EP3053410A2 - Verfahren zur erzeugung einer sequenz von binären codewörtern eines mehrbit-codes für ein ansteuersignal für einen verbraucher - Google Patents

Verfahren zur erzeugung einer sequenz von binären codewörtern eines mehrbit-codes für ein ansteuersignal für einen verbraucher

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EP3053410A2
EP3053410A2 EP14783571.4A EP14783571A EP3053410A2 EP 3053410 A2 EP3053410 A2 EP 3053410A2 EP 14783571 A EP14783571 A EP 14783571A EP 3053410 A2 EP3053410 A2 EP 3053410A2
Authority
EP
European Patent Office
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code
code words
class
control signal
bits
Prior art date
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Granted
Application number
EP14783571.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3053410B1 (de
Inventor
Bernd Burchard
Christian Schmitz
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Elmos Semiconductor SE
Original Assignee
Elmos Semiconductor SE
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/345—Current stabilisation; Maintaining constant current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/32—Pulse-control circuits

Definitions

  • the invention relates to a method for generating a sequence of binary codewords of a multi-bit code for a Pulse Code Modulated (PCM) drive signal for a consumer, in particular in its use in a lighting device and in particular in a device for setting multi-colored light scenes in a motor vehicle.
  • PCM Pulse Code Modulated
  • Electric / electronic consumers can z. B. are controlled quite accurately by pulse modulation.
  • the invention in which a modulation is used is described on the basis of the driving of LEDs as an example of an electronic consumer.
  • Pulse Width Modulation Pulse Width Modulation
  • Pulse Length Modulation see also "Karsten Block, Peter Busch, Ludger Erwig, Franz Fischer, Wilken Pape, Manfredhegerber: Electrical Pro professions, Learning Fields 9-13, Energy and Building Technology, 1st Edition. Troisdorf 2006.
  • PLM for pulse-length modulation is according to generally accepted definition a modulation type in which a technical size (eg In the process, the duty cycle of a rectangular pulse is modulated, ie the width of the pulses forming it, at constant frequency
  • PWM Pulse-Width-Modulation
  • PWM Pulse Width Modulation
  • PDM Pulse Width Modulation
  • lighting devices which comprise a plurality of light emitters in at least two different colors which are designed to advertising coupled to a circuit to which a current source and a common potential reference and dri ⁇ about (TRI, TR2 , TR3, DRV) for operating the plurality of light emitters, of which at least two are connected to the plurality of light emitters and the circuit and comprise the respective current paths of the at least two differently colored light emitters corresponding switches.
  • said prior art lighting device includes control for periodically and independently opening and closing at least two switches.
  • the controller has an external shown, variable bus address to identify the address portion of an input data flow and to respond to it, wherein the tikan- part, in particular an addressed data packet, this control is assigned.
  • this lighting device of the prior art is characterized in particular in that each light emitter is an LED and the controller generates a plurality of PWM signals, each PWM signal being associated with one LED of the plurality of LEDs of different colors and each the PWM signals cause a corresponding one of the at least two switches for opening and closing with corresponding frequencies in accordance with the respective work cycles and wherein the data flow component comprises data for determining the respective work cycles of the at least two differently colored LEDs (see, for example, EP-B- 1 016 062).
  • Fig. 1 shows an exemplary spectrum for a bipolar PWM according to the prior art.
  • the object of the invention is to provide a method for generating a sequence of binary codewords of a multi-bit code for a drive signal for a consumer, in particular for supplying light emitters and / or LEDs with electrical energy, wherein a noise spectrum with reduced amplitude and in contrast to the state of the art within certain limits modelable interference spectrum arise.
  • This object is achieved by a method according to claim 1. Individual embodiments of the invention are specified in the subclaims.
  • a subtask to be given later in the description is the provision of a pseudo-random signal with a fill factor that deviates from 50%.
  • the invention proposes a method for generating a sequence of binary codewords of a multi-bit code for a drive signal for a consumer, wherein in the method
  • a multi-bit code with a plurality of binary codewords each the same number of n-bits is provided with n> 1, which can be divided into at least two code classes divided code words, wherein at least a code class having a plurality of code words with the same An ⁇ number of one bits and the number of One-bits of the code words of the code classes from code class to code class is different, and the drive signal as a sequence of code words of a code class he testifies ⁇ by the code words of this code class in the drive signal random or quasi are used, the code words in the subset to form the drive signal randomly or in succession in any desired varying or deterministically varying order, wherein a comprehensive Minim ⁇ least two code words subset of code words out ⁇ is selected from the number of code words of a code class, and wherein.
  • the consumer be ⁇ controlled by means of a drive signal which is modulated by means of binary code words, which Spectrum pulse density modulation can also be referred to as a pulse density modulation or a spread.
  • the codewords of the code can be subdivided into several code classes, sorted according to the number of their one-bit bits. Each code class represents a specific energy / power with which a consumer is operated. If now a consumer is to be controlled with a predefinable energy / power, which is associated with a code code comprising several code words, their codewords according to the invention in particular stochastically changing, so random or quasizufallsplex alternating, or else used deterministically varying.
  • the (interference) spectrum to be observed with regard to the EMC can be selected in advance or limited, and thus differs quite clearly from white noise. This, in turn, makes it much easier to take the measures required to ensure EMC, which, moreover, are substantially easier to implement themselves.
  • a subset of code words is selected from the number of code words of a code class, and that the code words of this subset are used to form the drive signal, the subset being at least two and less than the number of code words of the relevant one Code class includes.
  • the (interfering) spectrum potentially starting from the activation of a device according to the invention can be specifically influenced by frequency response and position.
  • code class from which the control signal forming codewords are selected may be selected, to each of which codewords are assigned, their number of one-bits in relation to the number of n-bits of the multi-bit code within one or more percentage ranges.
  • control signals only from such code classes that comprise a plurality of code words represent codewords having a percentage of one bits relative to the number n of bits of the multi-bit code, which is between a predetermined lower and a predetermined upper limit and / or within one or more predetermined ranges.
  • each drive signal representing a code word has a partial spectrum in the frequency domain and thus corresponds to a partial spectrum of each code word of each code class and that those code words whose partial spectra lie within a predeterminable overall spectrum potentially for the formation of the actuation Signals are used.
  • the target namely that the (interference) has a range of desired location and size, particularly advantageous observed ⁇ way.
  • the clock frequency of the drive signals with which the code words are transmitted monotonically or bandwidth limited with a lower limit frequency not equal to zero and an upper limit frequency and thus variable. As a result, further interference spectra are suppressed, which has to do with the asynchronous timing, as indicated above as advantageous.
  • one or more codewords of one or at least one other code class can be transmitted within a temporal sequence of codewords of a code class.
  • a modification i. H. "sprinkling" codewords of code classes other than those representing the electrical voltage, electrical current, or electrical power with which the consumer is to be currently supplied may be advantageous in terms of the above-mentioned property limitations of a consumer.
  • the at least two control signals do not correlate and / or only after a prescribable number of clocks, z. B. only after 256, 512, 1024, 2048 or 4096 cycles for one or a few bars each other.
  • This measure serves to suppress the formation and / or the effects of disturbances.
  • correlation is meant that the auto or cross correlation function assumes a value above a predetermined threshold for predetermined intervals.
  • the invention may also be provided to control the consumer, where appropriate, in addition to the control with respect to the size of the supplied electrical power specifically or regulate.
  • the consumer Due to the "start-up" of the consumer in its pulse-like control, as in the modulation according to the invention (but also in other pulse modulation methods such as pulse-amplitude modulation (PAM), pulse-frequency modulation (PFM), pulse widths Modulation (PWM), Pulse Pause Modulation (PPM), Pulse Phase Modulation (PPM) and Pulse Position Modulation (PPM), as in the case of the Manchester code), the consumer thus works depending on the code word and sequence of one-bits of different lengths with the operating voltage defined by a one-bit or the corresponding operating current. This can z. B.
  • PAM pulse-amplitude modulation
  • PFM pulse-frequency modulation
  • PWM pulse widths Modulation
  • PPM Pulse Pause Modulation
  • PPM Pulse Phase Modulation
  • PPM Pulse Position Modulation
  • the inventive method is particularly suitable for supplying at least one electrical / electronic such.
  • the invention solves the problem of uncontrolled EMC emissions through the use of random bit sequences or pseudo random bit sequences.
  • Such random sequences and pseudorandom sequences have the property that approximately 50% of the bits are 1 and approximately 50% of the bits are 0.
  • a true random sequence is white noise. If such a sequence were used directly for controlling the light sources, in particular LEDs, their luminous intensity would also rush in frequency ranges that are perceived by the human eye. This is not wanted. It is therefore important that the random sequence is band limited. In particular, it is important that the amplitude of the control signal below a lower limit frequency o u in the ideal case is zero or negligible for the application.
  • One way to generate a band-limited pseudo-random signal is to use feedback shift registers. If the length of the shift register is K bits, the maximum period T P for such a feedback shift register is up to repetition
  • T P ⁇ 2 K ⁇ y clk
  • T C is the clock period for the shift.
  • the feedback is done by a simple primitive polynomial. Reference should be made to the European application EP-A-2 631 674.
  • the reciprocal of the maximum period T P is the lower limit frequency.
  • such a pseudorandom sequence always has a mean expected value of about 50% for a 1 and is therefore not suitable for amplitude control.
  • this expectation value is referred to as "fill factor" because it determines how many 1-bits on average come from how many 0-bits of a codeword.
  • the invention solves this sub-task by means of at least two predefinable codes, which are sent at a constant clock rate.
  • predefinable codes which are sent at a constant clock rate.
  • a controlled device may have a plurality of lighting means (106, 107, 108, R, G, B), which are connected via supply lines (102, 103, 104) each having a driver (TRI, TR2, TR3, DRV).
  • a controller regulates the power and / or the current and / or the voltage which the respective driver (TRI, TR2, TR3, DRV) supplies to the lighting means (106, 107, 108, R, G, B).
