DE112018004447T5

DE112018004447T5 - System und verfahren zum betreiben von segmenten eines beleuchtungssystems

Info

Publication number: DE112018004447T5
Application number: DE112018004447.5T
Authority: DE
Inventors: Salvatore Battaglia
Original assignee: Phoseon Technology Inc
Current assignee: Phoseon Technology Inc
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2020-05-20
Also published as: US20190104587A1; US10257895B1; WO2019070330A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Beleuchtungsarrays vorgesehen, das aus einem oder mehreren Beleuchtungssegmenten besteht. In einem Beispiel können die Beleuchtungssegmente aus Leuchtdioden bestehen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Beleuchtungssegmente können als Reaktion auf einen Ausgang eines Potentiometers gesteuert werden, und die Beleuchtungssegmente können als Reaktion auf Positionen von Leiterplatten in einem Gehäuse gesteuert werden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der nicht vorläufigen U.S.- Patentanmeldung Nr. 15/725,096 mit dem Titel „SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING SEGMENTS OF A LIGHTING SYSTEM“, die am 4. Oktober 2017 eingereicht wurde. Der gesamte Inhalt der vorstehend genannten Anmeldung ist hiermit durch Erwähnung für alle Zwecke mitaufgenommen.
HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
Ein Beleuchtungssystem kann ein oder mehrere Arrays von lichtemittierenden Elementen enthalten. Die Arrays können Beleuchtungselemente enthalten, die elektrisch in Reihe und parallel geschaltet sind. Unter bestimmten Bedingungen kann es wünschenswert sein, dass alle Arrays in dem Beleuchtungssystem gleichzeitig aktiviert sind. Außerdem kann es wünschenswert sein, die Intensität des über das Beleuchtungssystem bereitgestellten Lichts einzustellen. Ein Beispiel dafür, wann es wünschenswert sein kann, alle Arrays eines Beleuchtungssystems zu aktivieren, ist, wenn das Beleuchtungssystem Licht zur Aushärtung eines großen Werkstücks liefert. Wenn das Beleuchtungssystem jedoch zur Aushärtung eines kleineren Werkstücks genutzt wird, kann die Aktivierung aller Arrays in dem Beleuchtungssystem mehr Energie verbrauchen als gewünscht. Darüber hinaus kann die Aktivierung aller Arrays in dem Beleuchtungssystem einige Bereiche des Werkstücks höheren Beleuchtungsstärken als gewünscht aussetzen. Zwar kann man ein Array von Leuchten in einem Beleuchtungssystem über einen Mikrocontroller steuern, doch kann der Mikrocontroller Kosten und Komplexität des Systems erhöhen.
Der vorliegende Erfinder hat die vorstehend genannten Nachteile erkannt und ein Beleuchtungssystem entwickelt, welches umfasst: mehrere Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen, wobei jede der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen elektrisch mit einem Beleuchtungssegment gekoppelt ist; und mehrere Leiterplatten, welche die mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen umfassen, wobei jede der mehreren Leiterplatten mit den anderen der mehreren Leiterplatten identisch ist, wobei jede der mehreren Leiterplatten Komparatorschaltungen umfasst, die in elektrischer Verbindung mit den mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen stehen.
Durch Vorsehen einer einzigen Leiterplatte, die je nach der Position der einzelnen Leiterplatte in einem Gehäuse verschiedene Funktionen bietet, kann es möglich sein, Beleuchtungssegmente selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren, um den Energieverbrauch zu reduzieren, ohne die Beleuchtungssegmente über Ausgänge eines Mikrocontrollers, der ausführbare Befehle enthält, zu aktivieren und zu deaktivieren. In einem Beispiel können Beleuchtungssegmente als Reaktion auf mehrere Spannungspegel, die mit einer Sollspannung verglichen werden, selektiv aktiviert und deaktiviert werden. Die mehreren Spannungspegel können durch Wählen von Werten von Widerständen bestimmt werden, die ein Spannungsteilernetz bilden. Zusätzlich kann der Ausgang von zwei Komparatoren umgekehrt werden, um eine Richtung und Reihenfolge von Spannungen zu steuern, die mit der Sollspannung verglichen werden, so dass das Design einer einzelnen Platine eine Richtung steuern kann, in der die Beleuchtungssegmente aktiviert und deaktiviert werden können.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bieten. Insbesondere kann die Vorgehensweise Systemkosten durch den Wegfall der Programmierung eines Steuergeräts reduzieren. Darüber hinaus verwendet die Vorgehensweise ein Einzelleiterplatten-Design, das es dem Einzelleiterplatten-Design ermöglicht, je nach Position der Leiterplatte in einem Gehäuse unterschiedliche Funktionen vorzusehen. Darüber hinaus kann die Vorgehensweise den Stromverbrauch des Systems reduzieren, wenn Arbeiten an einem Werkstück mit weniger als allen Beleuchtungssegmenten in einem arbeitenden Beleuchtungsarray durchgeführt werden.
Die vorstehenden Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen ohne Weiteres aus der folgenden eingehenden Beschreibung allein genommen oder in Verbindung mit den Begleitzeichnungen hervor.
Es versteht sich, dass die vorstehende Zusammenfassung vorgesehen ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der eingehenden Beschreibung näher beschrieben werden. Sie dient nicht dazu, ausschlaggebende oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu benennen, dessen Schutzumfang allein durch die Ansprüche festgelegt wird, die auf die eingehende Beschreibung folgen. Der beanspruchte Gegenstand ist ferner nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung genannte Nachteile lösen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Beleuchtungssystems;
2 zeigt ein Schaubild einer Hardware für ein Steuergerät für Segmente von lichtemittierenden Vorrichtungen;
3 zeigt ein Schaltbild einer Richtungssteuerlogik für Beleuchtungssegmente;
4 zeigt ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung für Beleuchtungssegmentaktivierung und -deaktivierung;
5A zeigt ein Schaltbild eines Beleuchtungsarrays mit Beleuchtungssegmenten und einer Beleuchtungssegment-Treiberschaltungsanordnung;
5B zeigt ein detailliertes Blockdiagramm einer Beleuchtungssegment-Treiberschaltungsanordnung;
5C zeigt eine beispielhafte Beleuchtungssegmentanordnung; und
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Beleuchtungssystems.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Beschreibung betrifft ein Beleuchtungssystem mit lichtemittierenden Segmenten, die manuell gesteuert werden können. 1 zeigt ein beispielhaftes Beleuchtungssystem, das mehrere Beleuchtungssegmenten umfasst. Eines oder mehrere der Beleuchtungssegmente können als Reaktion auf Eingabe von einer Mensch-Maschine-Schnittstelle manuell aktiviert oder deaktiviert werden. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann mit den in 2 gezeigten Leiterplatten für die Steuerungshardware von Segmenten von lichtemittierenden Vorrichtungen zusammenarbeiten, um Beleuchtungssegmente auszuwählen, die aktiviert und/oder deaktiviert werden können. Die Leiterplatten für die Steuerungshardware von Segmenten von lichtemittierenden Vorrichtungen können die in 3 und 4 dargestellten Schaltungen umfassen. Das Beleuchtungssystem kann Beleuchtungssegmente und eine Treiberschaltungsanordnung umfassen, wie in 5A und 5B dargestellt ist. Die Beleuchtungssegmente können wie in 5C dargestellt angeordnet werden. Das Beleuchtungssystem kann gemäß dem Verfahren von 6 betrieben werden.
Unter Bezugnahme nun auf 1 ist ein Blockdiagramm eines photoreaktiven Systems 10 gemäß dem hierin beschriebenen System und Verfahren gezeigt. In diesem Beispiel umfasst das photoreaktive System 10 ein Beleuchtungssubsystem 100, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 101, ein Steuergerät 108 für Segmente von lichtemittierenden Vorrichtungen, eine Energiequelle 102 und ein Kühlsubsystem 18.
Das Beleuchtungssubsystem 100 kann mehrere lichtemittierende Vorrichtungen 110 umfassen. Die lichtemittierenden Vorrichtungen 110 können zum Beispiel Leuchtdioden(LED)-Vorrichtungen sein. Ausgewählte der mehreren lichtemittierenden Vorrichtungen 110 werden implementiert, um eine Strahlungsleistung 24 bereitzustellen. Die Strahlungsleistung 24 wird auf ein Werkstück 26 gerichtet. Rückgeworfene Strahlung 28 kann von dem Werkstück 26 (z.B. mittels Reflexion der Strahlungsleistung 24) zurück zu dem Beleuchtungssubsystem 100 gerichtet werden.
Die Strahlungsleistung 24 kann mittels einer Koppeloptik 30 auf das Werkstück 26 gerichtet werden. Die Koppeloptik 30 kann bei Verwendung unterschiedlich implementiert werden. Zum Beispiel kann die Koppeloptik ein oder mehrere Schichten, Materialien oder eine andere Struktur, die zwischen die lichtemittierenden Vorrichtungen 110, die Strahlungsleistung 24 vorsehen, und das Werkstück 26 gesetzt werden, umfassen. Zum Beispiel kann die Koppeloptik 30 ein Mikrolinsen-Array umfassen, um das Sammeln, Bündeln, Kollimieren oder anderweitig die Qualität oder effektive Größe der Strahlungsleistung 24 zu verbessern. Als weiteres Beispiel kann die Koppeloptik 30 ein Mikroreflektor-Array umfassen. Beim Nutzen eines solchen Mikroreflektor-Arrays kann jede Halbleitervorrichtung, die Strahlungsleistung 24 liefert, in einem jeweiligen Mikroreflektor auf Eins-zu-Eins-Basis angeordnet werden.
Jede der Schichten, jedes der Materialien oder jede andere Struktur kann einen ausgewählten Brechungsindex aufweisen. Durch richtiges Wählen jedes Brechungsindexes kann die Reflexion an Grenzflächen zwischen Schichten, Materialien und einer anderen Struktur in dem Weg der Strahlungsleistung 24 (und/oder der zurückgeworfenen Strahlung 28) selektiv gesteuert werden. Durch Steuern zum Beispiel von Differenzen solcher Brechungsindizes an einer ausgewählten Grenzfläche, die zwischen den Halbleitervorrichtungen angeordnet ist, zu dem Werkstück 26 kann die Reflexion an dieser Grenzfläche reduziert, beseitigt oder minimiert werden, um die Transmission von Strahlungsleistung an dieser Grenzfläche für letztendliche Zufuhr zu dem Werkstück 26 zu verbessern.
