Bit-Schiebeoperationen notwendig. Der Mikrocontroller 103 kann dafür sehr einfach aufgebaut sein und benötigt keinen großen Speicher und keine große Rechenleistung. So reichen beispielsweise drei Speicherzellen zum Speichern der drei Parameter a, b und c bereits aus, anstatt der Vielzahl von N Speicherzellen für jede Stützstelle bei Auswertung des logarithmischen Verlaufs.
In einer alternativen Ausführung, wie in 1b dargestellt, kann der Stromtreiber 104 im Mikrocontroller 103 integriert sein.
Die Dimmwert-Änderung 107c kann z.B. ganzzahlige Änderungen des Dimmwerts 107 in positiver oder negativer Richtung umfassen. In positiver Richtung wird ein Aufdimmen erzeugt, und in negativer Richtung ein Abdimmen.
Der Mikrocontroller 103 kann ausgebildet sein, die Dimmwert-Änderung basierend auf dem aktuellen Dimmwert 107b und einem oder mehreren vorgegebenen Dimmwert-Parametern zu bestimmen. Diese Dimmwert-Parameter bestimmen, wie sich der neue Dimmwert aus dem aktuellen Dimmwert bestimmt. Die Dimmwert-Parameter können zuvor bestimmte feste Parameter sein, die bei der Bestimmung des neuen Dimmwerts bekannt sind oder in einem Konstanten-Speicher gespeichert werden. Die Dimmwert-Parameter sind zwar feste Parameter, können aber bei einem System-Upgrade aktualisiert werden, falls erforderlich.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Variante der Beleuchtungsvorrichtung 100 näher vorgestellt.
Der Mikrocontroller 103 kann ausgebildet sein, die Dimmwert-Änderung 107c beispielsweise basierend auf folgender Beziehung zu bestimmen: $Δ s (t) = a - ((b - Dimmwert (t)) > > c),$
wobei „Dimmwert(t)“ den aktuellen Dimmwert 107 bezeichnet, „Δs(t)“ die Dimmwert-Änderung 107c und „a“, „b“ und „c“ die vorgegebenen Dimmwert-Parameter bezeichnen und wobei „>>" eine Verschiebung nach rechts um eine Anzahl von c bits bezeichnet.
Der Parameter a kann hier einer vorgegebenen maximalen globalen Helligkeitsänderung zwischen zwei Dimmschritten entsprechen. Der Parameter b kann in einem Bereich eines vorgegebenen maximalen Dimmwerts liegen. Der Parameter c kann in einem Bereich um den Wert c = log₂(b/a) liegen.
Beispielsweise kann der Parameter b in einem Bereich von 50% bis 100%, bevorzugt im Bereich von 80% bis 100%, des vorgegebenen maximalen Dimmwertes liegen. Beispielsweise kann der Parameter c in einem Bereich von 50% bis 150%, bevorzugt im Bereich von 80% bis 120%, des oben genannten Werts, c = log₂(b/a), liegen.
Die zumindest eine Lichtquelle 105 kann beispielsweise eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) umfassen. Die zumindest eine Lichtquelle 105 kann ferner weitere Arten von Lichtquellen umfassen, wie z.B. Glühlampen, Leuchtstofflampen, Halogenlampen, Glimmlampen, Laser-Dioden, Laser, OLEDs, Elektrolumineszenzfolien etc.
Der Stromtreiber 104 kann ausgebildet sein, den Steuerstrom 106 zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle 105 basierend auf einer Pulsweitenmodulation, PWM, einzustellen, wobei ein Anteil einer An-Phase der PWM zu einer Gesamtzeit durch den Dimmwert 107 bestimmt ist.
Alternativ kann der Stromtreiber 104 ausgebildet sein, den Steuerstrom 106 zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle 105 linear einzustellen. Eine Amplitude des Steuerstroms 106 kann hierbei auf dem Dimmwert 107 basieren.