  • a current drive In the case of an LED circuit, which may consist of parallel and series circuits of LEDs, this is preferably a current drive.
  • a voltage or power control is equally useful.
  • a channel (CHN) generates a drive signal (102, 103, 104) accordingly a predetermined code, the active code, and the method described below.
  • This active code (in the said example, a 4-bit code) may each be stored in a memory (CTAB) for the exemplary 16 codes resulting from said exemplary 4 bits.
  • CTAB memory
  • CTAB code table
  • the fill factor is the number of 1-bits in a code (in bits) divided by the length of the code (also expressed in bits) as a percentage. The maximum fill factor is therefore 100%.
  • a numerical value of 0 of said exemplary 4-control bits is to correspond to a power output of 0% and a fill factor of 0%.
  • a numerical value of 16, ie the numerical value of the code, with all 4 bits at logical 1, should correspond to a radiation power of 100% and a filling factor of 100%.
  • a 3-bit data word corresponds to the selection of the filling factor, each with a code class.
  • a code may, for example, have more than 16-bits for the said example, the concrete code being selected for example by a 4-bit random number from the set of codes with the same filling factor. For example, it makes sense to consider the physiological sensitivity.
  • Channel (CHN) are generated. If the channel (CH N) always sent the same code, this would mean that individual frequencies would be preferred. The goal of blurring the transients would be missed.
  • Codes of the same fill factor are combined into code classes.
  • code classes In the example of a 4-bit long code, there are therefore five code classes, namely the code class 0 with fill factor 0% with only one code, the code class 1 with fill factor 25% with four codes, the code class 2 with fill factor 50% with six codes, code class 3 with fill factor 75% with four codes and code class 4 with fill factor 100% with again only one code (see the right-hand column of the table).
  • the exchange can be done, for example, by generating a random or pseudorandom number (ZZ) in a random number generator (ZG), for example as described above, by means of a feedback shift register and a simple primitive polynomial implemented in the form of appropriate logic, for example; but not directly to the control of the lighting means and / or the LED, but to select the active code to be used from the set of allowed and / or possible codes for the next transmission period from the codes of the given code class by a controller (CTR) and sets this to be used active code.
  • the code class corresponds to the desired fill factor. It corresponds in function to that of the duty cycle in a PWM.
  • a fill factor for the drive signal can thus be determined, which deviates substantially from 50%, that is, at least in certain operating positions less than 45% and / or more than 55%.
  • the entire drive signal, which is generated by the con Troller (CTR) is generated, to a band-limited aperiodic quasi random or random signal with a fill factor corresponding to the selected code class, which is suitable for the control of the lamps and especially of LEDs.
  • the selection of codes within a code class may be restricted due to EMC requirements. So it is conceivable, for example, based on the example discussed here, not to use all six codes with fill factor 50% (see table), but for example only two or even only one of these six possible codes. However, the use of only one code would result in a periodic signal, since then no selection of the code due to the random signal can take place and the control signal would lose the property of a random signal. Especially at medium filling factors of the codes (see table) and very high frequencies are possible in Ov ⁇ ring. Therefore, it is possible to control the spectral behavior of the modulation by the said selection of certain codes and by the exclusion of other codes and, for example, to allow only those codes as active codes, which preferably lead to lower interference frequencies.
  • the next active code or set of allowed active codes can be determined. It should also be taken into account that codes which have high frequency components may no longer be able to be represented by the drive, the leads and the LEDs themselves due to their low-pass properties. In this respect, it makes sense to either not represent certain critical codes or to take account of the non-linearity of the LEDs for very low luminous powers in such a way that a non-linear mapping of the codes these are mapped to representable codes as active code.
  • a code bit sequence 0010 could thus be transformed to sequence 0110, the first 1 of the sequence being due to the low-pass characteristics of the driver (DRV, TRI, TR2, TR3), the leads (102, 103, 103) and the LEDs (106, 107, 108, R, G, B) is not dargestel lt, so that again the desired code 0010 as effectively d by the LEDs dargestel older active code results.
  • a lighting device which can be controlled in accordance with the invention therefore typically comprises a plurality of light means and / or LEDs in at least two, but typically three or four or more different colors, in a specific embodiment. These are typically designed to be connected to an electrical power supply.
  • the energy sorg ung contains an electric circuit and a common potential reference ⁇ (105).
  • the driver means (TRI, TR2, TR3, DRV) for operating the plurality of light emitters and / or LEDs are also part of the device.
  • the driver means (TRI, TR2, TR3, DRV) are connected to said lamps and / or LEDs and the circuit and the respective current paths (102, 103, 104) the at least two differently colored lamps / LEDs corresponding switch and / or Reg ler include.
  • a controller for aperiodic and independent opening and closing of the at least two switches or at least two Reg ler is provided. In this case, the opening and closing in the case of a said regulator should be understood to mean a reduction or increase in the energy throughput of the respective regulator.
  • the controller is connected to a data-bound or wireless data network and / or a data line and / or a data bus.
  • the controller may have a variable from the outside by means of programming or with the aid of an address generator, which is part of the device, variable bus address.
  • This bus address is used by the device to deliver e.g. B. from the data stream data, in particular data packets or other data messages, filter out. It thus identifies the respective portion of an assigned input data flow and typically reacts thereto by changing a parameter of the device. For example, it is conceivable to exchange a code or parts of the code table (CTAB) or the entire code table (CTAB).
  • the size of the code table (CTAB) not necessarily 2 n , where n denotes the length of the code. It is rather conceivable that the code table (CTAB) is implemented much shorter with fewer codes. It is thus an essential possible feature of the invention that the selection of the active codes is influenced by specifications via the said data interface.
  • typically at least two of the luminous means are LEDs.
  • the controller (101) typically generates a plurality of drive signals (102, 103, 104) by means of the drivers (TRI, TR2, TR3).
  • the control signals (102, 103, 104) do not correlate with each other. This non-correlation may also refer only to portions of the signals.
  • Each of the drive signals (102, 103, 104) corresponds in each case to one color of the plurality of LEDs (106, 107, 108, R, G, B) and / or light sources of different colors.
  • each of the drive signals (102, 103, 104) is generated by at least one respective switch or controller associated with the respective drive signal for opening and closing in accordance with the respective logic state of the internal drive signal (S) of the drive also associated with the respective drive signal respective channel (CHN) of the control unit (101) is caused.
  • the frequency spectrum of the amount of the frequency of the drive signal as described above, band-limited. This means that the signal has a lower limit frequency co u and / or an upper limit frequency ⁇ 0 .
  • said data flow component determines the data for determining the respective active regions of the transmission codes which emit the at least two differently colored LEDs. It is particularly advantageous if the data flow component, that is to say typically a data packet intended for the device, determines a predefined or preprogrammed color palette in the form of a subset of the possible active codes.
  • the device therefore has each of lamps via a dividing device which converts the said data stream portion ent ⁇ speaking subset of the possible active codes in a random sequence of inputs on and turn, and in particular in a drive signal (S) for said switch with the preselected fill factor.
  • the controller comprises at least two registers for controlling the at least two differently colored lamps / LEDs.
  • registers or register parts are each used to store values which, for example, receives the said data interface from a data flow.
  • This data flow components, and in particular ⁇ sondere data packets are then allocated to the respective differently colored bulbs / LEDs and enter, for example, said fill factor and thus the active code class in each case before. This can be done in a direct way in the form that the content of the data flow component directly reflects the fill factor that is to be used or on the other hand done in such a way that the content of the data flow component on the fill factor directly or indirectly via other tables points that should be used.
  • color palettes are conceivable, which can then refer to the register contents. This is particularly efficient when z. B. a restriction to 16 colors takes place. In this case, not all data, but for example, only a 4-bit data word for the color must be transmitted. Using this exemplary 4-bit data word is then the fill factor of each driving signal (102, 103, 104, Out) ⁇ agrees with the aid of the color palette be.
  • the invention may conveniently have a controller adapted to suitably set the code fill factor. As described above, it is determined which type of code may be used at all. In the illustrated example of a four-bit code result the possible fill factors are 0%, 25%, 50%, 75%, and 100% of the example code classes 0 through 4. As shown in the table above, the fill factors near the 50% level are each the maximum number possible on code variations. If this code is sent to a light source or an LED, then the average duty cycle per duty cycle is equal to the product of code transmission time and fill factor. This means that the behavior is analogous to that of a PWM in which the data values for determining the average duty cycle per time unit are assigned to the associated color LEDs (general color lamps).
  • the controller comprises at least one further register for the control of the at least two differently colored lamps or LEDs.
  • This third register or this third register part is used in each case for storing a third value, which, for example, the said data interface also receives from a data flow.
  • the direct use of the value is possible, but also the indirect use of a color palette possibly associated with the code palette.
  • the content of the third value refers to the correct code table.
  • This data flow component in particular a data packet is associated with the direct USAGE ⁇ dung of the active code table and controls, for example, Se ⁇ lesson of the codes from the code table. It is basically useful to provide the device with a housing which substantially surrounds the plurality of light emitting devices or LEDs, the driver means (TRI, TR2, TR3, DRV) and the said controller (101).
  • the latter comprises an electrical regulator for controlling the maximum currents supplied via the current paths to the plurality of LEDs, in order to thereby convert the maximum currents to constant maximum values. to hold. This has the advantage that the color temperature of the LEDs can be kept constant.
  • the amplitude of the pulse signal is typically also regulated.
  • the invention can provide a color sensor which allows the control unit (101) to adjust the fill factor and / or the color temperature of the light-emitting means or LEDs in such a way that the desired color or color reflection of the irradiated object is achieved.
  • this comprises an electric regulator for controlling the maximum power to the plurality of bulbs or LEDs supplied via the current paths so as to keep the captured by the lamps or LEDs maximum energy at constant Maxi ⁇ mal massage.
  • Such a scheme in contrast to the regulation of the current has the advantage that the amount of energy which is converted can be kept under Kon ⁇ troll.