Die Koppeloptik 30 kann für verschiedene Zwecke genutzt werden. Beispielhafte Zwecke umfassen u.a. allein oder kombiniert das Schützen der lichtemittierenden Vorrichtungen 110, das Sammeln, Verdichten und/oder Kollimieren der Strahlungsleistung 24, das Sammeln, Richten oder Abweisen von zurückgeworfener Strahlung 28 oder für andere Zwecke. Als weiteres Beispiel kann das photoreaktive System 10 die Koppeloptik 30 nutzen, um die wirksame Qualität oder Größe der Strahlungsleistung 24 zu verbessern, insbesondere bei Zufuhr zu dem Werkstück 26.
Ausgewählte der mehreren lichtemittierenden Vorrichtungen 110 können mit dem Steuergerät 108 für Segmente von lichtemittierenden Vorrichtungen gekoppelt werden. Wie weiter unten beschrieben wird, kann das Steuergerät 108 für Segmente von lichtemittierenden Vorrichtungen auch eine Treiberschaltungsanordnung enthalten, wie nachstehend erläutert wird-
Das Steuergerät 108 für Segmente von lichtemittierenden Vorrichtungen kann mit der Energiequelle 102 und lichtemittierenden Vorrichtungen 110 in Verbindung treten. Das Kühlsystem kann Luft oder Kühlmittel in Abhängigkeit von abgegebener Lichtintensität zirkulieren lassen, um lichtemittierende Vorrichtungen 110 und andere Vorrichtungen, die in dem Beleuchtungssubsystem 100 enthalten sind, zu kühlen.
Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 kann es einem Menschen ermöglichen, auszuwählen, welche lichtemittierenden Segmente des BeleuchtungsSubsystems 100 aktiviert und deaktiviert werden dürfen. Außerdem kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 es einem Menschen ermöglichen, die Intensität des über das Beleuchtungssubsystem 100 emittierten Lichts anzupassen. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 kann mit dem Steuergerät 108 für Segmente von lichtemittierenden Vorrichtungen kommunizieren, um eine ordnungsgemäße Deaktivierung oder Aktivierung der lichtemittierenden Segmente vorzusehen. Außerdem kann ein Lichtintensitätsbefehl, der von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 ausgeht, ein Eingang zur Steuerung der Lüftergeschwindigkeit des Kühlungssubsystems 18 sein.
Einzelne Halbleitervorrichtungen 110 (z.B. LED-Vorrichtungen), die in lichtemittierenden Segmenten des Beleuchtungssubsystems 100 enthalten sind, können mittels der Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 Steuersignale an das Steuergerät 108 für Segmente von lichtemittierenden Vorrichtungen liefern, um die Intensität, Wellenlänge und dergleichen eines ersten lichtemittierenden Segments anzupassen, während sie ein zweites Segment einer oder mehrerer einzelner LED-Vorrichtungen steuert, um Licht mit einer anderen Intensität, Wellenlänge und dergleichen zu emittieren. Das erste lichtemittierende Segment kann sich innerhalb eines einzelnen Arrays (z.B. einer Gruppe von lichtemittierenden Vorrichtungen, die in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind) von Halbleitervorrichtungen 110 befinden, oder es kann ein lichtemittierendes Segment in einem von mehreren Subbeleuchtungsarrays sein, die in einem Array enthalten sind. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 kann Steuersignale zur Aktivierung oder Deaktivierung einzelner lichtemittierender Segmente liefern, die in den mehreren Subbeleuchtungsarrays enthalten sind. Zum Beispiel kann ein Array von lichtemittierenden Vorrichtungen aus mehreren Subbeleuchtungsarrays bestehen, wobei die Subbeleuchtungsarrays mehrere lichtemittierende Segmenten umfassen. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 kann Steuersignale zur selektiven Aktivierung und Deaktivierung ausgewählter lichtemittierender Segmente liefern, die in dem Beleuchtungsarray und Subbeleuchtungsarrays enthalten sind. In einem Beispiel kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 Steuersignale liefern, um lichtemittierende Arrays von einem Außenbereich des Beleuchtungsarrays zu einem inneren Abschnitt des Beleuchtungsarrays zu deaktivieren. Analog kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 Steuersignale liefern, um die lichtemittierenden Arrays von dem inneren Abschnitt des Beleuchtungsarrays zu dem Außenbereich des Beleuchtungsarrays zu aktivieren.
Das Kühlsubsystem 18 wird implementiert, um das Wärmeverhalten des Beleuchtungssubsystems 100 zu steuern. Zum Beispiel sieht das Kühlsubsystem 18 im Allgemeinen ein Kühlen eines solchen Beleuchtungssubsystems 100 und im Einzelnen der Halbleitervorrichtungen 110 vor. Das Kühlsubsystem 18 kann auch implementiert werden, um das Werkstück 26 und/oder den Raum zwischen dem Werkstück 26 und dem photoreaktiven System 10 (z.B. insbesondere dem Beleuchtungssubsystem 100) zu kühlen. Zum Beispiel kann das Kühlsubsystem 18 ein Luft- oder anderes Fluidkühlsystem (z.B. Wasserkühlsystem) sein.
Das photoreaktive System 10 kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden. Beispiele umfassen ohne Einschränkung Härtungsanwendungen, die von Farbdruck bis zur Herstellung von DVDs und Lithographie reichen. Im Allgemeinen weisen die Anwendungen, bei denen das photoreaktive System 10 genutzt wird, zugeordnete Parameter auf. D.h. eine Anwendung kann wie folgt zugeordnete Betriebsparameter umfassen: Vorsehen eines oder mehrerer Strahlungsenergiewerte bei einer oder mehreren Wellenlängen, die über einen oder mehrere Zeiträume angelegt werden. Um die der Anwendung zugeordnete Photoreaktion ordnungsgemäß zu verwirklichen, muss optische Leistung bei oder nahe dem Werkstück bei oder über einem oder mehreren vorbestimmten Werten eines oder mehrerer dieser Parameter (und/oder über eine bestimmte Zeit, Zeiten oder Zeitbereiche) eventuell zugeführt werden.
Um den Parametern einer geplanten Anwendung zu folgen, können die Halbleitervorrichtungen 110, die Strahlungsleistung 24 liefern, gemäß verschiedenen Eigenschaften betrieben werden, die den Parametern der Anwendung zugeordnet sind, z.B. Temperatur, spektrale Verteilung und Strahlungsenergie. Gleichzeitig können die Halbleitervorrichtungen 110 bestimmte Betriebsspezifikationen haben, die eventuell der Herstellung der Halbleitervorrichtungen zugeordnet sind und unter anderem befolgt werden können, um eine Zerstörung auszuschließen und/oder einer Degradation der Vorrichtungen vorzubeugen. Andere Komponenten des photoreaktiven Systems 10 können ebenfalls zugeordnete Betriebsspezifikationen aufweisen. Diese Spezifikationen können neben anderen Parameterspezifikationen Bereiche (z.B. Höchst- und Mindestbereiche) für Betriebstemperaturen und angelegte elektrische Leistung umfassen.
Demgemäß unterstützt das photoreaktive System 10 das Überwachen der Parameter der Anwendung. Ferner kann das photoreaktive System 10 das Überwachen von Halbleitervorrichtungen 110, einschließlich ihrer jeweiligen Eigenschaften und Spezifikationen, vorsehen. Zudem kann das photoreaktive System 10 auch das Überwachen von ausgewählten anderen Komponenten des photoreaktiven Systems 10, einschließlich ihrer jeweiligen Eigenschaften und Spezifikationen, vorsehen.
Das Vorsehen einer solchen Überwachung kann das Prüfen des ordnungsgemäßen Systembetriebs ermöglichen, so dass der Betrieb des photoreaktiven Systems 10 zuverlässig beurteilt werden kann. Zum Beispiel kann das photoreaktive System 10 bezüglich eines oder mehrerer der Anwendungsparameter (z.B. Temperatur, Strahlungsenergie, etc.), Eigenschaften von Komponenten, die diesen Parametern zugeordnet sind, und/oder jeweiligen Betriebsspezifikationen der Komponente in unerwünschter Weise arbeiten. Das Steuergerät 108 für Segmente von lichtemittierenden Vorrichtungen kann auf Lichtintensitätsrückmeldung, Stromrückmeldung und/oder Spannungsrückmeldung reagieren, um die gewünschte Ausgabe des Beleuchtungssubsystems 100 zu liefern.
In manchen Anwendungen kann dem Werkstück 26 eine hohe Strahlungsenergie zugeführt werden. Demgemäß kann das Beleuchtungssubsystem 100 unter Verwenden eines Arrays von Licht emittierenden Halbleitervorrichtungen 110 implementiert werden. Zum Beispiel kann das Beleuchtungssubsystem 100 unter Verwenden eines Leuchtdioden(LED)-Arrays hoher Dichte implementiert werden. Auch wenn LED-Arrays verwendet werden können und hierin näher beschrieben werden, versteht sich, dass die Halbleitervorrichtungen 110 und Array(s) derselben unter Verwenden anderer lichtemittierender Technologien implementiert werden können, ohne von den Grundsätzen der Beschreibung abzuweichen, Beispiele für andere lichtemittierende Technologien umfassen ohne Einschränkung organische LEDs, Laserdioden, andere Halbleiterlaser.
Die mehreren Halbleitervorrichtungen 110 können in der Form eines Arrays 20 oder eines Arrays von Subarrays vorgesehen werden. In einem Beispiel kann das Array von lichtemittierenden Elementen aus einer Semiconductor Light Matrix™ (SLM) bestehen, die von Phoseon Technology, Inc. hergestellt wird. Das Array 20 kann so implementiert werden, dass ein oder mehrere oder die meisten der Halbleitervorrichtungen 110 so konfiguriert sind, dass sie eine Strahlungsleistung bereitstellen.
Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Schaubild für ein nicht einschränkendes Beispiel von Hardware für das Steuergerät 108 für Segmente von lichtemittierenden Vorrichtungen und einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 gezeigt. Es versteht sich, dass die hierin beschriebene Hardware nicht einschränkend ist und dass die offenbarten Konzepte und Verfahren in verschiedenen Systemkonfigurationen angewendet werden können. Beispielsweise sind alle hierin gezeigten Transistoren N-Kanal-Vorrichtungen, aber eine ähnliche Funktionalität kann durch Anwendung von P-Kanal-Vorrichtungen bereitgestellt werden.
In diesem Beispiel umfasst das Steuergerät 108 für Segmente von lichtemittierenden Vorrichtungen drei Leiterplatten 204, 206 und 208, aber in anderen Beispielen kann das Steuergerät für Segmente von lichtemittierenden Vorrichtungen zusätzliche Leiterplatten oder weniger Leiterplatten (z.B. eine einzige Leiterplatte) enthalten. Die Leiterplatten können in einem Gehäuse 299 untergebracht und von links nach rechts angeordnet sein, wenn man auf die Vorderseite 299a des Gehäuses 299 blickt, wobei die die am weitesten links liegende Leiterplatte 204 ist (oder alternativ als erste Leiterplatte bezeichnet wird). Die mittlere Leiterplatte 206 (alternativ die zweite Leiterplatte) ist zwischen der linken Leiterplatte 204 und der rechten Leiterplatte 208 (alternativ die dritte Leiterplatte) angeordnet. Die linke Leiterplatte 204 ist über Leiter 235 und 236 elektrisch mit der Mensch-Maschine-Schnittstelle 101 gekoppelt. Der Leiter 235 führt oder liefert ein 0-10 Volt (SEG_0-10) BeleuchtungssegmentSteuersignal vom Potentiometer 261 zu Pin 4 des als Element 201 dargestellten Steckverbinders J1. Das Potentiometer 261 kann über einen Menschen 288 betätigt werden. Der Leiter 236 führt oder liefert ein 0-10 Volt Lichtintensitäts-Steuersignal vom Potentiometer 260 zu Pin 2 von Steckverbinder 201. Die linke Platine 204 ist ebenfalls über Pin 1 des Steckverbinders 201 elektrisch mit Massepotential 200 gekoppelt. Pin 1 des Steckverbinders 201 (J1) führt ein Beleuchtungssegment-Richtungssteuersignal SEG_DIR und ist ein Eingang zur Beleuchtungssegment-Richtungssteuerungslogik 220, wie in 3 gezeigt, und zur Beleuchtungssegment-Aktivierungs-/Deaktivierungs-Hardware 221, wie in 4 gezeigt. Pin 2 des Steckverbinders 201 führt ein Lichtintensitätssignal INT 0-10, das zur Anpassung des Ausgangs der in 5A dargestellten Treiberschaltungsanordnung 222 angelegt wird und zu Pin 2 des Steckverbinders 203 durchgeleitet wird. Pin 4 des Steckverbinders 201 führt ein Segmentsteuersignal SEG_0-10, das zum Aktivieren oder Deaktivieren in 5A gezeigter ausgewählter lichtemittierender Segmente 510 angelegt und zu Pin 1 des Steckverbinders 203 (J2) durchgeleitet wird.
Ein Flachbandkabel 240 oder ein alternativer Leitertyp führt Signale vom Steckverbinder 203 der linken Leiterplatte 204 zum Steckverbinder 205 der mittleren Leiterplatte 206. Insbesondere koppelt das Flachbandkabel 240 Pin 10 des Steckverbinders 203 elektrisch mit Pin 1 des Steckverbinders 205. Ferner koppelt das Flachbandkabel 240 Pin 1 des Steckverbinders 203 elektrisch mit Pin 4 des Steckverbinders 205. Des Weiteren koppelt das Flachbandkabel 240 Pin 2 des Steckverbinders 203 elektrisch mit Pin 2 des Steckverbinders 205. Steckverbinder 205 ist elektrisch mit der mittleren Leiterplatte 206 gekoppelt, ebenso wie Steckverbinder 207. Die Leiterplatten 204, 206 und 208 sind baugleich, so dass das Systemdesign vereinfacht werden kann, jedoch je nach Position der Leiterplatten innerhalb eines Gehäuses unterschiedliche Funktionalität bieten kann. Ein Flachbandkabel 240 führt analog Signale vom Steckverbinder 207 der mittleren Leiterplatte 206 zum Steckverbinder 209 der rechten Leiterplatte 208. Im Einzelnen koppelt das Flachbandkabel 241 Pin 10 des Steckverbinders 207 elektrisch mit Pin 1 des Steckverbinders 209. Ferner koppelt das Flachbandkabel 241 Pin 1 des Steckverbinders 207 elektrisch mit Pin 4 des Steckverbinders 209. Zudem koppelt das Flachbandkabel 241 Pin 2 des Steckverbinders 207 elektrisch mit Pin 2 des Steckverbinders 209. Steckverbinder 209 ist elektrisch mit der rechten Leiterplatte 208 gekoppelt, ebenso wie Steckverbinder 211. Steckverbinder 211 ist nicht mit einer anderen Leiterplatte verbunden. Pin 10 der Steckverbinder 203, 207 und 211 ist ein Beleuchtungssegment-Steuereingang SEG_CTL_IN für jede der Platinen 204, 206 und 208.
So lässt sich feststellen, dass das SEG_DIR der mittleren Leiterplatte 206 elektrisch mit dem SEG_CTL_IN der linken Leiterplatte gekoppelt ist. Ferner ist das SEG_DIR der rechten Leiterplatte 208 elektrisch mit dem SEG_CTL_IN der mittleren Leiterplatte gekoppelt.
Es ist zu beachten, dass in einigen alternativen Beispielen ein Steuergerät 275 eine Verarbeitungseinheit (z.B. CPU) 276, Ein- und Ausgänge (z.B. Analogausgänge, Analogeingänge, Digitaleingänge und Digitalausgänge) 277 und einen nichtflüchtigen Speicher 278 umfasst. Das Steuergerät 275 kann über Ein- und Ausgänge 277 anstelle des Potentiometers 261 mit dem Leiter 235 gekoppelt werden, so dass das Steuergerät 275 selektiv Beleuchtungssegmente gemäß dem Verfahren von 6 aktivieren kann. Insbesondere kann das Steuergerät 275 über Ein- und Ausgänge 277 eine analoge Spannung liefern, die zwischen 0 und 10 Volt eingestellt werden kann, um Beleuchtungssegmente selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren.
Unter Bezugnahme nun auf 3 wird ein Schaltbild der Beleuchtungssegment-Richtungssteuerungslogik 220 für die linke 204, mittlere 206 und rechte 208 Leiterplatte gezeigt. Die Beleuchtungssegment-Richtungssteuerungslogik 220 steuert eine Richtung, in der die Beleuchtungssegmente eines Beleuchtungs- oder Subbeleuchtungsarrays aktiviert oder deaktiviert werden. In dem hierin beschriebenen Beispiel deaktiviert die Einstellung des Segmentsteuerungspotentiometers 261 Beleuchtungssegmente nacheinander, beginnend mit den äußersten Beleuchtungssegmenten links und rechts der mittleren Beleuchtungssegmente in einer Richtung hin zu den mittleren Beleuchtungselementen. Das Segmentsteuerungspotentiometer 261 aktiviert Beleuchtungssegmente nacheinander, beginnend mit Beleuchtungssegmenten in der Nähe von Beleuchtungssegmenten in der Mitte des Beleuchtungsarrays, nach außen zu den äußersten Beleuchtungssegmenten verlaufend, die sich rechts und links von den mittleren Beleuchtungssegmenten befinden, wie hierin näher beschrieben wird
Die Beleuchtungssegment-Richtungssteuerungslogik 220 umfasst einen Beleuchtungssegment-Richtungssteuerungssignaleingang SEG_DIR an Pin 1 von J1 (z.B. die Steckverbinder 201, 205 und 209 der Leiterplatten 204, 206 und 208). Die Beleuchtungssegment-Richtungssteuerungslogik 220 umfasst einen zweiten Eingang SEG_CTL_IN, der der Beleuchtungssegment-Steuerungseingang ist, von Pin 10 des Steckverbinders J2 (z.B. die Steckverbinder 203, 207 und 211 der Leiterplatten 204, 206 und 208). Die Beleuchtungssegment-Steuerungslogik 220 umfasst einen Segmentrichtungssteuerungsausgang SEG_DIR, der über die Hardware 221 zur Beleuchtungssegmentaktivierung/-deaktivierung genutzt wird, an anderer Stelle auf der Leiterplatte, die die Beleuchtungssegment-Richtungssteuerungslogik 220 umfasst.
Pin 1 des Steckverbinders J1 ist elektrisch mit dem Pull-up-Widerstand 301 gekoppelt. Der Pull-up-Widerstand 301 drückt Knoten 301a auf einen logischen Hochspannungspegel (z.B. größer als + 5 Volt), wenn Pin 1 des Steckverbinders J1 nicht elektrisch mit dem Massepotential gekoppelt ist. Knoten 301a ist ein logischer Niederspannungspegel (z.B. kleiner als + 0,5 Volt), wenn Pin 1 des Steckverbinders J1 elektrisch mit dem Massepotential gekoppelt ist und nahezu 12 Volt über den Widerstand 301 abfallen. Wenn sich Knoten 301a bei einem logisch hohen Spannungspegel befindet, wird die logische Hochpegelspannung an das Gate 303a des Transistors 303 angelegt, wodurch der Transistor 303 aktiviert wird. Wenn der Transistor 303 aktiviert wird, fließt Strom vom Drain 303b des Transistors 303 zur Source 303c des Transistors 303. Die Source 303c ist elektrisch mit dem Massepotential 200 gekoppelt. Strom kann vom Widerstand 302, der elektrisch mit + 12 Volt gekoppelt ist, in Drain 303b fließen. Wenn der Transistor 303 aktiviert ist, liegt Knoten 302a bei einer logischen Niederspannung und die Diode 330 verhindert den Stromfluss zu Knoten 302a, wenn Knoten 333 bei einem logisch hohen Spannungspegel liegt. Wenn umgekehrt der Transistor 303 nicht aktiviert ist und kein Strom von Drain 303b zu Source 303c fließt, dann befindet sich Knoten 302a bei einem logisch hohen Spannungspegel, so dass Knoten 333 bei einem logisch hohen Spannungspegel liegt. Die Spannung an Pin 1 von J1 oder an Knoten 301a liegt bei einem logischen hohen Pegel für die mittlere Leiterplatte und die rechte Leiterplatte, weil der Pull-up-Widerstand 301 und Pin 1 von J1 der mittleren und rechten Leiterplatte nicht elektrisch mit dem Massepotential gekoppelt sind.