Das Dimm-Anforderungssignal 102 kann ein Startsignal und/oder ein Stoppsignal umfassen. Der Mikrocontroller 103 kann ausgebildet sein, bei Vorliegen des Startsignals einen neuen Dimmwert 107 zu bestimmen und bei Vorliegen des Stoppsignals den Dimmwert 107 unverändert zu lassen.
Die Beleuchtungsvorrichtung 100 kann ausgebildet sein, das Dimm-Anforderungssignal 102 von extern über einen Schalter, einen Taster, eine Benutzerschnittstelle mit Display oder über eine Signalleitung zu empfangen.
Alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung eine integrierte Sensorik aufweisen, die ausgebildet sein kann, eine Nutzereingabe mittels eines Tasters, eines Schalters, einer integrierten Annäherungs-Sensorik, Berührungs-Sensorik und/oder Kraft-Sensorik zu erfassen und in das Dimm-Anforderungssignal 102 umzuwandeln.
Damit kann das Dimm-Anforderungssignal 102 mittels verschiedener Mittel erfasst werden.
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung 100 kann das Dimm-Anforderungssignal 102 von dem Nutzer 101 eingegeben oder betätigt werden. So kann die Beleuchtungsvorrichtung 100 einen drucksensitiven Bereich umfassen, an dem der Nutzer seine Eingaben machen kann, z.B. das Startsignal für den Dimmvorgang und/oder das Stoppsignal für den Dimmvorgang eingeben.
Alternativ kann eine andere Eingabevorrichtung an der Beleuchtungsvorrichtung angebracht sein, mit der der Nutzer 101 seine Eingaben für das Dimmen tätigen kann.
Alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung 100 eine Eingabeschnittstelle aufweisen, mit der die Beleuchtungsvorrichtung 100 das Dimm-Anforderungssignal 102 empfangen kann, beispielsweise über Kabel oder auch drahtlos.
Das Startsignal kann beispielsweise ein Dimmen in positiver Richtung oder ein Dimmen in negativer Richtung anzeigen.
Der Mikrocontroller 103 kann ausgebildet sein, bei Anzeige eines Dimmens in positiver Richtung den neuen Dimmwert 107 basierend auf dem aktuellen Dimmwert 107b und einer positiven Dimmwert-Änderung 107c zu bestimmen; und bei Anzeige eines Dimmens in negativer Richtung den neuen Dimmwert 107 basierend auf dem aktuellen Dimmwert 107b und einer negativen Dimmwert-Änderung 107c zu bestimmen.
Das Dimm-Anforderungssignal 102 kann beispielsweise eine Information über einen anteiligen Helligkeitswert bezüglich einer maximalen Helligkeit der Lichtquelle 105 umfassen und der Mikrocontroller 103 kann ausgebildet sein, den Dimmwert 107 entsprechend dem anteiligen Helligkeitswert zu bestimmen. Der Mikrocontroller 103 kann also beispielsweise den oben beschriebenen iterativen Dimmvorgang so lange andauern lassen, bis die Helligkeit der Lichtquelle 105 den anteiligen Helligkeitswert der maximalen Helligkeit erreicht. Das gleiche gilt für einen Abdimmvorgang in geänderter Helligkeitsrichtung.
Auch hier kann das Dimm-Anforderungssignal 102 von dem Nutzer 101 eingegeben oder betätigt werden. So kann die Beleuchtungsvorrichtung 100 eine Eingabevorrichtung analog dem Bildschirm eines Smartphones umfassen, mittels derer der Nutzer den anteiligen Helligkeitswert eingeben kann. Alternativ kann der anteiligen Helligkeitswert auch, wie oben beschrieben, über eine Schnittstelle von einer anderen Vorrichtung empfangen werden, beispielsweise von einem Bedienfeld im Cockpit des Fahrzeugs, über das der Nutzer 101 seine Eingaben machen kann.