  • the latter comprises a regulator for controlling the maximum currents or the maximum electrical energy supplied via the current paths to the plurality of LEDs, so as to keep the maximum currents and / or maximum energy at constant maximum values, the housing being substantially in addition to Plurality of LEDs, the driver means (TRI, TR2, TR3, DRV) and the controller (101) now also the controller (PWR) surrounds.
  • a regulator for controlling the maximum currents or the maximum electrical energy supplied via the current paths to the plurality of LEDs, so as to keep the maximum currents and / or maximum energy at constant maximum values
  • the controller for identifying and responding to an input data flow component ie the respective data packet, in accordance with a LIN data protocol and / or a Flexray data protocol and / or a CAN data protocol and / or a KNX Data protocol and / or an IP data protocol and / or a USB data protocol and / or an HDMI data protocol.
  • a first data interface and a second data interface are available. The passage from the first data interface parts to the second data interface should preferably depend on whether the data interface has already received a valid bus address. If this is not the case, the data packets are not forwarded.
  • the invention uses a radio interface and / or a Bluetooth interface and / or a WLAN interface.
  • each input data flow component advantageously comprises in each case one data word from one or a plurality of bits or bytes for each luminous means or LED color.
  • the byte contains 8 data bits for setting the intensity of the respective LED color within a range corresponding to the decimal numbers 0 to 255.
  • the controller is set up to control the filling factor of the respectively applied codes in accordance with the bit content of the respective data word.
  • a consumer comprises a plurality of red and / or green and / or blue and / or yellow and / or white bulbs or LEDs and / or UV bulbs or - LEDs and / or IR bulbs or LEDs.
  • the plurality of light sources or LEDs may comprise a serial and / or parallel arrangement of light sources or LEDs.
  • Such a device can be used in a lighting network.
  • a lighting network comprises a central controller for generating said input data flow and a plurality of lighting devices as described above.
  • each of the lighting devices should be arranged to receive the data flow and to set its variable bus address during the initialization phase unlike the other lighting devices of the lighting network and in contrast to the prior art, to ensure that the lighting devices to different proportions of Input data flow react. It is therefore particularly advantageous if each of the lighting devices has a device to generate a variable network address (bus address) itself, which preferably depends on the position in the lighting network. Exemplary methods for this are disclosed in DE-B-102 56631, EP-B-1 490772, EP-B-1 364288 and / or in EP-A-2 571 200.
  • the control provides, for example, a bus address to all bus subscribers (lighting device) at the same time and the bus subscribers decide whether this bus address is suitable for the respective bus subscriber. If this decision is positive, the bus user accepts the provided bus address and signals to all other bus users that this bus address has been accepted or that now the assumption of the next bus address should be made by another bus participant.
  • This signaling can take place, for example, by passing the data flow from said first data interface of the lighting device to said second data interface of the lighting device and vice versa from the time at which the variable bus address of the lighting device has been adopted.
  • the bus address is not concretely assigned to a bus subscriber. It is thus the case that the controller provides the network - ie all bus users - with a bus address for (free) use. Individual bus participants decide independently according to this procedure whether they use this bus address. It is thus not an assignment with respect to a single bus subscriber, but the assignment of the bus address to a network position.
  • the particular advantage of this method is that the individual bus users receive their bus address due to their position and do not have to be preconfigured.
  • bus user may also be appropriate for the bus user to maintain the address table of all network addresses (bus addresses) of the lighting network used.
  • the bus user selects one of the bus addresses independently, determined by the position in the cable harness.
  • 3 is a representation of various signals, as they can be used according to the invention.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a lighting network
  • FIG. 7 shows an embodiment (schematically) of a lighting device according to the invention
  • FIG. 10 shows a lighting device similar to that according to FIG. 9, FIG.
  • Fig. 11 shows another illumination device similar to that of FIG. 8 and
  • Fig. 12 a further application for the inventive concept.
  • Fig. 1 shows the spectrum of a bipolar PWM according to the prior art.
  • FIG. 2 shows the schematic structure of an exemplary device 100 which can be controlled according to the invention and has three groups of RGB luminous means 108, 107, 106, in particular in the form of LEDs. A group can also contain only one light source and other electrical components and devices.
  • the control unit 101 has in this example a data cut parts 109. This data interface 109 communicates the Vorrich ⁇ processing 100 with the lighting network in which the device is integrated 100th
  • the control unit 101 outputs three drive signals 102, 103, 104 with which the groups of RGB illuminants In 106, 107, 108 are operated.
  • the line marked with “R” lamps group will radiate red light which radiate with "B” marked Illuminant group blue light and emit the labeled with "G” Illuminant group green light ⁇ in this example.
  • the first drive signal 102 is the red radiating lamps group 108
  • the second activation signal 103 is assigned to the blue-emitting illuminant group 107
  • the third activation signal 104 is assigned to the green radiating illuminant group 106. All the components 101, 106, 107, 108 are connected via a reference potential 105.
  • this reference potential is preferred 3 shows an exemplary basic system clock 1 'which determines the position of the edges of the drive signal 4', the time being shown from left to right
  • the codes 2 'are active shown by way ⁇ provides.
  • the base system clock 1 instead of monofreq uent, as shown in FIG. 3, even within predeterminable frequency limits (with the lower limit not equal to zero) band width-limited, which would lead to an asynchronous clocking of the system.
  • Fig. 4 shows an exemplary implementation of the control unit 101.
  • the exemplary control unit has a microcontroller pC, which together with a memory unit RAM / ROM / FLASH and the clock generator CLK forms a microprocessor system.
  • the partial devices of the exemplary micro-computer system are connected via an internal data and control bus IBUS MITEI ⁇ Nander. Connected to this internal data and control bus IBUS is a data interface IF, via which the microcontroller pC can communicate with the rest of the lighting network.
  • the data interface IF is connected to the external bus EBUS, which together with the aforementioned data interface (IF) with the aforementioned external data interface (109) of FIG. 2 is identical.
  • a power supply PWR powers the device.
  • the power supply PWR receives the electrical energy ie via an external power connection EXTPWR. It is by way before ⁇ part when the M icro controller pC query their state via the internal bus BUS I and dad u rch can change t he power of the device if necessary.
  • a circuit for detecting the turn-on PWRst resets the device to a defined state when the external power supply of the device is turned on via the external power terminal EXTPWR.
  • an address manager tries to generate a bus address assigned only once in the lighting network. This is provided to the interface IF. This basic computer system largely corresponds to the state of the art.
  • the device now has a respective channel CHN, CHN1, CHN2, CHN3 via a driver device DRV, TRI, TR2, TR3 with an output signal Out, each one of said drive signals 102, 103, 104 as output signal ⁇ Out for one of the previously Generated groups of RGB illuminants are produced in 108, 106, 107.
  • a random number generator ZG generates a random number ZZ and makes it available to a controller CTR.
  • the controller generates using the time base CLK, the code table CTAB and a register value REG, which sets the fill factor determines ⁇ , the drive signal S.
  • the driver may include a controller that controls the maximum level of the out signal according to a default. This requirement may, in particular, be initiated externally, example ⁇ , via a register or by measuring the color temperature.
  • the controller can regulate the maximum current or the maximum energy or the maximum voltage. A regulation of the maximum current is particularly advantageous.
  • the controller is in this sense a part of the driver.
  • the driver has at least one first switch which, depending on the drive signal S, connects the driver output Out to the energy source, preferably via the controller.
  • the driver will have a push-pull stage with two switches of which the additional second switch will connect the output Out to, for example, the reference potential 105 only when the other aforementioned first switch is open.
  • a switch bipolar or field effect transistors or the like are typically used. It is particularly advantageous if the components can report their status to the microcontroller pC and can be configured by it.
  • the driver DRV is powered by the power supply PWR with energy.
  • the reference potential 105 is supplied via a separate terminal Ref.
  • the current of the drivers TRI, TR2, TR3, DRV is fed back from the RGB lamps 106, 107, 108 and LEDs.
  • three channels CHN are necessary. However, in FIG.
  • only one channel CHN is representative of the plurality of channels CHN1, CHN2, CHN3 a control device 101 located.
  • the said drive signals 102, 103, 104 of FIG. 2 are each connected to an output Out of each of a channel CHN1, CHN2, CHN3 of the control device 101. Since this is only an example, the drive signals in the sequence always include a signal out for a single channel. However, this signal Out represents a plurality of drive signals 102, 103, 104 when multiple channels CHN1, CHN1, CHN3 are used. In the example of the three drive signals 102, 103, 104, these are therefore likewise encompassed by the more general term Out.
  • FIG. 5 shows an exemplary lighting network having a central control unit CENTR and four exemplary devices 100 interconnected by a star-shaped bus.
  • Fig. 6 shows an exemplary lighting network with a central control unit CENTR and four exemplary devices 100 connected together via a sequential bus. Each of the devices has an additional second data interface. This allows the through ⁇ implementing a method for determining the variable address bus as described in DE-B-102 56 631, EP-B-1490772, EP-B-1364288 and / or EP-A-2571 200 discloses.
  • Fig. 7 shows an exemplary schematic device with two interfaces IF1, IF2, which are each connected to a data bus EBUS1, EBUS2.
  • This device is suitable for a bus system according to FIG. 6.
  • the device also has an example of a radio interface TX / RX.
  • FIG. 8 shows an exemplary schematic device 200 with inductive loads 206, 207, 208 connected to a star.
  • the control device 201 described above generates in each case a control signal 202, 203, 204 by means of three channels CHN1, CHN2, CHN3, each having a driver TR.
  • the drivers TR must be suitable for the control of inductive loads.
  • An exemplary embodiment of such a driver stage is known from EP-A-2 688 209.
  • the star point serves as the potential reference 205.
  • the control device 201 is again controlled via a data bus.
  • Such constructions are preferably used for the production of rotary fields.
  • Fig. 9 shows a device similar to that of FIG. 8 with the difference that now the star point 205 is controlled via another channel CH N4 and an associated driver TR.
  • the output of the driver 210 drives a separate neutral inductance.
  • the goal is typically that the neutral point voltage is 0V.