Pin 10 des Steckverbinders J2 ist elektrisch mit dem Pull-down-Widerstand 311 gekoppelt. Der Pull-Down-Widerstand 311 drückt Knoten 311a auf einen logischen Niederspannungspegel, wenn Pin 10 des Steckverbinders J2 offen ist. Dies ist der Fall, wenn die Beleuchtungssegment-Richtungssteuerungslogik 220 Teil der rechten Leiterplatte 208 ist. Knoten 311a ist ein logischer Hochspannungspegel, wenn Pin 10 des Steckverbinders J2 über einen Widerstand (z.B. Widerstand 301 der mittleren Leiterplatte 206 oder der rechten Leiterplatte 208) elektrisch an + 12 Volt gekoppelt ist. Der Widerstand 311 und der Widerstand 301 einer benachbarten Leiterplatte können ein Spannungsteilernetz bilden, das einen logischen Hochspannungspegel am Knoten 311a bereitstellt. Wenn sich Knoten 311a bei einem logisch hohen Spannungspegel befindet, wird die logisch Hochpegelspannung an das Gate 312a des Transistors 312 angelegt, wodurch der Transistor 312 aktiviert wird. Wenn der Transistor 312 aktiviert wird, fließt Strom vom Drain 312b des Transistors 312 zur Source 312c des Transistors 312. Die Source 312c ist elektrisch mit dem Massepotential 200 gekoppelt gezeigt. Strom kann vom Widerstand 310, der elektrisch mit + 12 Volt gekoppelt ist, in Drain 312b fließen. Wenn der Transistor 312 aktiviert ist, liegt Knoten 310a bei einer logischen Niederspannung und die Diode 331 verhindert den Stromfluss zu Knoten 310a, wenn Knoten 333 bei einem logisch hohen Spannungspegel liegt. Wenn umgekehrt der Transistor 303 nicht aktiviert ist und kein Strom von Drain 303b zu Source 303c fließt, dann befindet sich Knoten 302a bei einem logisch hohen Spannungspegel, so dass Knoten 333 bei einem logisch hohen Spannungspegel liegt. Die Spannung an Pin 10 von J2 oder an Knoten 311a liegt bei einem logischen Niederpegel für die rechte Leiterplatte 208, weil der Pull-down-Widerstand 311 und Pin 10 von J2 der rechten Leiterplatte offen sind. Die Spannung an Pin 10 von J2 oder an Knoten 311a liegt bei einem logischen Hochpegel für die mittlere Leiterplatte 206 und die linke Leiterplatte 204, weil Pull-up-Widerstände 301 und Pin 10 von J2 der linken und rechten Leiterplatte elektrisch mit Widerständen 301 der mittleren und rechten Leiterplatte gekoppelt sind. Tabelle 350 beschreibt die logischen Zustände der Eingänge SEG_DIR und SEG_CTL_IN zusammen mit dem Zustand des Ausgangs SEG_CTL für die Beleuchtungssegment-Richtungssteuerungslogik 220. Für die linke Leiterplatte 204 befindet sich z.B. SEG_DIR auf einem logischen niedrigen Pegel (z.B. Wert Null) und SEG_CTL_IN auf einem logisch hohen Pegel (z.B. Wert Eins), was einen Ausgang SEG_CTL bei einem logischen hohen Pegel liefert. Für die mittlere Leiterplatte 206 befindet sich z.B. SEG_DIR auf einem logischen hohen Pegel und SEG_CTL_IN auf einem logischen hohen Pegel, was einen Ausgang SEG_CTL bei einem logischen niedrigen Pegel bereitstellt.
Unter Bezugnahme nun auf 4 ist ein Schaltplan einer Beleuchtungssegment-Aktivierungs-/Deaktivierungsschaltungsanordnung dargestellt. Die Schaltungsanordnung 221 zur Aktivierung und Deaktivierung der Segmente ist jeweils in der linken Leiterplatte 204, der mittleren Leiterplatte 206 und der rechten Leiterplatte 208 enthalten. Die Schaltungsanordnung enthält einen analogen Spannungseingang SEG_0-10 für ein Beleuchtungssegmentsteuersignal, ein Logikpegel-Steuersignal SEG_CTL für Beleuchtungssegmente und ein Logikpegel-Richtungssteuersignal SEG_DIR für Beleuchtungssegmente. In diesem Beispiel wird die Segment-Aktivierungs-/Deaktivierungsschaltungsanordnung 221 für die linke Leiterplatte 204 gezeigt. Für die mittlere Leiterplatte 206 und die rechte Leiterplatte 208 wird genau die gleiche Hardware vorgesehen, wird aber der Einfachheit halber nicht gezeigt.
Der analoge Spannungseingang SEG_0-10 des Beleuchtungssegment-Steuersignals wird vom Potentiometer 261 über Pin 4 des Steckverbinders J1 empfangen und wird in den nichtinvertierenden Eingang 401 a des Operationsverstärkers 401 eingegeben. Der invertierende Eingang 401b des Operationsverstärkers 401 wird direkt elektrisch mit dem Ausgang 401c des Operationsverstärkers 401 gekoppelt, um den Operationsverstärker in einem Spannungsfolger-Modus zu betreiben, bei dem eine am Ausgang 401 c bereitgestellte Spannung einer Spannung am nichtinvertierenden Eingang 401a folgt. Die vom Ausgang 401c ausgegebene Spannung wird dann an die nichtinvertierenden Eingänge 410a, 412a, 414a, 416s, 418a und 420a der Komparatoren 410, 412, 414, 416, 418 und 420 angelegt, wenn der Transistor 403 nicht aktiviert ist. Der Widerstand 404 verhindert die elektrische Kopplung des Ausgangs 401c mit dem Massepotential 200, wenn der Transistor 403 aktiviert wird. Der Ausgang des Operationsverstärkers 401 ist auch mit Ausgängen der Komparatoren 410, 412, 414, 416, 418 und 420 über Widerstände 404, 411, 413, 415, 417, 419 und 421 gekoppelt.
Das Logikpegel-Steuersignal SEG_CTL für Beleuchtungssegmente wird in die Basis 402a des Transistors 402 eingegeben. Der Transistor 402 kann aktiviert werden, wenn sich SEG_CTL auf einem hohen logischen Pegel befindet. Wenn der Transistor 402 aktiviert wird, kann Strom vom Drain 402b zur Source 402c fließen. Wenn der Transistor 402 deaktiviert wird, wird ein Fließen von Strom vom Drain 402b zur Source 402c verhindert. Eine logische hohe Spannung liegt am Knoten 405a an, wenn der Transistor 402 deaktiviert wird. Eine logische niedrige Spannung liegt am Knoten 405a an, wenn der Transistor 402 aktiviert wird. Analog kann der Transistor 403 aktiviert werden, wenn ein hoher Logikpegel an die Basis 403a angelegt wird. Wenn der Transistor 403 aktiviert wird, kann Strom vom Drain 403b zur Source 403c fließen. Der Stromfluss von Drain 403b zu Source 403c wird verhindert, wenn der Transistor 403 deaktiviert wird (z.B. wenn ein logischer niedriger Pegel an Basis 403a angelegt wird). Somit ist die Spannung am Knoten 404 nahezu Null, was es ermöglicht, dass alle elektrisch an die Leiterplatte gekoppelten Beleuchtungssegmente eingeschaltet bleiben, wenn der Eingang SEG_CTL auf einer niedrigen logischen Spannung liegt. Eine solche Bedingung ist nur dann zulässig, wenn es sich bei der Leiterplatte um die in 2 dargestellte mittlere Leiterplatte 206 handelt, wie in der Logiktabelle 350 von 3 angegeben. Andernfalls folgt die Spannung am Knoten 404a der am Ausgang 401c ausgegebenen Spannung.
Die Komparatoren 408, 409, 410, 412, 414, 416, 418 und 420 arbeiten gemäß der folgenden Beschreibung. Wenn eine erste Spannung an den + Eingang des Komparators (z.B. 408a, 409a, 410a, 412a, 414a, 416a, 418a und 420a) und eine zweite Spannung an den - Eingang des Komparators (z.B. 408a, 409a, 410a, 412a, 414a, 414a, 416a, 418a und 420a) angelegt wird und wenn die zweite Spannung kleiner als die erste Spannung ist, dann ist der Ausgang des Komparators (z.B. 408c, 409c, 410c, 412c, 414c, 416c, 418c und 420c) ein logischer hoher Pegel (z.B. größer als 8 Volt). Wenn also der + Eingang des Komparators 409 bei 10 Volt und der - Eingang des Komparators 409 bei 0,5 Volt liegt, ist der Ausgang des Komparators 409 größer als 8 Volt. Wenn umgekehrt 0,25 Volt an den + Eingang des Komparators 409 und 05 Volt an den - Eingang des Komparators 409 angelegt werden, dann ist der Ausgang des Komparators 409 eine logische niedrige Spannung (z.B. weniger als 0,5 Volt). Alle Komparatoren 408, 409, 410, 412, 414, 416, 418 und 420 arbeiten auf diese Weise.