Die Dimmanforderung vom Nutzer kann bevorzugt über einen Schalter, einen Taster, ein Ul (Benutzerschnittstelle) mit Display (usw.) oder direkt an der Beleuchtungsvorrichtung 100 mittels Taster, Schalter, integrierter Annäherungssensorik und/oder Berührungssensorik und/oder Kraftsensorik übermittelt werden. Das Dimm-Anforderungssignal 102 kann also von außen an die Beleuchtungsvorrichtung 100 übermittelt werden oder die Beleuchtungsvorrichtung 100 kann mittels integrierter Sensorik die Nutzereingabe selbst erfassen und dadurch die Dimmanforderung generieren.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungen der Dimm-Routine zur Steuerung der zumindest einen Lichtquelle, insbesondere einer LED beschrieben.
Die Ansteuerung während des Dimmvorgangs einer LED kann mithilfe einer PWM Pulsweitenmodulation) erfolgen. Dabei wird die LED mit hoher Frequenz ein- und ausgeschaltet. Der Strom während der „An“- Phase ist hierbei konstant. Dies wird vom menschlichen Auge als verminderte Helligkeit erfasst, wobei der Anteil der „An“-Phase der LED an der Gesamtzeit, die anteilige Helligkeit an der maximalen Helligkeit widerspiegelt. Die Steuerung erfolgt am Ausgang eines Mikrocontrollers. Eine zweite Variante ist das lineare Konstantstromdimmen der LED. Dabei wird der Strom direkt verändert und während des Dimmvorgangs zwischen Aus und Maximalstrom eingestellt. Für beide Varianten kann der hier vorgestellte Algorithmus verwendet werden.
Der hier vorgestellte Berechnungsalgorithmus für die Steuerung der LED ist ein iterativer Prozess. Für die Berechnung des nächsten Wertes in der Dimm-Routine wird der vorige Wert verwendet. Die Berechung erfolgt über die Beziehung: $Dimmwert (t + 1) = Dimmwert (t) \pm Δ s (t),$
wobei der Dimmwert die Helligkeit der LED zu einem Zeitpunkt widerspiegelt und Δs die Helligkeitsänderung zum nächsten Zeitpunkt während des Dimmvorgangs beschreibt. Beim Hochdimmen findet eine Addition statt, beim Runterdimmen wird subtrahiert. Die Helligkeitsänderung Δs kann wie folgt bestimmt werden: $Δ s (t) = a - ((b - Dimmwert (t)) > > c)$
Hierbei sind a, b und c konstant und a entspricht der maximalen Helligkeitsänderung zwischen zwei Zeitschritten, b liegt im Bereich des maximalen Dimmwerts und c liegt im Bereich log 2 (b/a). Der Operator „>>" beschreibt hierbei eine Verschiebung nach rechts um c Bits.
Der Dimmwert und die Helligkeitsänderung sind ganzzahlige Werte (Integers). Beispielhaft für eine Dimm-Routine mit einem 10-Bit Integer (Maximalwert 1023) ist der Berechnungsalgorithmus in 1a dargestellt.
Die Berechnung erfolgt während der Laufzeit des Mikrocontrollers 103 und bietet folgende Vorteile:

1. Schnellere Berechnung des PWM-Schritts durch Vermeidung von Potenzierung des aktuellen PWM Schrittes.
2. Einsparen von Speicherplatz durch Vermeidung des Speicherns der gesamten logarithmischen Kennlinie und durch Vermeiden des Speicherns von großen Gleitkommazahlen.

Die Dimmroutine stellt sicher, dass Δs ≥ 1. Dies bedeutet, dass in jedem Dimmschritt die Helligkeit inkrementiert wird. Dies ist bei der klassischen logarithmischen Kennlinie mit begrenzter diskreter Wertemenge nicht zwangsweise erreicht (siehe 2). Diese Eigenschaft des Algorithmus bietet den zusätzlichen Vorteil, dass der Nutzer in jedem Schritt eine Helligkeitsänderung erfährt. Dadurch wird das Nutzererlebnis verbessert.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Dimmkurve 202 im Vergleich zu einer herkömmlichen Dimmkurve 201.