  • Such a topology makes sense, for example, if the information from the measuring means of the channels CHN1, CH2, CHN3, CHN4 is also to be used to determine the position of the rotor of a rotating machine, for example a brushless DC motor.
  • Fig. 10 shows a device similar to that of FIG. 9 with the difference that the reference potential of the control device 201 is no longer connected to the star point.
  • Fig. 11 shows a device similar to that shown in FIG. 8 with the difference that the inductors are now connected in a triangle.
  • Fig. Fig. 12 shows another pertinent application where the possibilities for improving the electromagnetic compatibility can be discussed particularly well.
  • the device here has only a single channel CHN 1. This controls the line 302 via the driver TR.
  • the line has a parasitic inductance 308 and a parasitic capacitance
  • a consumer 307 so for example an LED, to provide electrical energy in the way that due to the switching operations of the resonant circuit of inductor 308 and capacitance 307 does not oscillate or, if this should happen, swings quickly.
  • the problem is not limited to the resonant frequency of the resonant circuit consisting of inductance 308 and capacitance 312, but typically also extends to harmonics of the resonant frequency.
  • a sensitivity spectrum e (f) is typically possible to specify a sensitivity spectrum e (f) as a function of the frequency.
  • the control unit stores at least one time-limited sequence of the transmitted codes and thus the transmitted bit sequence. Before the transmission of a code this is checked by the controller 201 on suitability. The most suitable code is sent. This suitability test, that is to say an evaluation, takes place, for example, in such a way that the stored code sequence is supplemented by the code to be evaluated, and the code sequence thus obtained is Fourier-transformed.
  • the length of the code sequence thus obtained does not itself generate transients which correlate with the resonance frequency and / or its harmonic frequencies.
  • the spectrum of the supplemented code sequence obtained by the Fourier transformation is multiplied by the sensitivity spectrum e (f) and the product is integrated over the region of interest.
  • the number obtained in this way is an exemplary measure of the correlation and thus to what extent the code would stimulate the resonance or one of the possible harmonics.
  • This malus may be, for example, an evaluation offset and / or a ustex, which will degrade the evaluation result.
  • Others, especially nonlinear Bewertu ngsme ⁇ methods are conceivable.
  • the system therefore selects the code which, with regard to the evaluation of the electromagnetic compatibility - in this case the exemplary oscillation of a series resonant circuit - and with regard to the evaluation of the result represents the optimum properties for the user in the sense of an optimal compromise.
  • the exact evaluation function with respect to these two evaluation dimensions may vary greatly from application to application, so it should remain with these examples.
  • a lighting device comprising:
  • a Mehrzah l of lamps 106, 107, 108, and / or in particular LEDs in at least two different colors which are designed to an electrical energ ieversorg to be coupled, which contains an electric circuit and a common Poten ⁇ tial reference 105 ung;
  • Bulb corresponding switch and / or regulator include and
  • controller 101 for the aperiodic and independent opening and closing of the at least two switches or at least two regulators, wherein by opening and closing the controller is to be understood a reduction or increase of the energy throughput by said controller, and wherein the controller 101 is a variable bus address has to identify and respond to a respective portion of an assigned input data flow and wherein the data flow portion of this controller 101 is assigned by means of said variable bus address,
  • said bulbs 106, 107, 108 are LEDs and
  • controller 101 generates a plurality of drive signals 102, 103, 104, Out, and
  • each drive signal Out, 102, 103, 104 respectively corresponds to one color of the plurality of LEDs and / or light sources 106, 107, 108 of different colors
  • each of the drive signals Out, 102, 103, 104 is determined by the opening and closing of one of the at least two switches or regulators for opening and closing in accordance with the respective logic state of at least one drive signal S, and
  • a data flow component of the data stream on a data bus EBUS, 109 or a radio-supported data stream provides data for the direct th or indirect determination of the respective filling factor of the respective at least two drive signals Out, 102, 103, 104 of the at least two differently colored LEDs 106, 107, 108 or lighting means.
  • control device 101 comprises at least two registers Reg or at least two parts of registers for the at least two differently colored LEDs and / or lighting means, each for storing respective data values of the data flow component for the at least two differently colored LEDs and / or lighting means wherein the controller 101 is adapted to use the data values for determining the fill factor of the drive signal Out, S, 102, 103, 104 of the respectively associated color LEDs directly or indirectly via a color table.
  • At least one drive signal Out, S, 102, 103, 104 is a digital signal which, at least in one possible operating position, is a random sequence or pseudorandom sequence with a fill factor different from 50% and / or is less than 45% or 50% different and / or greater than 50%.
  • control device 101 comprises at least a third register or at least a part of a register Reg, each adapted to store at least a third data value of the data flow component, wherein the controller 101 is adapted to store the data values for Determining the permissible codes for the coding of the drive signal 102, 103, 104, Out of the respectively associated color LEDs to use directly or indirectly via a code table.
  • the control device 101 at least register Reg or other storage means z.
  • Apparatus comprising a housing substantially surrounding the plurality of LEDs, the drivers TRI, TR2, TR3, DRV and the controller 101.
  • Device according to one or more of the preceding points, further comprising an electrical regulator DRV for controlling the maximum currents supplied via the current paths to the plurality of LEDs, so as to keep the maximum currents at constant maximum values.
  • an electrical regulator DRV for controlling the maximum currents supplied via the current paths to the plurality of LEDs, so as to keep the maximum currents at constant maximum values.
  • Device according to one or more of the preceding points, further comprising an electrical regulator DRV for controlling the maximum energy supplied via the current paths to the plurality of LEDs, so as to keep the maximum energy absorbed by the LEDs at constant maximum values.
  • an electrical regulator DRV for controlling the maximum energy supplied via the current paths to the plurality of LEDs, so as to keep the maximum energy absorbed by the LEDs at constant maximum values.
  • the device further comprising a regulator for controlling the maximum currents delivered via the current paths to the plurality of LEDs or the maximum electrical energy, so as to maintain the maximum currents at constant maximum values, the housing substantially in addition to the plurality of LEDs, the drivers TRI, TR2, TR3, DRV and the controller 101, the controller surrounds.
  • each input data flow component each comprises a data word containing the fill factor for determining the intensity of the respective LED color, and the controller is adapted to set the fill factor of at least one control signal in accordance with the bit content of the respective one Control data word.
  • the plurality of LEDs comprises red and / or green and / or blue and / or yellow and / or white LEDs and / or a UV-LED and / or an IR-LED.
  • the plurality of LEDs comprises a serial and / or parallel arrangement of LEDs.
  • the device comprises at least one random number generator ZG and / or a pseudo random number generator.
  • the device comprises at least one code table CTAB. 17. The device according to one of the preceding points, wherein the device comprises more than one, but at least two code Tabel len CTAB, ie the d urch a Reg ister- be selected value.
  • the device comprises a color palette which specifies a filling factor in dependence on a register value for at least one channel CH N. 19. Device according to one of the preceding points, wherein the device comprises at least one data interface IF, 109.
  • the device comprises at least one data memory (eg RAM / ROM).
  • data memory eg RAM / ROM
  • the device comprises at least one subdevice PWRst, which puts the device into a defined state when it transitions from a state of insufficient energy supply to a state of sufficient energy supply.
  • the device outputs at least two drive signals 102, 103, 104, Out which do not correlate with one another when an auto-correlation function or cross-correlation function is being used.
  • the device outputs at least two drive signals 102, 103, 104, Out, the image of an auto-correlation function or cross-correlation function correlate with each other after at least 256 or 512 or 1024 or 2048 or 4096 clocks.
  • a central controller CENTR for generating an input data flow
  • each of the illumination devices is adapted to receive the data flow and to otherwise set its variable bus address by means of an autoadjustment device to respond to different portions of the input data flow.
  • the lighting network of item 28 wherein each of the apparatuses has a car addressing device (AdrGen) to generate a variable bus address itself, which depends on the position in the lighting network.
  • a lighting network according to one or more of the items 28 to 30, wherein a satellite and / or lighting device maintains an address table of all or part of the network addresses (bus addresses) of the lighting network used.
  • Lighting network according to item 31 wherein a satellite and / or a lighting device automatically selects one of the bus addresses of the address table as a variable bus address on the basis of the position in the wiring harness.
  • step a the code cycle begins with the end of issuing the last bit of the active code, the next code cycle with step a).
  • step a A method for generating a drive signal, wherein the drive signal is a random signal or pseudo-random signal whose relative fill factor is less than 45% and / or greater than 55%.
  • a method for supplying a load with electrical energy wherein the load is supplied with an electrical power that is modulated with a drive signal generated according to a method according to any one of items 35 to 39.
  • Method for supplying a consumer with electrical energy according to one of the points 35 to 42 wherein at least one active code of a code table CTAB is supplemented by the code with regard to the correlation with a sensitivity spectrum e (f) in dependence on the spectrum of a sequence of previously transmitted codes , wherein the sensitivity spectrum e (f) may comprise only one or a few discrete frequencies.
  • Method for supplying a consumer with electrical energy according to item 45 wherein the at least one active code of a code table (CTAB) is selected as a function of an evaluation result.
  • Device characterized in that it performs a method according to one or more of the points 33 to 44. Lighting device with
  • a first group of light sources for emitting light of a first color, wherein the first group comprises at least one light source,
  • the second group comprising at least one light source
  • a first driver unit for driving the first group of
  • Bulbs a second driver unit for driving the second group of lamps
  • a drive unit for jointly and / or independently actuating the first and the second drive unit by means of drive signals
  • each drive signal of the drive unit is an n-bit drive signal of a multi-bit code, with n> 1, the multi-bit code having a plurality of binary codewords subdivided into at least two code classes of codewords,
  • At least one code class has codewords with the same number of one bits
  • code classes are associated with different intensities with which the bulbs emit light
  • the drive unit for controlling the intensity with which at least one first luminous means or the at least one second luminous means emits light to the drive unit or driver units drive signals with a code word from that code class which is associated with the intensity with which the relevant Bulbs should give off light, and
  • the drive unit then, when the intensity with which the respective light emitting device emits light, remains unchanged, sequentially sends control signals with various of the code words from the intensity associated code class.