Der Widerstand 406 ist elektrisch an +12 Volt und den Widerstand 407 gekoppelt. Der Widerstand 407 ist ebenfalls elektrisch mit dem Massepotential 200 gekoppelt. Somit sehen die Widerstände 406 und 407 einen Spannungsteiler vor, der eine vorbestimmte Spannung ausgibt, die die Grundlage für den Vergleich mit dem logischen Spannungspegel von SEG_DIR ist, der an die Komparatoreingänge 409b und 408a angelegt wird. Die Komparatoren 408 und 409 können als Richtungssteuerungskomparatoren bezeichnet werden, da sie bestimmen, welche Spannung an die Komparatoren 410, 412, 414, 416, 418 und 420 angelegt wird, wodurch gesteuert wird, ob die Spannung über die Widerstände 450, 451, 452, 453, 454, 455 und 456 vom Ausgang 408c zum Ausgang 409c abnimmt oder zunimmt. Und die Richtung, in der die Spannung über die Widerstände 450-456 von Ausgang 408c zu 809c ansteigt oder abfällt, bestimmt, in welcher Richtung im Beleuchtungsarray die Beleuchtungssegmente aktiviert oder deaktiviert werden. In einem Beispiel beträgt die Spannung am Knoten 406a etwa 6 Volt, so dass eine Spannung von mehr als 6 Volt als logische hohe Spannung und eine Spannung von weniger als 6 Volt als logische niedrige Spannung interpretiert werden kann.
Wie bereits in der Logik-Tabelle 350 erwähnt, ist das Signal SEG_DIR ein logischer hoher Pegel (z.B. größer als 6 Volt), wenn die Leiterplatte die rechte Leiterplatte 208 ist. Umgekehrt ist das Signal SEG_DIR ein logischer niedriger Pegel (z.B. kleiner als 0,5 Volt), wenn die Leiterplatte die linke Leiterplatte 204 ist. Der Zustand von SEG_DIR ist irrelevant, wenn die Leiterplatte die mittlere Leiterplatte ist, weil das Signal SEG_CTL den Knoten 404a auf Massepotential zieht.
Wenn sich also die Schaltung 221 auf ganz links liegenden Leiterplatte 204 befindet, gibt der Komparator 409 eine Spannung von etwa 10 Volt und der Komparator 408 eine niedrige Spannung (z.B. weniger als 0,5 Volt) aus, da sich SEG_DIR auf einem logischen niedrigen Pegel befindet, wie in Tabelle 350 von 3 dargestellt ist. Daher tritt ein Spannungsabfall von einer Spannung am Ausgang 409c auf eine Spannung bei 408c auf. Ein Spannungsabfall tritt an jedem der Widerstände 451-456 auf, und eine höchste Spannung wird dann an Eingang 410b angelegt, gefolgt von einer etwas niedrigeren Spannung, die an Eingang 412b angelegt wird, gefolgt von einer etwas niedrigeren Spannung, die an Eingang 414b angelegt wird und so weiter, bis eine niedrigste Spannung an Eingang 420b angelegt wird. Wenn also beispielsweise der Komparator 409 eine Spannung von 10 Volt ausgibt und ein Spannungsabfall von 1,43 Volt über jedem Widerstand 450-456 auftritt, dann werden etwa 8,57 Volt an Eingang 410b und 1,43 Volt an Eingang 420b angelegt, wobei Spannungen zwischen 8,57 Volt und 1,43 Volt an den Eingängen 412b, 414b, 416b und 418b angelegt werden, wobei die Spannung in Richtung von Widerstand 450 zu Widerstand 456 reduziert wird. Durch Anpassen einer Position des in 2 gezeigten Potentiometers 261 können die an die Eingänge 410a, 412a, 414a, 416a, 418a und 420a angelegten Spannungen so geändert werden, dass die Ausgänge 410c, 412c, 414c, 416c, 418c und 420c von einem logischen hohen Pegel zu einem logischen niedrigen Pegel wechseln können, um selektiv lichtemittierende Segmente zu aktivieren und zu deaktivieren. Wenn in einem Beispiel die Spannung vom Potentiometer 261 von null Volt auf zehn Volt angehoben wird, wechselt der Ausgang des Komparators 420 von einem logischen niedrigen Pegel zu einem logischen hohen Pegel, wenn die Spannung des Potentiometers zu steigen beginnt. Sobald der Ausgang des Komparators 420 auf einen logischen hohen Pegel wechselt, folgt darauf der Wechsel des Ausgangs des Komparators 418 von einem logischen niedrigen Pegel auf einen logischen hohen Pegel, wenn die Spannung des Potentiometers weiter ansteigt. Ebenso kann die Ausgabe der Komparatoren 416, 414, 412 und 410 mit zunehmender Potentiometerspannung in der Reihenfolge einer nach dem anderen von logischen niedrigen Pegeln auf logische hohe Pegel wechseln. Ein Beleuchtungssegment wird pro Komparatorausgang, der von einem logischen niedrigen Pegel zu einem logischen hohen Pegel wechselt, deaktiviert.
Mehrere Spannungspegel können somit zwischen den Widerständen 450 und 456 durch Wählen von Werten von Widerständen bestimmt werden, die ein Spannungsteilernetz bilden. Zusätzlich kann der Ausgang von Komparator 408 und Komparator 409 umgekehrt werden, um eine Richtung und Reihenfolge von Spannungen zu steuern, die mit der Sollspannung verglichen werden, so dass das Design der einzelnen Platine eine Richtung steuern kann, in der die Beleuchtungssegmente aktiviert und deaktiviert werden können. Zum Beispiel kann der Ausgang des Komparators 408 Null Volt und der Ausgang des Komparators 409 10 Volt betragen. Alternativ können zum Ändern der Reihenfolge, in der die Komparatoren 410, 412, 414, 416, 418 und 420 auf die Sollspannung (z.B. SEG_0-10) am Knoten 404a reagieren, der Ausgang des Komparators 408 10 Volt und der Ausgang des Komparators 409 null Volt betragen.
Wenn sich andererseits die Schaltung 221 auf der ganz rechts liegenden Leiterplatte 208 befindet, gibt der Komparator 408 eine Spannung von etwa 10 Volt und der Komparator 409 eine niedrige Spannung (z.B. weniger als 0,5 Volt) aus, da sich SEG_DIR auf einem logischen hohen Pegel befindet, wie in Tabelle 350 von 3 dargestellt ist. Daher tritt ein Spannungsabfall von einer Spannung am Ausgang 408c auf eine Spannung bei 409c auf. Ein Spannungsabfall tritt an jedem der Widerstände 451-456 auf, und eine höchste Spannung wird dann an Eingang 420b angelegt, gefolgt von einer etwas niedrigeren Spannung, die an Eingang 418b angelegt wird, gefolgt von einer etwas niedrigeren Spannung, die an Eingang 416b angelegt wird und so weiter, bis eine niedrigste Spannung an Eingang 410b angelegt wird. Wenn also beispielsweise der Komparator eine Spannung von 10 Volt ausgibt und ein Spannungsabfall von 1,43 Volt über jedem Widerstand 450-456 auftritt, dann werden etwa 8,57 Volt an Eingang 420b und 1,43 Volt an Eingang 410b angelegt, wobei Spannungen zwischen 8,57 Volt und 1,43 Volt an den Eingängen 418b, 416b, 414b und 412b angelegt werden, wobei die Spannung in Richtung von Widerstand 456 zu Widerstand 450 reduziert wird. Durch Anpassen einer Position des Potentiometers 261, das in 2 gezeigt ist, können die an die Eingänge 420a, 418a, 416a, 414a, 412a und 410a angelegten Spannungen so geändert werden, dass die Ausgänge in der Reihenfolge 420c-410c entsprechend der Folge 420c, 418c, 416c, niedrigen Pegel zu einem logischen hohen Pegel und umgekehrt wechseln, um selektiv lichtemittierende Segmente zu aktivieren und zu deaktivieren. Wenn in einem Beispiel die Spannung vom Potentiometer 261 von null Volt auf zehn Volt angehoben wird, wechselt der Ausgang des Komparators 410 von einem logischen niedrigen Pegel zu einem logischen hohen Pegel, wenn die Spannung des Potentiometers zu steigen beginnt. Sobald der Ausgang des Komparators 410 auf einen logischen hohen Pegel wechselt, folgt darauf der Wechsel des Ausgangs des Komparators 412 von einem logischen niedrigen Pegel auf einen logischen hohen Pegel, wenn die Spannung des Potentiometers weiter ansteigt. Ebenso kann die Ausgabe der Komparatoren 414, 416, 418 und 420 mit zunehmender Potentiometerspannung in der Reihenfolge einer nach dem anderen von logischen niedrigen Pegeln auf logische hohe Pegel wechseln. Ein Beleuchtungssegment wird pro Komparatorausgang, der von einem logischen niedrigen Pegel zu einem logischen hohen Pegel wechselt, deaktiviert. Die Ausgänge der Komparatoren 410, 412, 414, 416, 418 und 420 sind mit den in 5A dargestellten Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen gemäß den Bezugszeichen C, D, E, F, G und H gekoppelt.
Daher ist die Schaltungsanordnung 221 so konfiguriert, dass Beleuchtungssegmente durch Änderung der Zustände der Komparatorausgänge 410c, 412c, 414c, 416c, 418c, 420c in einer Reihenfolge von 410c zu 412c zu 414c zu 416c zu 418c zu 420c deaktiviert werden, wenn die Schaltungsanordnung 221 Teil der rechten Leiterplatte 208 ist. Außerdem ist die Schaltungsanordnung 221 so konfiguriert, dass die Beleuchtungssegmente deaktiviert werden, indem die Zustände der Ausgänge 410c, 412c, 414c, 416c, 418c, 420c in einer Reihenfolge von 420c zu 418c zu 416c zu 414c zu 412c geändert werden, wenn die Schaltungsanordnung 221 Teil der linken Leiterplatte 204 ist, da die Zustände von SEG_DIR und SEG_CTL davon abhängen, welche Position die Leiterplatte in einem Steuergerätgehäuse einnimmt. Daher kann ein einzelnes Hardware-Design auf einer Leiterplatte vorgesehen werden, und die Funktionalität der Leiterplatte ist von ihrer Position innerhalb eines Gehäuses abhängig. Darüber hinaus sieht die Positionierung der Leiterplatten im Gehäuse und die logischen Zustände, die von der Position der Leiterplatte innerhalb des Gehäuses abhängen, eine individuelle Steuerung von Beleuchtungssegmenten verschiedener Subarrays vor.