Die beiden Dimmkurven 201, 202 unterscheiden sich durch eine unterschiedliche Berechnung des aktuellen PWM Werts. Bei der erfindungsgemäßen Dimmkurve 202 erfolgt die Berechnung mittels einfacher Näherung mit Anfangsmodifikation. Bei der klassischen logarithmischen Kennlinie 201 erfolgt die Berechnung durch rechen- und speicheraufwändige Bestimmung des logarithmischen bzw. exponentiellen Zeitverlaufs.
Mittels der oben genannten Dimm-Parameter a, b und c ergibt sich die Dimmkurve 202. Die Dimmkurve 202 ist eine beispielhafte Dimmkurve für eine 10 bit PWM. Das heißt, der Parameter b ist gleich 1023 oder liegt in einem Bereich von 1023, beispielsweise 50% bis 100% oder vorzugsweise 80% bis 100% von 1023, denn die Anzahl Bits für ein 10 Bit PWM ist gleich (2 hoch 10) minus 1, also gleich 1023.
Der Dimm-Parameter a entspricht der maximalen Helligkeitsänderung zwischen zwei Zeitschritten. Die zwei Dimmschritte, die zu einer maximalen Helligkeitsänderung führen, sind die letzten beiden Dimmschritte gemäß 2, d.h., die Dimmschritte 216 und 217 am Beispiel der 2. An der Dimmkurve 202 kann man eine Änderung des PWM-Wertes, also der Helligkeit, von a=16 ablesen.
Der dritte Dimm-Parameter c bestimmt sich aus a und b durch die folgende Beziehung: c = log₂(b/a) = log₂ (1024/16) = 8 oder liegt in einem Bereich um diesen Wert, beispielsweise innerhalb von 50% bis 150% oder vorzugsweise 80% bis 120% um diesen Wert. Es versteht sich, dass 2 lediglich eine beispielhafte Dimmkurve 202 anzeigt. Für andere PWM-Treiber ergeben sich andere Dimm-Parameter a, b und c.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 300 zum Dimmen einer Beleuchtungsvorrichtung 100 zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung.
Das Verfahren 300 dient zum Dimmen einer Beleuchtungsvorrichtung 100 zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung, mit zumindest einer dimmbaren Lichtquelle 105 und einem Stromtreiber 104 zum Versorgen der zumindest einen dimmbaren Lichtquelle 105 mit einem Steuerstrom 106, mit dem die zumindest eine Lichtquelle 105 eine dem Steuerstrom 106 entsprechende Helligkeit annimmt, wie beispielsweise oben zu 1a beschrieben.
Das Verfahren 300 umfasst das Bestimmen 301 eines Dimmwertes 107 zum Dimmen der zumindest einen Lichtquelle 105, wie beispielsweise oben zu 1a beschrieben.
Das Verfahren 300 umfasst das Übertragen 302 des Dimmwertes 107 an den Stromtreiber 104, wie beispielsweise oben zu 1a beschrieben.
Das Verfahren 300 umfasst das Einstellen 303 des Steuerstroms 106 zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle 105 durch den Stromtreiber 104 ansprechend auf den Dimmwert 107, so dass die zumindest eine Lichtquelle 105 eine dem Dimmwert 107 entsprechende Helligkeit annimmt, wobei das Bestimmen 301 des neuen Dimmwertes 107 basierend auf einem aktuellen Dimmwert 107b und einer Dimmwert-Änderung 107c erfolgt, wobei die Dimmwert-Änderung 107c auf einem Dimm-Anforderungssignal 102 basiert, wie beispielsweise oben zu 1a beschrieben.