  • Lighting device characterized in that the selection of the code words from a code class, which are represented by the pulse drive signals of the drive unit, randomly controlled, quasi-random, arbitrarily varying or deterministic varying.
  • Lighting device dad urch in that the Anêtsig signals represent only Lich codewords from those code classes, the codewords with respect to the number n of the bits of the multi-bit code percentage of one-bits between a given lower and a predetermined upper limit and / or innerhal b one or more predetermined areas aufwei ⁇ sen.
  • Lighting device dad urch in that the or one of the predetermined ranges between 30% and 70%, in particular between 45% and 60%.
  • Lighting device according to one of the points 51 to 54, characterized in that a subset of codewords is selected from the number of codewords of a code class, and that the codewords of this subset are used to form the Pulse Code Modulated (PCM -). Control signal is used.
  • PCM Pulse Code Modulated
  • Lighting device according to any one of items 51 to 55, characterized by a data bus coupled to the drive unit for receiving data signals via the data bus enabling the drive unit to drive the drive units with the drive signals required to generate a desired optical light color.
  • Lighting device according to one of the points 51 to 56, characterized by at least one code table le, are stored in the code words of the code classes or previously selected code classes. 58. Lighting device according to any one of items 51 to 57, dad urch in that the at least two-dimensional Anêtsig not ieren miteinan ⁇ the correlid and / or after a predeterminable Anzah l of clocks z. B. only after 256, 512, 1024, 2048 or 4096 clocks for one or a few bars correlate with each other.
  • Lighting device according to one of the points 51 to 58, characterized by a color table in which for each group of lighting means the desired color of the light to be emitted by the light emitting means code classes are given.
  • Lighting device according to one of the points 51 to 59, gekennzeich net by a color sensor for detecting the color of the light emitted by the luminous light for controlling the color by the drive unit.
  • Lighting device according to one of the points 51 to 60, characterized in that the drive unit controls the color temperature of the lighting means based on a setpoint and an actual color temperature value by the maximum current and / or the maximum voltage and / or the maximum energy of the respective drive signal is controlled.
  • Lighting device according to one of the points 51 to 61, characterized in that the clock frequency of the drive signals with which the code words are transmitted, monofrequent or bandwidth limited with a lower limit frequency not equal to zero and an upper limit frequency and thus variable.
  • Lighting device according to any one of items 51 to 62, characterized in that, if necessary, within a temporal succession of code words of a code class, one or more code words of one or at least one other code class are transmitted.
  • Lighting arrangement with a plurality of lighting devices according to any one of items 51 to 33,
  • a central control unit which is coupled via a data bus to the control units of the lighting devices, data signals passing via the data bus address information for addressing one or more lighting devices and payloads to supply the addressed lighting device or lighting devices with those for generating the respectively desired color light by having this required information.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Sequenz von binären Codewörtern eines Mehrbit-Codes für ein Ansteuersignal, wobei beidem Verfahren -ein Mehrbit-Code mit einer Vielzahl von binären Codewörtern mit jeweils gleicher Anzahlvon n-Bits, mit n > 1 bereitgestellt wird, die sich in mindestens zwei Code-Klassen von Codewörtern unterteilen lassen, wobei mindestens eine Code-Klasse mehrere Codewörter mit der gleichen Anzahl von Eins-Bits aufweist und die Anzahl von Eins-Bits der Codewörter der Code-Klassen von Code-Klasse zu Code-Klasse verschieden ist, und -das Ansteuersignal als Sequenz der Codewörter einer Code-Klasse erzeugt wird, indem die Codewörter dieser Code-Klasse in dem Ansteuersignal zufalls- oder quasi zufallsgesteuert oder in beliebig variierender oder deterministisch variierender Reihenfolge aufeinanderfolgen, -wobei aus der Anzahl von Codewörtern einer Code-Klasse eine mindestens zwei Codewörter umfassende Untermenge an Codewörtern ausgewählt wird, und wobei die Codewörter dieser Untermenge zur Bildung des Ansteuersignals verwendet werden.

Description

Verfahren zur Erzeugung einer Sequenz von binären
Codewörtern eines Mehrbit-Codes für ein Ansteuersignal
für einen Verbraucher
Die vorliegende PCT-Anmeldung nimmt die Prioritäten der beiden europäischen Patentanmeldungen 14 155 995.5 vom 20. Februar 2014 und 14 156 035.9 vom 20. Februar 2014 und der deutschen Patentanmeldung 10 2013 016 386.2 vom 30. September 2013 in Anspruch, deren Inhalte hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht werden.
Einleitung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Sequenz von binären Codewörtern eines Mehrbit-Codes für ein Pulse Code Modulated (PCM-)Ansteuersignal für einen Verbraucher, insbesondere in ihrer Anwendung bei einer Beleuchtungsvorrichtung und insbesondere bei einer Vorrichtung zur Einstellung mehrfarbiger Lichtszenen in Kfz.
Elektrische/elektronische Verbraucher können z. B. durch Pulsmodulationsverfahren recht exakt angesteuert werden. Im Folgenden wird die Erfindung, bei der eine Modulation verwendet wird, anhand der Ansteuerung von LEDs als Beispiel für einen elektronischen Verbraucher beschrieben.
Die Verfügbarkeit mehrfarbiger LEDs ermöglicht die Einstellung verschiedener Lichtszenen insbesondere in Innenräumen. Ganz besondere Bedingungen herrschen dabei im Innern von Kfz. Im Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, bei denen eine PWM Ansteuerung zur Regelung der Helligkeit verwendet wird. Die PWM Modulation ist mit einigen Nachteilen insbesondere im Hinblick auf EMV-Aspekte behaftet, was nachfolgend im Einzelnen beschrieben werden soll. Zur Einführung sei zunächst auf eine Definition der PWM nach dem Stand der Technik verwiesen.
Die Pulsweitenmodulation (PWM) respektive Pulslängenmodulation (siehe auch "Karsten Block, Peter Busch, Ludger Erwig, Franz Fischer, Wilken Pape, Manf- red Weißgerber: Elektroberufe. Lernfelder 9-13. Energie- und Gebäudetechnik. 1. Auflage. Bildungsverlag EINS, Troisdorf 2006. ISBN 978-3-427-44464-0. S. 216 ff., 253 ff., 304" oder auch PLM für Puls-Längen-Modulation ist gemäß allgemein anerkannter Definition eine Modulationsart, bei der eine technische Größe (z. B. der elektrische Strom) zwischen zwei Werten wechselt. Dabei wird bei konstanter Frequenz der Tastgrad eines Rechteckpulses moduliert, also die Breite der ihn bildenden Pulse. Der englische Begriff für das Verfahren lautet Pulse-Width-Modulation (PWM. Die PWM ist auch unter Pulsbreitenmodulation (PBM) und Pulsdauermodulation (PDM) bekannt. Der letztgenannte Begriff ist genormt. (Siehe auch DIN 5483-1:1983 - Zeitabhängige Größen: Benennung der Zeitabhängigkeit. Nr. 7.3)
Im Stand der Technik sind beispielsweise Beleuchtungsvorrichtungen bekannt, die eine Mehrzahl von Lichtstrahlern in zumindest zwei verschiedenen Farben umfassen, die darauf ausgelegt sind, an einen Stromkreis gekoppelt zu wer- den, der eine Stromquelle sowie eine gemeinsame Potentialreferenz und Trei¬ ber (TRI, TR2, TR3, DRV) zum Betreiben der Mehrzahl von Lichtstrahlern enthält, von denen zumindest zwei mit der Mehrzahl von Lichtstrahlern und dem Stromkreis verschaltet sind und den jeweiligen Strompfaden der zumindest zwei verschiedenfarbigen Lichtstrahler entsprechende Schalter umfassen. Des Weiteren enthält besagte Beleuchtungsvorrichtung aus dem Stand der Technik eine Steuerung zum periodischen und unabhängigen Öffnen und Schließen von zumindest zwei Schaltern. Dabei besitzt die Steuerung eine ihr von außen zu- gewiesene, veränderliche Bus-Adresse, um denAdress-Anteil eines Eingangsdatenflusses zu identifizieren und darauf zu reagieren, wobei der Datenflussan- teil, insbesondere ein adressiertes Datenpaket, dieser Steuerung zugewiesen ist. Dabei ist diese Beleuchtungsvorrichtung aus dem Stand der Technik insbe- sondere dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lichtstrahler eine LED ist und die Steuerung eine Mehrzahl von PWM-Signalen erzeugt, wobei jedes PWM-Signal jeweils einer LED der Mehrzahl von LEDs verschiedener Farben zugeordnet ist und jedes der PWM-Signale einen entsprechenden der zumindest zwei Schalter zum Öffnen und Schließen mit entsprechenden Frequenzen gemäß den jeweili- gen Arbeitszyklen veranlasst und wobei der Datenflussanteil Daten zur Bestimmung der jeweiligen Arbeitszyklen der zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs umfasst (siehe z. B. EP-B- 1 016 062) .
Fig . 1 zeigt ein beispielhaftes Spektrum für eine bipolare PWM entsprechend dem Stand der Technik.