Unter Bezugnahme nun auf 5A wird ein Schaltbild eines beispielhaften Beleuchtungsarrays mit Beleuchtungssegmenten und einer Beleuchtungssegment-Treiberschaltungsanordnung gezeigt. In diesem Beispiel umfasst das Beleuchtungsarray 500 achtzehn Beleuchtungssegmente 550. Die Beleuchtungssegmente 550 bestehen aus Halbleitervorrichtungen 110, die eine Anode 502 und eine Kathode 540 aufweisen. Die Halbleiter sind in jedem Beleuchtungssegment elektrisch in Reihe mit Kathode zu Anode gekoppelt. In diesem Beispiel umfasst jedes Beleuchtungssegment drei Halbleitervorrichtungen 110, die in Reihe angeordnet sind, aber in anderen Beispielen können der Reihenschaltung weitere Halbleitervorrichtungen 110 hinzugefügt werden. Zusätzlich ist ein Halbleiter 110 in jedem Beleuchtungssegment elektrisch mit der Treiberschaltungsanordnung 222 und ein weiterer Halbleiter 110 in jedem Beleuchtungssegment elektrisch mit dem Massepotential 200 gekoppelt. Die Treiberschaltungsanordnung 222 wird von der Energiequelle 102 mit elektrischer Energie versorgt.
Eine erste Gruppe von Beleuchtungssegmenten ist von 1-6 nummeriert. Diese Gruppe von Beleuchtungssegmenten kann als Subarray bezeichnet werden. Die erste Gruppe von Beleuchtungssegmenten kann als Reaktion auf menschliche Eingabe am Potentiometer 261, das in 2 dargestellt ist, zusätzlich zur Aktivierung oder Deaktivierung durch maschinelle Energie selektiv aktiviert oder deaktiviert werden. Die in 2 dargestellte linke Leiterplatte 204 ist ferner mit den Treiberschaltungen 222 verbunden, wie durch die Bubble-Verweise C-H angezeigt wird, um die Beleuchtungssegmente 550 selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren.
Eine zweite Gruppe von Beleuchtungssegmenten ist von 7-12 nummeriert. Diese Gruppe von Beleuchtungssegmenten kann ebenfalls als Subarray bezeichnet werden. Die zweite Gruppe von Beleuchtungssegmenten wird nicht als Reaktion auf menschliche Eingaben am Potentiometer 261 selektiv aktiviert und deaktiviert. Die in 2 gezeigte mittlere Leiterplatte 206 tritt mit den Treiberschaltungen 222 in Verbindung, wie durch die Bubble-Verweise C1-H1 angedeutet; entsprechende Bubbles für die mittlere Leiterplatte 206 sind jedoch nicht enthalten, da die Wiedergabe von 4 zur Darstellung der Schaltungsanordnung der Leiterplatte 206 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde.
5A enthält auch eine dritte Gruppe von Beleuchtungssegmenten, die von 13-8 nummeriert sind. Diese Gruppe von Beleuchtungssegmenten kann ebenfalls als Subarray bezeichnet werden. Die dritte Gruppe von Beleuchtungssegmenten wird ähnlich wie bei der ersten Gruppe von Beleuchtungssegmenten als Reaktion auf menschliche Eingaben am Potentiometer 261 selektiv aktiviert und deaktiviert. Die in 2 gezeigte rechte Leiterplatte 208 tritt mit den Treiberschaltungen 222 in Verbindung, wie durch die Bubble-Verweise C2-H2 angedeutet; entsprechende Bubbles für die Leiterplatte 208 ganz rechts sind jedoch nicht enthalten, da die Wiedergabe von 4 zur Darstellung der Schaltungsanordnung der Leiterplatte 208 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde.
In einem Beispiel beginnt das Anheben der vom Potentiometer 261, das in 2 gezeigt ist, ausgegebenen Spannung von 0 auf 10 Volt mit Deaktivierung der Beleuchtungssegmente 1 und 18, die sich am Umfang oder der äußeren Grenze des Beleuchtungsarrays 500 befinden, wenn dann die Spannung des Potentiometers 261 ansteigt, werden die Beleuchtungssegmente 2 und 17 deaktiviert (hören z.B. auf zu leuchten). Wenn die Spannung des Potentiometers 261 weiter ansteigt, werden die Beleuchtungssegmente 3 und 16 deaktiviert. Wenn der menschliche Bediener die mittels des Potentiometers 261 ausgegebene Spannung weiter anhebt, dann werden die Beleuchtungssegmente 4 und 15 deaktiviert. Eine weitere Anhebung der vom Potentiometer ausgegebenen Spannung deaktiviert die Beleuchtungssegmente 5 und 14. Schließlich werden die Beleuchtungssegmente 6 und 13 um den Zeitpunkt deaktiviert, bei dem sich der Potentiometerausgang 10 Volt nähert. Wenn der Ausgang des Potentiometers von 10 Volt auf 0 Volt reduziert wird, werden die Beleuchtungssegmente in umgekehrter Reihenfolge (z.B. von Beleuchtungssegment 6 zu 1 und von Beleuchtungssegment 13 zu 18) aktiviert (beginnen z.B. zu leuchten). Die Beleuchtungssegmente 7-12 bleiben beleuchtet, unabhängig davon, ob der Ausgang des Potentiometers 261 bezüglich Spannung steigt oder sinkt.
Unter Bezugnahme nun auf 5B wird ein detailliertes Blockdiagramm der Beleuchtungssegment-Treiberschaltungsanordnung 222 gezeigt. In einem Beispiel umfasst die Beleuchtungssegment-Treiberschaltungsanordnung 222 einen Abwärts-Spannungsregler 505, der die von der Energiequelle 102 gelieferte Spannung reduziert, um ein Beleuchtungssegment 550 zu versorgen, wie in 5A dargestellt ist. Der Abwärts-Spannungsregler 505 umfasst eine Signal-Tastverhältnis-Generatorschaltung 561, die ein variables Tastverhältnis-Signal liefert, das die über den Abwärts-Spannungsregler 505 bereitgestellte Leistung steuert. Die Beleuchtungssegment-Treiberschaltungsanordnung 222 umfasst auch einen Transistor 566, der, wenn er über einen logischen Hochspannungspegel aktiviert wird, das Tastverhältnis der Signal-Tastverhältnis-Generatorschaltung 561 auf null reduziert, wodurch der Abwärts-Spannungsregler 505 deaktiviert und die Stromversorgung des Beleuchtungssegments 550 (nicht dargestellt), das elektrisch mit der Treiberschaltungsanordnung 222 gekoppelt ist, unterbrochen wird. Der Abwärts-Spannungsregler 505 kann als Reaktion auf ein Signal mit variierendem Tastverhältnis arbeiten, wenn der Transistor 566 nicht aktiviert ist. Eine Treiberschaltung 222 ist in jedem Beleuchtungssegment enthalten, wie in 5A dargestellt ist. Der Ausgang 567 des Abwärts-Spannungsreglers 505 ist elektrisch mit einer Anode einer Beleuchtungsvorrichtung in einem Beleuchtungssegment gekoppelt, wie in 5A dargestellt ist.
Unter Bezugnahme nun auf 5C wird nun ein Schaubild dargestellt, das beispielhafte physikalische Positionen von Beleuchtungssegmente 550 in dem Beleuchtungsarray 500 zeigt. In diesem Beispiel sind die Beleuchtungssegmente 550 von 1-18 nebeneinander angeordnet. Das am weitesten links gelegene Beleuchtungssegment ist das Segment Nummer 1 und das am weitesten rechts gelegene Segment ist das Segment Nummer 18. Die in 2-5B gezeigte Schaltungsanordnung kann die Beleuchtungssegmente 1-6 und 13-18 wie hierin beschrieben deaktivieren. Insbesondere bei Anstieg des Ausgangs des Potentiometers 261 von 2 von Null Volt über eine erste Schwellenspannung hinaus werden die Beleuchtungssegmente Nummer 1 und 18 deaktiviert. Wenn der Ausgang des Potentiometers 261 weiter angehoben wird, so dass er eine zweite Schwellenspannung überschreitet, werden die Beleuchtungssegmente 2 und 17 dann deaktiviert, während die Beleuchtungssegmente 1 und 18 ausgeschaltet bleiben. Wenn der Ausgang des Potentiometers 261 ferner weiter angehoben wird, so dass er eine dritte Schwellenspannung überschreitet, werden die Beleuchtungssegmente 3 und 16 dann deaktiviert, während die Beleuchtungssegmente 1, 18, 2 und 17 ausgeschaltet bleiben. Diese Sequenz der Deaktivierung von Beleuchtungssegmenten kann fortgesetzt werden, wenn die Ausgangsspannung des Potentiometers weiter auf 10 Volt steigt, so dass der Ausgang des Potentiometers 10 sechs Schwellenspannungspegel überschreitet, wobei zwei Beleuchtungssegmente jedes Mal deaktiviert werden, wenn ein anderer Schwellenspannungspegel überschritten wird. Die Beleuchtungssegmente können wieder aktiviert werden, indem die Ausgangsspannung des Potentiometers von 10 Volt auf 0 Volt reduziert wird, so dass jedes Mal, wenn die Ausgangsspannung des Potentiometers auf weniger als eine Schwellenspannung reduziert wird, zwei Beleuchtungssegmente über die in 2-5B dargestellte Schaltungsanordnung wieder aktiviert werden.
Auf diese Weise können aktivierte Beleuchtungssegmente von den äußersten Beleuchtungssegmenten im Beleuchtungsarray bis zu den innersten Beleuchtungssegmenten im Array deaktiviert werden. In diesem Beispiel werden die Beleuchtungssegmente 7-12 als Reaktion auf den Ausgang des Potentiometers 261 nicht deaktiviert.