Ferner kann ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens 300 auf einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem Mikrocontroller und einem Stromtreiber, wie z.B. oben beschrieben, bereitgestellt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE

100: Beleuchtungsvorrichtung
101: Nutzer
102: Dimmanforderung, Dimmanforderungssignal
103: Mikrocontroller oder Mikroprozessor
104: Stromtreiber bzw. Hardwaretreiber
105: zumindest eine Lichtquelle, LED
106: Steuerstrom zur Steuerung der Helligkeit der zumindest einen Lichtquelle
107: neuer oder nächster bzw. zukünftiger Dimmwert zum Zeitpunkt t+1
107b: aktueller Dimmwert zum Zeitpunkt t
107c: Dimmwert-Änderung
201: herkömmliche Dimmkurve
202: erfindungsgemäße Dimmkurve
300: Verfahren zum Dimmen einer Beleuchtungsvorrichtung
301: erster Schritt: Bestimmen Dimmwert
302: zweiter Schritt: Übertragen Dimmwert
303: dritter Schritt: Einstellen Steuerstrom

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (100) zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung, mit: zumindest einer dimmbaren Lichtquelle (105); einem Stromtreiber (104) zum Versorgen der zumindest einen dimmbaren Lichtquelle (105) mit einem Steuerstrom (106), mit dem die zumindest eine Lichtquelle (105) eine dem Steuerstrom (106) entsprechende Helligkeit annimmt; und einem Mikrocontroller (103), der ausgebildet ist, ansprechend auf ein Dimm-Anforderungssignal (102) einen Dimmwert (107) zum Dimmen der zumindest einen Lichtquelle (105) zu bestimmen und an den Stromtreiber (104) zu übertragen, wobei der Stromtreiber (104) ausgebildet ist, den Steuerstrom (106) zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle (105) ansprechend auf den Dimmwert (107) einzustellen, so dass die zumindest eine Lichtquelle (105) eine dem Dimmwert (107) entsprechende Helligkeit annimmt, wobei der Mikrocontroller (103) ausgebildet ist, den Dimmwert (107) als einen neuen Dimmwert (107) basierend auf einem aktuellen Dimmwert (107b) und einer Dimmwert-Änderung (107c) zu bestimmen, wobei die Dimmwert-Änderung (107c) auf dem Dimm-Anforderungssignal (102) basiert.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Mikrocontroller (103) ausgebildet ist, bei Vorliegen des Dimm-Anforderungssignals (102) einen neuen Dimmwert (107) zu bestimmen, der sich von dem aktuellen Dimmwert (107b) unterscheidet, und der eine Änderung der Helligkeit der zumindest einen Lichtquelle (105) bewirkt, die insbesondere von einem Nutzer (101) wahrnehmbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei der Dimmwert (107) einem nicht-logarithmischen zeitlichen Verlauf folgt.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dimmwert-Änderung (107c) auf Addition und/oder Subtraktion sowie einer Bit-Verschiebung basiert.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dimmwert-Änderung (107c) ganzzahlige Änderungen des Dimmwerts (107) in positiver oder negativer Richtung umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Mikrocontroller (103) ausgebildet ist, die Dimmwert-Änderung basierend auf dem aktuellen Dimmwert (107b) und einem oder mehreren vorgegebenen Dimmwert-Parametern zu bestimmen.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei der Mikrocontroller (103) ausgebildet ist, die Dimmwert-Änderung (107c) und den neuen Dimmwert (107) basierend auf den folgenden Beziehungen zu bestimmen: $Δ s (t) = a - ((b - Dimmwert (t)) > > c),$
$Dimmwert (t + 1) = Dimmwert (t) \pm Δ s (t)$