Das Spektrum strahlt sehr stark auch noch in höheren Frequenzen . Dies kann beträchtliche EMV-Probleme verursachen . Aus US-B-8 129 924 ist eine Beleuchtungsvorrichtung bekannt, bei der die Leuchtmittel zur Erzeugung von Licht mit gewünschter Intensität und Farbe mittels Pulsmodulation zufallsgesteuerter Pulsbreite betrieben werden, wodurch sich wiederum weißes Rauschen als Spektrum einstellt. Weitere Verfahren zur Erzeugung von kodierten Ansteuersignalen sind beschrieben in EP-A-2 696 657, US-A-2010/109550, DE-T- 11 2008 003651, WO-A-2009/040405, WO-A-2009/090511, US-B-8 129 924, EP-A-2 631 674, EP-B- 1 016 062, WO-A-2009/136317, US-A-2011/0018465, US-A- 2012/0127210, US-A-2013/0015798, EP-B- 1 490 772, EP-A-2 571 200, EP-A- 2 631 674, WO-A-2010/136956; ASHDOWN I : "Extended Parallel Pulse Code Modulation of LEDs", PROCEEDINGS OF SPIE, S P I E - INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGIN EERING, US, Bd . 6337, 31. August 2006 (2006- 08-31), Seiten 63370W- 1, XP002539703, ISSN : 0277-786X, D01 : 10.1117/12.679674; ION TOMA ET AL: " Pseudorandom pulse code modulation of LEDs", PROCEEDINGS OF SPIE, Bd . 6669, 13. September 2007 (2007-09- 13), XP055122545, ISSN : 0277-786X, D01 : 10.1117/12.732531 und CLAVIER A G ET AL: "Distortion in a Pulse Count Modulation System", TRANSACTIONS OF TH E AMERICAN INSTITUTE OF ELECTRICAL ENGIN EERS, AM ERICAN INSTITUTE OF ELECTRICAL ENGIN EERS, N EW YORK, NY, US, Bd . 66, Nr. 1, 1. Januar 1947 ( 1947-01-01), Seiten 989- 1005, XP011294078, ISSN : 0096- 3860.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung einer Sequenz von binären Codewörtern eines Mehrbit-Codes für ein Ansteuersignal für einen Verbraucher, insbesondere zur Versorgung von Lichtstrahlern und/oder LEDs mit elektrischer Energie bereitzustellen, wobei ein Störspektrum mit verringerter Amplitude und ein im Gegensatz zum Stand der Technik in gewissen Grenzen modellierbares Störspektrum entstehen . Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Einzelne Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .
Eine später in der Beschreibung ergebende Teilaufgabe ist die Bereitstellung eines Pseudozufallssignals mit einem Füllfaktor, der von 50% abweicht.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung schlägt ein Verfahren zur Erzeugung einer Sequenz von binären Codewörtern eines Mehrbit-Codes für ein Ansteuersignal für einen Verbraucher vor, wobei bei dem Verfahren
ein Mehrbit-Code mit einer Vielzahl von binären Codewörtern mit jeweils gleicher Anzahl von n-Bits, mit n > 1 bereitgestellt wird, die sich in mindestens zwei Code-Klassen von Codewörtern unterteilen lassen, wobei mindestens eine Code-Klasse mehrere Codewörter mit der gleichen An¬ zahl von Eins-Bits aufweist und die Anzahl von Eins-Bits der Codewörter der Code-Klassen von Code-Klasse zu Code-Klasse verschieden ist, und das Ansteuersignal als Sequenz der Codewörter einer Code-Klasse er¬ zeugt wird, indem die Codewörter dieser Code-Klasse in dem Ansteuersignal zufalls- oder quasi zufallsgesteuert oder in beliebig variierender oder deterministisch variierender Reihenfolge aufeinanderfolgen, wobei aus der Anzahl von Codewörtern einer Code-Klasse eine mindes¬ tens zwei Codewörter umfassende Untermenge an Codewörtern ausge¬ wählt wird, und wobei die Codewörter dieser Untermenge zur Bildung des Ansteuersignais verwendet werden. Erfindungsgemäß werden die Verbraucher mittels eines Ansteuersignais ange¬ steuert, das mittels binärer Codewörter moduliert ist, was auch als Pulsdichtemodulation oder als Spread Spectrum Pulsdichtemodulation bezeichnet werden kann. Die Codewörter des Codes lassen sich, nach der Anzahl ihrer Eins- Bits sortiert, in mehrere Code-Klassen unterteilen. Jede Code-Klasse repräsen- tiert dabei eine bestimmte Energie/Leistung, mit der ein Verbraucher betrieben wird. Soll nun ein Verbraucher mit einer vorgebbaren Energie/Leistung angesteuert werden, die einer mehrere Codewörter umfassenden Code-Klasse zugeordnet ist, so werden deren Codewörter erfindungsgemäß insbesondere sto- chastisch wechselnd, also zufalls- oder quasizufallsgesteuert alternierend, oder aber auch deterministisch variierend verwendet. Das hat den Vorteil, dass das in Bezug auf die EMV zu beachtende (Stör-)Spektrum im Vorhinein wählbar ist bzw. begrenzt werden kann und sich damit ganz eindeutig von weißem Rauschen unterscheidet. Damit wiederum ist es wesentlich einfacher, die zur Sicherstellung der EMV erforderlichen Maßnahmen, die überdies selbst wesent- lieh einfacher zu realisieren sind, zu treffen. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass aus der Anzahl von Codewörtern einer Code-Klasse eine Untermenge an Codewörtern ausgewählt wird, und dass die Codewörter dieser Untermenge zur Bildung des Ansteuersignais verwendet werden, wobei die Untermenge mindestens zwei und weniger als die Anzahl von Codewörtern der betreffenden Code-Klasse umfasst. Hierdurch lässt sich das potentiell von der erfindungsgemäßen Ansteuerung einer Vorrichtung ausgehende (Stör-)Spektrum nach Frequenzgang und Lage gezielt beeinflussen.
Zweckmäßig ist es, wenn die Reihenfolge der das Ansteuersignal bildenden Codewörter einer Code-Klasse sich zyklisch wiederholt.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn als Code-Klasse, aus der das Ansteuersignal bildende Codewörter ausgewählt werden, nur eine solche oder nur mehrere solcher Code-Klassen gewählt werden, der bzw. denen jeweils Codewörter zugeordnet sind, deren Anzahl an Eins-Bits in Relation zur Anzahl der n-Bits des Mehrbit-Codes innerhalb eines oder mehrerer Prozentbereiche liegt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, die Ansteuersignale lediglich aus solchen Code-Klassen, die mehrere Codewör- ter umfassen, Codewörter repräsentieren, die einen bezogen auf die Anzahl n der Bits des Mehrbit-Codes prozentualen Anteil an Eins-Bits aufweisen, der zwischen einer vorgegebenen unteren und einer vorgegebenen oberen Grenze und/oder innerhalb eines oder mehrere vorgegebener Bereiche liegt. Hierdurch ergibt sich beim Design einer Vorrichtung, bei der die Erfindung genutzt wird, ein weiterer Freiheitsgrad der Vorherbestimmung des (Stör-)Spektrums hinsichtlich dessen Frequenzgang(-gängen) und Lage(n).
Zweckmäßigerweise kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass jedes ein Codewort repräsentierendes Ansteuersignal im Frequenzbereich ein Teilspekt- rum aufweist und somit jedem Codewort jeder Code-Klasse ein Teilspektrum entspricht und dass diejenigen Codewörter, deren Teilspektren innerhalb eines vorgebbaren Gesamtspektrums liegen, potentiell für die Bildung des Ansteuer- Signals verwendet werden. Hierdurch ist die Zielvorgabe, dass nämlich das (Stör-)Spektrum eine gewünscht Lage und Größe aufweist, besonders vorteil¬ haft einzuhalten. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Taktfrequenz der Ansteuersignale, mit denen die Code-Wörter übertragen werden, monofrequent oder bandbreitenbegrenzt mit einer unteren Grenzfrequenz ungleich Null und einer oberen Grenzfrequenz und damit variabel ist. Hierdurch werden weitere Störspektren unterdrückt, was mit der asynchronen Taktung zu tun hat, wie sie vorstehend als vorteilhaft angegeben ist.
Falls erforderlich, können nach der Erfindung innerhalb einer zeitlichen Aufeinanderfolge von Codewörtern einer Code-Klasse ein oder mehrere Codewörter einer oder mindestens einer anderen Code-Klasse übertragen werden. Hierbei ist anzumerken, dass eine derartige Modifikation, d. h. das "Einstreuen" von Codewörtern anderer Code-Klassen als derjenigen, die die elektrische Spannung, den elektrischen Strom oder die elektrische Leistung repräsentieren, mit der der Verbraucher aktuell versorgt werden soll, hinsichtlich der oben angegebenen Eigenschaftseinschränkungen eines Verbrauchers von Vorteil sein kann.