Somit sieht das System von 1-5C ein Beleuchtungssystem vor, welches umfasst: mehrere Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen, wobei jede der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen elektrisch mit einem Beleuchtungssegment gekoppelt ist; und mehrere Leiterplatten, welche die mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen umfassen, wobei jede der mehreren Leiterplatten mit den anderen der mehreren Leiterplatten identisch ist, wobei jede der mehreren Leiterplatten Komparatorschaltungen umfasst, die in elektrischer Verbindung mit den mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen stehen. Das Beleuchtungssystem umfasst, dass die mehreren Beleuchtungssegmente eine tatsächliche Gesamtzahl von Beleuchtungssegmenten sind, dass die mehreren Leiterplatten eine tatsächliche Gesamtzahl von Leiterplatten sind und dass die tatsächliche Gesamtzahl von Beleuchtungssegmenten geteilt durch die tatsächliche Gesamtzahl von Leiterplatten eine ganze Zahl ist. Das Beleuchtungssystem umfasst, dass die mehreren Leiterplatten eine tatsächliche Gesamtzahl von drei Leiterplatten sind und dass eine zweite der drei Leiterplatten keine der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen als Reaktion auf eine Sollspannung selektiv deaktiviert.
In einigen Beispielen umfasst das Beleuchtungssystem, dass eine erste und eine dritte der drei Leiterplatten als Reaktion auf die Sollspannung selektiv eine oder mehrere der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen deaktivieren. Das Beleuchtungssystem umfasst, dass die Sollspannung über ein Potentiometer bereitgestellt wird. Das Beleuchtungssystem umfasst ferner eine Richtungssteuerungslogik für die Beleuchtungssegmente auf jeder der mehreren Leiterplatten. Das Verfahren umfasst, dass die Richtungssteuerungslogik für die Beleuchtungssegmente einen Spannungspegel bereitstellt, der einen ersten Komparator zur Ausgabe einer ersten Spannung und einen zweiten Komparator zur Ausgabe einer zweiten Spannung veranlasst, wobei die erste Spannung größer als die zweite Spannung ist.
Das System von 1-5C sieht auch ein Beleuchtungssystem vor, welches umfasst: mehrere Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen, wobei jede der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen elektrisch mit einem Beleuchtungssegment gekoppelt ist, wobei die mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen auf einer einzigen Leiterplatte enthalten sind; und eine Beleuchtungssegment-Aktivierungs- und - Deaktivierungsschaltungsanordnung, die elektrisch mit den Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen gekoppelt ist, wobei die Beleuchtungssegment-Aktivierungs- und -Deaktivierungsschaltungen mehrere spannungserfassende Komparatorschaltungen umfassen, wobei jede der mehreren spannungserfassenden Komparatorschaltungen elektrisch mit einer der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen gekoppelt ist, wobei jede der mehreren spannungserfassenden Komparatorschaltungen eine der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen als Reaktion auf eine Spannung deaktiviert, die sich von den Spannungen unterscheidet, bei denen die anderen der mehreren spannungserfassenden Komparatorschaltungen andere Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen deaktivierten. Das Beleuchtungssystem umfasst ferner mehrere Widerstände, die den Ausgang eines ersten Richtungssteuerungskomparators und den Ausgang eines zweiten Richtungssteuerungskomparators elektrisch koppeln.
In einigen Beispielen umfasst das Beleuchtungssystem, dass die mehreren Widerstände elektrisch mit den mehreren spannungserfassenden Komparatoren gekoppelt sind. Das Beleuchtungssystem umfasst, dass die mehreren spannungserfassenden Komparatoren weiterhin elektrisch an eine Sollspannung gekoppelt sind. Das Beleuchtungssystem umfasst, dass die Sollspannung über ein Potentiometer bereitgestellt wird. Das Beleuchtungssystem umfasst, dass jede der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen einen Abwärts-Spannungsregler und einen Transistor zur Deaktivierung des Abwärts-Spannungsreglers umfasst. Das Beleuchtungssystem umfasst, dass nur einer der mehreren spannungserfassenden Komparatoren direkt elektrisch an den Transistor gekoppelt ist.
Unter Verweis nun auf 6 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungssystems vorgestellt. Das Verfahren von 6 kann über das in 1-5B gezeigten System ausgeführt werden. In einigen Beispielen kann ein Mensch zumindest einige der in dem Verfahren aufgeführten Schritte ausführen. Alternativ kann ein Steuergerät zumindest einige der in dem Verfahren aufgeführten Schritte über ausführbare Befehle ausführen, die im nichtflüchtigen Speicher des Steuergeräts gespeichert sind Bei 602 wird über die in 1-5B dargestellte Hardware eine Sollspannung empfangen, die die Grundlage für die Aktivierung und Deaktivierung von Beleuchtungssegmenten sein kann. In einem Beispiel ist die Sollspannung eine analoge Spannung und wird über den in 4 gezeigten Operationsverstärker 401 empfangen. Das Verfahren 600 rückt zu 604 vor.
Bei 604 ermittelt das Verfahren 600, ob die Sollspannung größer als eine Schwellenspannung ist. In einem Beispiel weisen die Widerstände 450, 451, 452, 453, 554, 455 und 456 Widerstandswerte auf, die gleichmäßige, gleiche Spannungsabfälle über jeden Widerstand liefern, so dass 10 Volt zwischen Ausgang 409c und 408c um vorgegebene (z.B. 1,43 Volt) im Wesentlichen gleiche Beträge (z.B. ± 5%) für jeden Widerstand reduziert wird. Somit kann die erste Schwellenspannung 1,43 Volt betragen. Wenn das Verfahren 600 ermittelt, dass die Sollspannung größer als 1,43 Volt ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 600 rückt zu 606 vor. Ansonsten lautet die Antwort Nein und das Verfahren 600 rückt zu 610 vor.
Bei 606 deaktiviert das Verfahren 600 ein erstes Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs des Komparators 420 anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das erste Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 608 vor.
Bei 608 deaktiviert das Verfahren 600 ein achtzehntes Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs des Komparators anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das achtzehnte Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 614 vor.
Bei 610 aktiviert das Verfahren 600 das erste Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs des Komparators 420 anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators ermöglicht die Wiederaufnahme des Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das erste Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 612 vor.
Bei 612 aktiviert das Verfahren 600 das achtzehnte Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs eines Komparators anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators sieht die Wiederaufnahme des Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers vor, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das achtzehnte Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 kehrt zu 602 zurück, so dass Beleuchtungssegmente, die später in der Segmentdeaktivierungsreihenfolge liegen, nicht deaktiviert werden können, es sei denn, dass Beleuchtungssegmente, die früher in der Segmentdeaktivierungsreihenfolge liegen, bereits deaktiviert sind.
Bei 614 ermittelt das Verfahren 600, ob die Sollspannung größer als eine zweite Schwellenspannung ist. Somit kann die zweite Schwellenspannung 2,85 Volt betragen. Wenn das Verfahren 600 ermittelt, dass die Sollspannung größer als 2,85 Volt ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 600 rückt zu 616 vor. Ansonsten lautet die Antwort Nein und das Verfahren 600 rückt zu 620 vor.
Bei 616 deaktiviert das Verfahren 600 ein zweites Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs des Komparators 418 anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das zweite Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 618 vor.
Bei 618 deaktiviert das Verfahren 600 ein siebzehntes Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs eines Komparators anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das siebzehnte Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 624 vor.
Bei 620 aktiviert das Verfahren 600 das zweite Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs des Komparators 418 anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators ermöglicht die Wiederaufnahme des Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das zweite Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 622 vor.
Bei 622 aktiviert das Verfahren 600 das siebzehnte Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs eines Komparators anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators sieht die Wiederaufnahme des Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers vor, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das siebzehnte Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 kehrt zu 604 zurück.
Bei 624 ermittelt das Verfahren 600, ob die Sollspannung größer als eine dritte Schwellenspannung ist. Somit kann die dritte Schwellenspannung 4,28 Volt betragen. Wenn das Verfahren 600 ermittelt, dass die Sollspannung größer als 4,28 Volt ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 600 rückt zu 626 vor. Ansonsten lautet die Antwort Nein und das Verfahren 600 rückt zu 630 vor.
Bei 626 deaktiviert das Verfahren 600 ein drittes Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs des Komparators 416 anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das dritte Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 628 vor.
Bei 628 deaktiviert das Verfahren 600 ein sechzehntes Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs eines Komparators anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das sechzehnte Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 634 vor.
Bei 630 aktiviert das Verfahren 600 das dritte Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs des Komparators 416 anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators ermöglicht die Wiederaufnahme des Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das dritte Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 632 vor.
Bei 632 aktiviert das Verfahren 600 das sechzehnte Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs eines Komparators anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators sieht die Wiederaufnahme des Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers vor, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das sechzehnte Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 kehrt zu 614 zurück.
Bei 634 ermittelt das Verfahren 600, ob die Sollspannung größer als eine vierte Schwellenspannung ist. Somit kann die vierte Schwellenspannung 5,71 Volt betragen. Wenn das Verfahren 600 ermittelt, dass die Sollspannung größer als 5,71 Volt ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 600 rückt zu 636 vor. Ansonsten lautet die Antwort Nein und das Verfahren 600 rückt zu 640 vor.
Bei 636 deaktiviert das Verfahren 600 ein viertes Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs des Komparators 414 anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das vierte Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 638 vor.
Bei 638 deaktiviert das Verfahren 600 ein fünfzehntes Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs eines Komparators anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das fünfzehnte Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 644 vor.
Bei 640 aktiviert das Verfahren 600 das vierte Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs des Komparators 414 anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators ermöglicht die Wiederaufnahme des Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das vierte Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 642 vor.
Bei 642 aktiviert das Verfahren 600 das fünfzehnte Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs eines Komparators anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators sieht die Wiederaufnahme des Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers vor, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das fünfzehnte Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 kehrt zu 624 zurück.
Bei 644 ermittelt das Verfahren 600, ob die Sollspannung größer als eine fünfte Schwellenspannung ist. Somit kann die fünfte Schwellenspannung 7,14 Volt betragen. Wenn das Verfahren 600 ermittelt, dass die Sollspannung größer als 7,14 Volt ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 600 rückt zu 646 vor. Ansonsten lautet die Antwort Nein und das Verfahren 600 rückt zu 650 vor.
Bei 646 deaktiviert das Verfahren 600 ein fünftes Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs des Komparators 412 anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das fünfte Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 648 vor.