wobei „Dimmwert(t)“ den aktuellen Dimmwert (107b) bezeichnet, „Dimmwert(t+1)“ den neuen Dimmwert (107), „Δs(t)“ die Dimmwert-Änderung (107c) und „a“, „b“ und „c“ die vorgegebenen Dimmwert-Parameter bezeichnen und wobei „>>" eine Verschiebung nach rechts um eine Anzahl von c bits bezeichnet.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Parameter a einer vorgegebenen maximalen globalen Helligkeitsänderung zwischen zwei Dimmschritten entspricht, der Parameter b in einem Bereich eines vorgegebenen maximalen Dimmwerts liegt, und der Parameter c in einem Bereich um den Wert c = log₂(b/a) liegt.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Stromtreiber (104) ausgebildet ist, den Steuerstrom (106) zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle (105) basierend auf einer Pulsweitenmodulation, PWM, einzustellen, wobei ein Anteil einer An-Phase der PWM zu einer Gesamtzeit durch den neuen Dimmwert (107) bestimmt ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Stromtreiber (104) ausgebildet ist, den Steuerstrom (106) zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle (105) gemäß einer linearen Konstantstromregelung einzustellen, und wobei eine Amplitude des Steuerstroms (106) auf dem Dimmwert (107) basiert.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Dimm-Anforderungssignal (102) ein Startsignal oder ein Stoppsignal umfasst und wobei der Mikrocontroller (103) ausgebildet ist, bei Vorliegen des Startsignals den neuen Dimmwert (107) zu bestimmen und bei Vorliegen des Stoppsignals den aktuellen Dimmwert (107b) unverändert zu lassen.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei das Startsignal ein Dimmen in positiver Richtung oder in negativer Richtung anzeigt; und wobei der Mikrocontroller (103) ausgebildet ist, bei Anzeige eines Dimmens in positiver Richtung den neuen Dimmwert (107) basierend auf dem aktuellen Dimmwert (107b) und einer positiven Dimmwert-Änderung (107c) zu bestimmen; und bei Anzeige eines Dimmens in negativer Richtung den neuen Dimmwert (107) basierend auf dem aktuellen Dimmwert (107b) und einer negativen Dimmwert-Änderung (107c) zu bestimmen.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Dimm-Anforderungssignal (102) eine Information über einen anteiligen Helligkeitswert bezüglich einer maximalen Helligkeit der zumindest einen Lichtquelle (105) umfasst und wobei der Mikrocontroller (103) ausgebildet ist, den neuen Dimmwert (107) entsprechend dem anteiligen Helligkeitswert zu bestimmen; und/oder wobei die zumindest eine Lichtquelle (105) eine oder mehrere Leuchtdioden umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche ausgebildet ist, das Dimm-Anforderungssignal (102) von extern über einen Schalter, einen Taster, eine Benutzerschnittstelle mit Display oder über eine Signalleitung zu empfangen; oder welche eine integrierte Sensorik aufweist, die ausgebildet ist, eine Nutzereingabe mittels eines Tasters, eines Schalters, einer integrierten Annäherungs-Sensorik, Berührungs-Sensorik und/oder Kraft-Sensorik zu erfassen und in das Dimm-Anforderungssignal (102) umzuwandeln.
Verfahren (300) zum Dimmen einer Beleuchtungsvorrichtung (100) zur Fahrzeuginnenraumbeleuchtung, mit zumindest einer dimmbaren Lichtquelle (105) und einem Stromtreiber (104) zum Versorgen der zumindest einen dimmbaren Lichtquelle (105) mit einem Steuerstrom (106), mit dem die zumindest eine Lichtquelle (105) eine dem Steuerstrom (106) entsprechende Helligkeit annimmt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bestimmen (301) eines Dimmwertes (107) zum Dimmen der zumindest einen Lichtquelle (105); Übertragen (302) des Dimmwertes (107) an den Stromtreiber (104); Einstellen (303) des Steuerstroms (106) zum Versorgen der zumindest einen Lichtquelle (105) durch den Stromtreiber (104) ansprechend auf den Dimmwert (107), so dass die zumindest eine Lichtquelle (105) eine dem Dimmwert (107) entsprechende Helligkeit annimmt; wobei das Bestimmen (301) eines neuen Dimmwertes (107) basierend auf einem aktuellen Dimmwert (107b) und einer Dimmwert-Änderung (107c) erfolgt, wobei die Dimmwert-Änderung (107c) auf einem Dimm-Anforderungssignal (102) basiert.