Vorteilhafterweise korrelieren die mindestens zwei Ansteuersignale nicht und/oder erst nach einer vorgebbaren Anzahl von Takten, z. B. erst nach 256, 512, 1024, 2048 oder 4096 Takten für einen oder wenige Takte miteinander. Diese Maßnahme dient der Unterdrückung der Entstehung und/oder der Auswirkungen von Störungen. Mit "Korrelation" ist hierbei gemeint, dass die Auto- oder die Kreuzkorrelationsfunktion für vorgegebene Intervalle einen Wert oberhalb einer vorgegebenen Schwelle annimmt. In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, den Verbraucher ggf. neben der Ansteuerung hinsichtlich der Größe der zuzuführenden elektrischen Leistung speziell zu steuern bzw. zu regeln. Dies soll nachfolgend anhand einer LED als Verbraucher erläutert werden, bei der die Ansteuereinheit die Farbtemperatur der LED anhand eines Soll- und eines Ist- Farbtemperaturwerts regelt, indem der Maximalstrom und/oder die Maximalspannung und/oder die Maximalenergie des jeweiligen Ansteuersignais gere- gelt wird. Hierdurch kann die Versorgung des Verbrauchers mit elektrischer Leistung, an dessen potentielle "Eigenschaftsverluste" angepasst und damit diese kompensiert werden. Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass ein Verbraucher bei Ansteuerung durch die erfindungsgemäß generierten Signale mit Codewörtern aus derselben Code-Klasse unterschiedlich reagieren kann. Das liegt daran, dass die Lage der Eins-Bits der Codewörter ein- und derselben Code-Klasse unterschiedlich ist. So können z. B. die Eins-Bits einzeln, d. h. voneinander durch Null-Bits getrennt, oder aber gruppenweise mit unterschiedlichen Anzahlen von direkt "aneinanderhängenden "Eins-Bits aufeinanderfolgen. Aufgrund des "Anlaufs" des Verbrauchers bei dessen pulsförmiger Ansteuerung, wie dies bei der erfindungsgemäßen Modulation (aber auch bei anderen Pulsmodulationsverfahren wie z. B. Puls-Amplituden-Modulation (PAM), Puls-Frequenz-Modulation (PFM), Puls-Weiten-Modulation (PWM), Puls- Pausen-Modulation (PPM), Puls-Phasen-Modulation (PPM) und Puls-Position- Modulation (PPM), wie beispielsweise beim Manchester-Code) der Fall ist, ar- beitet der Verbraucher also je nach Codewort und Aufeinanderfolge der Eins- Bits unterschiedlich lange mit der durch ein Eins-Bit definierten Betriebsspannung bzw. dem entsprechenden Betriebsstrom. Das kann z. B. bei Leuchtmitteln und insbesondere bei LEDs Einfluss auf deren Farbtemperatur haben . Daher wird dieser Effekt durch einen veränderlichen Wert (,der durch ein Eins-Bit des Codes repräsentiert wird) für die Spannung, den Strom oder die den Verbraucher zuzuführenden Leistung korrigiert. Alternativ oder zusätzlich kann die obige Erkenntnis auch dazu genutzt werden, diejenigen Codewörter einer Code-Klasse für eine Ansteuerung auszuschließen, deren Eins-Bit-Muster für den Betrieb eines Verbrauchers weniger vorteilhaft als andere Eins-Bit-Muster dieser Code-Klasse sind. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Versorgung mindestens eines elektrischen/elektronischen wie z. B. eines elektromechani- schen, elektrooptischen oder elektroakustischen Verbrauchers, insbesondere eines Leuchtmittels wie z. B. eine LED, oder eines Verbrauchers mit einer ggf. parasitären, ohmschen und/oder induktiven und/oder kapazitiven Last, wie sie in elektrischen/elektronischen Gegenständen/Komponenten im Automotive- Bereich und/oder des täglichen Lebens für z. B. Wohn- und/oder Industriegebäude, Accessoire, Transport anzutreffen sind, mit elektrischer Energie. Die Erfindung löst das Problem der unkontrollierten EMV-Emissionen durch die Nutzung von Zufalls-Bit-Folgen oder Pseudozufalls-Bit-Folgen. Solche Zufallsfolgen und Pseudozufallsfolgen haben die Eigenschaft, dass ca. 50% der Bits 1 sind und ca. 50% der Bits 0 sind . Bei einer echten Zufallsfolge handelt es sich um weißes Rauschen. Würde eine solche Folge direkt für die Ansteuerung der Leuchtmittel, insbesondere von LEDs benutzt, so würde deren Leuchtstärke auch in Frequenzbereichen rauschen, die durch das menschliche Auge wahrgenommen werden. Dies ist nicht erwünscht. Es ist daher wichtig, dass die Zufallsfolge bandbegrenzt ist. Insbesondere ist es wichtig, dass die Amplitude des Steuersignals unterhalb einer unteren Grenzfrequenz ou im Idealfall Null oder für den Anwendungszweck vernachlässigbar ist.
Eine Möglichkeit, um ein bandbegrenztes Pseudozufallssignal zu generieren, ist die Nutzung rückgekoppelter Schieberegister. Wenn die Länge des Schieberegisters K Bits beträgt, so ist die maximale Periodendauer TP für ein solches rückgekoppeltes Schieberegister bis zur Wiederholung
TP = {2K ^yclk
Dabei bedeutet TC|k die Taktperiodendauer für den Schiebevorgang . Die Rück- kopplung erfolgt durch ein einfach primitives Polynom. Hier sei auf die europäische Anmeldung EP-A-2 631 674 verwiesen. Der Kehrwert der maximalen Periodendauer TP ist die untere Grenzfrequenz. Dabei ist jedoch zu vermerken, dass eine solche Pseudozufallsfolge immer einen mittleren Erwartungswert von ca. 50% für eine 1 hat und somit nicht zur Amplitudenregelung geeignet ist.
Es stellt sich somit die Teilaufgabe, wie eine Pseudozufallsfolge oder besser noch eine Zufallsfolge mit einem vorgegebenen Erwartungswert kleiner oder größer als 50% erzeugt werden kann.
Im Folgenden wird dieser Erwartungswert, ausgedrückt in %, mit "Füllfaktor" bezeichnet, da er bestimmt, wie viele 1-Bits im Mittel auf wie viele 0-Bits eines Codeworts kommen.
Die Erfindung löst diese Teilaufgabe mit Hilfe von mindestens zwei vordefinier- baren Codes, die mit einer konstanten Taktrate gesendet werden. Im Folgenden wird ausschließlich das Beispiel eines 4-Bit-Codes besprochen, da dieser in den Zeichnungen und der Beschreibung kurz und vereinfacht dargestellt werden kann. In einer realen Anwendung dürften in analoger Weise wesentlich längere Codes zum Einsatz kommen. Insofern ist diese Beschreibung nur beispielhaft und beschränkt die Offenbarung ausdrücklich nicht auf diese Code- Länge.
Eine erfindungsgemäße gesteuerte Vorrichtung kann mehrere Leuchtmittel (106, 107, 108, R, G, B) aufweisen, die über Zuleitungen (102, 103, 104) mit jeweils einem Treiber (TRI, TR2, TR3, DRV) verbunden sind. Ein Controller regelt die Leistung und/oder den Strom und/oder die Spannung, die der jewei- lige Treiber (TRI, TR2, TR3, DRV) an die Leuchtmittel (106, 107, 108, R, G, B) abgibt. Im Falle einer LED-Schaltung, die aus Parallel- und Serienschaltungen von LEDs bestehen kann, ist dies vorzugsweise eine Stromansteuerung. Eine Spannungs- bzw. Leistungssteuerung ist aber ebenso sinnvoll. Im Gegensatz zum Stand der Technik erzeugt in jedem der Treiber (TRI, TR2, Tr3, DRV) ein Kanal (CHN) ein Ansteuersignal (102, 103, 104) entsprechend einem vorgegebenen Code, dem aktiven Code, und dem im Folgenden beschriebenen Verfahren.
Dieser aktive Code (in dem besagten beispielsweise ein 4-bit-Code) kann je- weils in einem Speicher (CTAB) für die beispielhaften 16 Codes, die sich aus den besagten beispielhaften 4 Bits ergeben, abgelegt sein.
Eine solche beispielhafte Code-Tabelle (CTAB) wird im Folgenden für den besagten beispielhaften 4-Bit-Code angegeben. Als Füllfaktor wird im Folgenden die Anzahl der 1-Bits in einem Code (in Bits) geteilt durch die Länge des Codes (ebenfalls in Bits) als Prozentzahl angegeben. Der Maximale Füllfaktor beträgt demnach 100%.
BenenFüllfaktor Code DatenCode- nung des wort Klasse
Codes in
den Figuren
0_1 0% 0000 000 0
1_1 25% 1000 100 1
1_2 25% 0100 100 1
1_3 25% 0010 100 1
1_4 25% 0001 100 1
2_1 50% 1100 010 2
2_2 50% 1010 010 2
2_3 50% 1001 010 2
2_4 50% 0110 010 2
2_5 50% 0101 010 2
2_6 50% 0011 010 2
3_1 75% 1110 110 3
3_2 75% 1101 110 3
3_3 75% 1011 110 3
3_4 75% Ol l i 110 3 4_1 100% 1111 001 4
Nicht Nicht Nicht 101 Nicht
benutzt benutzt benutzt benutzt
Nicht Nicht Nicht 011 Nicht
benutzt benutzt benutzt benutzt
Nicht Nicht Nicht 111 Nicht
benutzt benutzt benutzt benutzt
In dem hier beschriebenen Beispiel zur Verdeutlichung der Erfindung soll ein Zahlenwert von 0 der besagten beispielhaften 4-Steuerbits einer Leistungsoder Stromabgabe von 0% und einem Füllfaktor von 0% entsprechen . Ein Zahlenwert von 16, also der Zahlenwert des Codes, bei dem alle 4 Bits auf logisch 1 stehen, soll einer Abstrahlleistung von 100% und einem Füllfaktor von 100% entsprechen .
Dabei korrespondiert beispielsweise ein 3-Bit-Datenwort zur Selektion des Füll- faktors mit jeweils einer Code-Klasse.
Dabei ist es nicht notwendig, dass der Mittelwert der Bits eines Codes, d . h . der Füllfaktor, einem von außen vorgegebenen Zahlenwert, d . h . einem Datenwort, tatsächlich proportional ist. Es ist beispielsweise denkbar, dass eine Intensitätskennline durch unterschiedliche Codes implementiert wird . Für diesen Zweck kann ein Code beispielsweise über mehr als 16-Bit für das besagte Beispiel verfügen, wobei der konkrete Code beispielsweise durch eine 4-bit- Zufallszahl aus der Menge der Codes mit gleichen Füllfaktor ausgewählt wird . So ist es beispielsweise sinnvoll, die physiologische Empfindlichkeit zu berücksichtigen .
Im Folgenden wird zur Vereinfachung lediglich eine proportionale Zuordnung zwischen Datenwort und Füllfaktor betrachtet. Die Offenbarung wird dadurch aber nicht beschränkt. Es ist offensichtlich, dass zu einem Wert, bei dem N Bits der M Bits, die den Code bilden - in dem Beispiel 4 Bit -, einen logischen Wert von 1 haben q = — Möglichkeiten der Kodierung der M Bits, die von der
(M - N) N
Kanal (CHN) erzeugt werden . Würde der Kanal (CH N) stets den gleichen Code senden, so hätte dies zur Folge, dass einzelne Frequenzen bevorzugt würden. Das Ziel eines Verwischen der Transienten würde verfehlt.