Bei 648 deaktiviert das Verfahren 600 ein vierzehntes Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs eines Komparators anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das vierzehnte Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 654 vor.
Bei 650 aktiviert das Verfahren 600 das fünfte Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs des Komparators 412 anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators ermöglicht die Wiederaufnahme eines Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das fünfte Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 652 vor.
Bei 652 aktiviert das Verfahren 600 das vierzehnte Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs eines Komparators anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators sieht die Wiederaufnahme des Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers vor, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das vierzehnte Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 kehrt zu 634 zurück.
Bei 654 ermittelt das Verfahren 600, ob die Sollspannung größer als eine sechste Schwellenspannung ist. Somit kann die sechste Schwellenspannung 8,57 Volt betragen. Wenn das Verfahren 600 ermittelt, dass die Sollspannung größer als 8,57 Volt ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 600 rückt zu 656 vor. Ansonsten lautet die Antwort Nein und das Verfahren 600 rückt zu 660 vor.
Bei 656 deaktiviert das Verfahren 600 ein sechstes Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs des Komparators 410 anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das sechste Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 658 vor.
Bei 658 deaktiviert das Verfahren 600 ein dreizehntes Beleuchtungssegment, indem es ein Einschalten des Ausgangs eines Komparators anordnet. Das Anordnen des Einschaltens des Komparators stellt das Tastverhältnis eines Abwärts-Spannungsreglers auf null Tastverhältnis ein, wodurch die elektrische Leistungszufuhr an das dreizehnte Beleuchtungssegment unterbrochen wird. Das Verfahren rückt 600 zum Ende vor.
Bei 660 aktiviert das Verfahren 600 das dritte Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs des Komparators 410 anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators ermöglicht die Wiederaufnahme eines Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das sechste Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 rückt zu 662 vor.
Bei 662 aktiviert das Verfahren 600 das dreizehnte Beleuchtungssegment, indem es ein Abschalten des Ausgangs eines Komparators anordnet. Das Anordnen des Abschaltens des Komparators sieht die Wiederaufnahme des Tastverhältnisses eines Abwärts-Spannungsreglers vor, wodurch elektrische Leistungszufuhr an das dreizehnte Beleuchtungssegment vorgesehen wird. Das Verfahren 600 kehrt zu 644 zurück.
Auf diese Weise können Beleuchtungssegmente eines Beleuchtungsarrays als Reaktion auf eine Sollspannung selektiv aktiviert und deaktiviert werden. Darüber hinaus deaktiviert oder reaktiviert das Verfahren 600 zwei Beleuchtungssegmente an entgegengesetzten Enden eines Beleuchtungsarrays als Reaktion auf eine Sollspannung, die eine Schwellenspannung übersteigt oder unterschreitet.
So sieht das Verfahren 600 ein Verfahren zum Betreiben von Beleuchtungssegmenten eines Beleuchtungsarrays vor, welches umfasst: Empfangen einer Sollspannung für mehrere Komparatorschaltungen einer Beleuchtungssegment-Aktivierungs- und Deaktivierungsschaltungsanordnung; Vergleichen der Sollspannung mit mehreren Spannungspegeln über die mehreren Komparatorschaltungen; und Deaktivieren eines oder mehrerer Beleuchtungssegmente als Reaktion darauf, dass die Sollspannung einen oder mehrere der mehreren Spannungspegel übersteigt. Das Verfahren umfasst, dass das eine oder die mehreren Beleuchtungssegmente deaktiviert werden, indem ein Tastverhältnis eines Signals auf null reduziert wird. Das Verfahren umfasst, dass das Signal an einem Abwärts-Spannungsregler angelegt wird. Das Verfahren umfasst ferner die Anpassung der logischen Spannungspegel der Richtungssteuerungslogik der Beleuchtungssegmente als Reaktion auf eine Position einer Leiterplatte in einem Gehäuse. Das Verfahren umfasst ferner die Reduzierung eines gepufferten Wertes der Sollspannung auf null Volt an einer zweiten von drei Leiterplatten als Reaktion darauf, dass die zweite der drei Leiterplatten eine mittlere Leiterplatte ist. Das Verfahren umfasst, dass der gepufferte Wert der Sollspannung durch selektive Kopplung des Ausgangs eines Verstärkers mit Masse über zwei Widerstände auf null reduziert wird.
Wie für einen Durchschnittsfachmann erkennbar ist, kann das hierin beschriebene Verfahren in Verbindung mit der hierin beschriebenen Schaltungsanordnung durchgeführt werden. Somit können verschiedene Schritte oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen übergangen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die hierin beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile zu erreichen, wird aber für einfache Darstellung und Beschreibung vorgesehen. Auch wenn dies nicht eigens gezeigt ist, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass ein oder mehrere der gezeigten Schritte oder Funktionen abhängig von der jeweils verwendeten Schaltungsanordnung wiederholt durchgeführt werden kann.
Dies beendet die Beschreibung. Das Lesen derselben durch Fachleute könnte viele Änderungen und Abwandlungen nahe legen, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Beschreibung abzuweichen. Zum Beispiel können Beleuchtungsquellen, die unterschiedliche Wellenlängen von Licht erzeugen, aus der vorliegenden Beschreibung Nutzen ziehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 15725096 [0001]

Claims

Beleuchtungssystem, umfassend: mehrere Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen, wobei jede der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen elektrisch mit einem Beleuchtungssegment gekoppelt ist; und mehrere Leiterplatten, welche die mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen umfassen, wobei jede der mehreren Leiterplatten identisch mit den anderen der mehreren Leiterplatten ist, wobei jede der mehreren Leiterplatten Komparatorschaltungen umfasst, die mit den mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen in elektrischer Verbindung stehen.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei die mehreren Beleuchtungssegmente eine tatsächliche Gesamtzahl von Beleuchtungssegmenten sind, wobei die mehreren Leiterplatten eine tatsächliche Gesamtzahl von Leiterplatten sind und wobei die tatsächliche Gesamtzahl von Beleuchtungssegmenten geteilt durch die tatsächliche Gesamtzahl von Leiterplatten eine ganze Zahl ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei die mehreren Leiterplatten eine tatsächliche Gesamtzahl von drei Leiterplatten sind und wobei eine zweite der drei Leiterplatten keine der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen als Reaktion auf eine Sollspannung selektiv deaktiviert.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, wobei eine erste und eine dritte der drei Leiterplatten als Reaktion auf die Sollspannung selektiv eine oder mehrere der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen deaktivieren.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei die Sollspannung über ein Potentiometer bereitgestellt wird.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, welches ferner eine Richtungssteuerungslogik für die Beleuchtungssegmente auf jeder der mehreren Leiterplatten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Richtungssteuerungslogik für die Beleuchtungssegmente einen Spannungspegel bereitstellt, der einen ersten Komparator zur Ausgabe einer ersten Spannung und einen zweiten Komparator zur Ausgabe einer zweiten Spannung veranlasst, wobei die erste Spannung größer als die zweite Spannung ist.
Beleuchtungssystem, umfassend: mehrere Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen, wobei jede der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen elektrisch mit einem Beleuchtungssegment gekoppelt ist, wobei die mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen auf einer einzigen Leiterplatte enthalten sind; und eine Beleuchtungssegment-Aktivierungs- und - Deaktivierungsschaltungsanordnung, die elektrisch mit den Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen gekoppelt ist, wobei die Beleuchtungssegment-Aktivierungs- und -Deaktivierungsschaltungen mehrere spannungserfassende Komparatorschaltungen umfassen, wobei jede der mehreren spannungserfassenden Komparatorschaltungen elektrisch mit einer der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen gekoppelt ist, wobei jede der mehreren spannungserfassenden Komparatorschaltungen eine der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen als Reaktion auf eine Spannung deaktiviert, die sich von den Spannungen unterscheidet, bei denen die anderen der mehreren spannungserfassenden Komparatorschaltungen andere Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen deaktivieren.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 8, welches weiterhin mehrere Widerstände umfasst, die den Ausgang eines ersten Richtungssteuerungskomparators und den Ausgang eines zweiten Richtungssteuerungskomparators elektrisch koppeln.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 9, wobei die mehreren Widerstände elektrisch mit den mehreren spannungserfassenden Komparatoren gekoppelt sind.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 10, wobei die mehreren spannungserfassenden Komparatoren weiterhin elektrisch an eine Sollspannung gekoppelt sind.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 11, wobei die Sollspannung über ein Potentiometer bereitgestellt wird.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 8, wobei jede der mehreren Beleuchtungssegment-Treiberschaltungen einen Abwärts-Spannungsregler und einen Transistor zur Deaktivierung des Abwärts-Spannungsreglers umfasst.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 13, wobei nur einer der mehreren spannungserfassenden Komparatoren direkt elektrisch an den Transistor gekoppelt ist.
Verfahren zum Betreiben von Beleuchtungssegmenten eines Beleuchtungsarrays, umfassend: Empfangen einer Sollspannung zu mehreren Komparatorschaltungen einer Beleuchtungssegment-Aktivierungs- und Deaktivierungsschaltungsanordnung; Vergleichen der Sollspannung mittels der mehreren Komparatorschaltungen mit mehreren Spannungspegeln; und Deaktivieren eines oder mehrerer Beleuchtungssegmente als Reaktion darauf, dass die Sollspannung ein oder mehrere der mehreren Spannungspegel überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das eine oder die mehreren Beleuchtungssegmente deaktiviert werden, indem ein Tastverhältnis eines Signals auf null reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Signal an einem Abwärts-Spannungsregler angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, welches weiterhin die Anpassung der logischen Spannungspegel der Richtungssteuerungslogik der Beleuchtungssegmente als Reaktion auf eine Position einer Leiterplatte in einem Gehäuse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, welches weiterhin die Reduzierung eines gepufferten Wertes der Sollspannung auf null Volt an einer zweiten von drei Leiterplatten als Reaktion darauf, dass die zweite der drei Leiterplatten eine mittlere Leiterplatte ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der gepufferte Wert der Sollspannung durch selektive Kopplung des Ausgangs eines Verstärkers mit Masse über zwei Widerstände auf null reduziert wird.