Es ist daher sinnvoll, die Codes von Periode zu Periode auszutauschen . Dabei werden Codes gleichen Füllfaktors zu Code-Klassen zusammengefasst. In dem Beispiel eines 4-Bit langen Codes gibt es daher fünf Code-Klassen, nämlich die Code-Klasse 0 mit Füllfaktor 0% mit nur einem Code, die Code-Klasse 1 mit Füllfaktor 25% mit vier Codes, die Code-Klasse 2 mit Füllfaktor 50% mit sechs Codes, die Code-Klasse 3 mit Füllfaktor 75% mit vier Codes und die Code- Klasse 4 mit Füllfaktor 100% mit wiederum nur einem Code (siehe die rechte Spalte der Tabelle) .
Der Austausch kann beispielsweise dadurch geschehen, dass beispielsweise wie oben beschrieben, mittels eines rückgekoppelten Schieberegisters und eines einfach primitiven Polynoms, das beispielsweise in Form einer entsprechende Logik implementiert ist, eine Zufalls- oder Pseudozufallszahl (ZZ) in einem Zufallsgenerator (ZG) erzeugt wird, die nun aber nicht direkt zur An- steuerung der Leuchtmittel und/oder der LED, sondern zur Selektion des zu verwendenden aktiven Codes aus der Menge der erlaubten und/oder möglichen Codes für die nächste Sendeperiode aus den Codes der vorgegeben Code-Klasse durch einen Controller (CTR) genutzt wird und diesen zu verwen- denden aktiven Code festlegt. Die Code-Klasse entspricht dabei dem gewünschten Füllfaktor. Sie entspricht in der Funktion derjenigen des Tastverhältnisses bei einer PWM . Durch die Selektion der Code-Klasse kann somit ein Füllfaktor für das Ansteuersignal festgelegt werden, der von 50% wesentlich abweicht, also zumindest in bestimmten Betriebslagen weniger als 45% und/oder mehr als 55% beträgt. Bei einer entsprechenden Länge der erzeugten Zufallsfolge wird daher das gesamte Ansteuersignal, das durch den Con- troller (CTR) erzeugt wird, zu einem bandbegrenzten aperiodischen Quasizufalls- oder Zufallssignal mit einem Füllfaktor entsprechend der gewählten Code-Klasse, das sich für die Ansteuerung der Leuchtmittel und besonders von LEDs eignet.
Die Selektion von Codes innerhalb einer Code-Klasse kann aufgrund von EMV- Anforderungen eingeschränkt werden. So ist es, beispielsweise bezogen auf das hier diskutierte Beispiel, denkbar, nicht alle sechs Codes mit Füllfaktor 50% (siehe Tabelle) zu verwenden, sondern beispielsweise nur zwei oder auch nur einen dieser sechs möglichen Codes. Bei der Verwendung von nur einem Code ergäbe sich allerdings ein periodisches Signal, da dann ja keine Auswahl des Codes aufgrund des Zufallssignals mehr stattfinden kann und das An- steuersignal die Eigenschaft eines Zufallssignals verlieren würde. Insbesondere bei mittleren Füllfaktoren der Codes (siehe Tabelle) sind im Üb¬ rigen auch sehr hohe Frequenzen möglich. Es besteht daher die Möglichkeit durch die besagte Selektion von bestimmten Codes und durch den Ausschluss von anderen Codes das spektrale Verhalten der Modulation zu steuern und beispielsweise nur solche Codes als aktive Codes zu erlauben, die vorzugswei- se zu niedrigeren Störfrequenzen führen. Somit kann in Abhängigkeit von dem bisher abgestrahlten Spektrum oder dem erwarteten zukünftigen Abstrahlspektrum der nächste aktive Code oder die Menge an zulässigen aktiven Codes bestimmt werden. Auch sollte berücksichtigt werden, dass unter Umständen Codes, die hohe Frequenzanteile besitzen, durch die Ansteuerung, die Zulei- tungen und die LEDs selbst aufgrund von deren Tiefpasseigenschaften nicht mehr dargestellt werden können. Insofern ist es sinnvoll, bestimmte kritische Codes entweder nicht darzustellen oder für sehr niedrige Leuchtstärken die Nichtlinearität der LEDs derart zu berücksichtigen, dass durch eine nichtlineare Abbildung der Codes diese auf darstellbare Codes als aktiver Code abgebildet werden. Eine Code-Bit-Folge 0010 könnte so zur Folge 0110 transformiert werden, wobei die erste 1 der Sequenz infolge der Tiefpasseigenschaften des Treibers (DRV, TRI, TR2, TR3), der Zuleitungen (102, 103, 103) und der LEDs ( 106, 107, 108, R, G, B) nicht dargestel lt wird, so dass sich wieder der gewünschte Code 0010 als effektiv d urch die LEDs dargestel lter aktiver Code ergibt. Eine erfind ungsgemäß ansteuerbare Beleuchtungsvorrichtung umfasst daher in einer speziellen Ausprägu ng typischerweise eine Mehrzahl von Lichtmitteln und/oder LEDs in mindestens zwei, typischerweise jedoch d rei oder vier oder mehr verschiedenen Farben . Diese sind typischerweise darauf ausgelegt, an eine elektrische Energieversorg ung angeschlossen zu werden . Die Energiever- sorg ung enthält einen elektrischen Stromkreis und eine gemeinsame Potential¬ referenz ( 105) . Die Treibermittel (TRI , TR2, TR3, DRV) zum Betreiben der Mehrzahl von Lichtstrahlern und/oder LEDs sind ebenfalls Teil der Vorrichtung . Die Treibermittel (TRI , TR2, TR3, DRV) sind mit den besagten Leuchtmitteln und/oder LEDs und dem Stromkreis verschaltet sowie mit den jeweiligen Strompfaden ( 102, 103, 104) die zumindest zwei verschiedenfarbigen Leuchtmitteln/LEDs entsprechende Schalter und/oder Reg ler umfassen . Des Weiteren ist eine Steuerung zum aperiodischen und unabhäng igen Öffnen und Schließen der zumindest zwei Schalter oder zumindest zwei Reg ler vorgesehen . Dabei sol l unter dem Öffnen und Schl ießen im Falle eines besagten Reg lers eine Verminderung oder Erhöhung des Energied urchsatzes d urch den jeweiligen Reg ler zu verstehen sein . Die Steuerung ist dabei an ein d rahtgebundenes oder drahtloses Datennetzwerk und/oder eine Datenleitung und/oder einen Daten- Bus angeschlossen . Dabei kann die Steuerung eine von außen mittels Programmierung oder unter Zuhilfenahme eines Ad ressengenerators, der Teil der Vorrichtung ist, veränderliche Bus-Ad resse aufweisen . Diese Bus-Ad resse wird d urch die Vorrichtung genutzt, um z. B. aus dem Datenstrom Daten, insbesondere Datenpakete oder andere Datenbotschaften, herauszufiltern . Sie identifiziert also den jeweiligen Anteil eines zugewiesenen Eingangsdatenflusses und reag iert darauf typischerweise d urch Veränderung eines Parameters der Vorrichtung . Beispielsweise ist es denkbar, einen Code oder Teile der Code-Tabelle (CTAB) oder die ganze Code-Tabelle (CTAB) auszutauschen . An d ieser Stel le sei darauf hingewiesen, dass die Größe der Code-Tabelle (CTAB) nicht notwendigerweise 2n betragen muss, wobei n die Länge des Codes bezeichnet. Es ist vielmehr denkbar, dass die Code-Tabelle (CTAB) wesentlich kürzer mit weniger Codes implementiert wird. Es ist also ein wesentliches mögliches Merkmal der Erfindung, dass die Selektion der aktiven Codes durch Vorgaben über die besagte Datenschnittstelle beeinflusst wird. Dabei sind typischerweise zumindest zwei der besagten Leuchtmittel LEDs. Die Steuerung (101) erzeugt typischerweise mittels der Treiber (TRI, TR2, TR3) eine Mehrzahl von Ansteuersignalen (102, 103, 104). Vorzugsweise korrelieren die An- steuersignale (102, 103, 104) nicht miteinander. Diese Nicht-Korrelation kann sich auch nur auf Abschnitte der Signale beziehen. Es ist beispielsweise denkbar, dass eine Korrelation erst nach 256 oder 512 oder 1024 oder 2048 oder 4096 Takten auftritt, was aber nicht dem technischen Optimum entspricht. Die Nicht-Korellation ist aber nicht zwingend erforderlich. Jedes der Ansteuersigna- le (102, 103, 104) korrespondiert dabei jeweils mit einer Farbe der Mehrzahl von LEDs (106, 107, 108, R, G, B) und/oder Leuchtmitteln verschiedener Farben. Dabei wird jedes der Ansteuersignale (102, 103, 104) erzeugt, indem jeweils mindestens ein entsprechender, dem jeweiligen Ansteuersignal zugeordneter Schalter oder Regler zum Öffnen und Schließen entsprechend dem jeweiligen logischen Zustand des ebenfalls dem jeweiligen Ansteuersignal zuge- hörigen internen Ansteuersignais (S) des jeweiligen Kanals (CHN) der Steuereinheit (101) veranlasst wird . Dabei ist das Frequenzspektrum des Betrags der Frequenz des Ansteuersignais, wie oben beschrieben, bandbegrenzt. Das bedeutet, dass das Signal eine untere Grenzfrequenz cou und/oder eine obere Grenzfrequenz ω0 besitzt.
In einer besonderen Ausprägung der Erfindung bestimmt der besagte Daten- flussanteil, also typischerweise ein Datenpaket, die Daten zur Bestimmung der jeweiligen aktiven Bereiche der Sende-Codes, die die zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs aussenden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Daten- flussanteil, also typischerweise ein für die Vorrichtung bestimmtes Datenpaket, eine vordefinierte oder vorprogrammierte Farbpalette in Form einer Untermenge der möglichen aktiven Codes bestimmt. Die Vorrichtung verfügt daher je Leuchtmittel über eine Teilvorrichtung, die die diesem Datenflussanteil ent¬ sprechende Untermenge der möglichen aktiven Codes in eine Zufallssequenz von Ein- und Ausschaltsignalen und insbesondere in ein Ansteuersignal (S) für die besagten Schalter mit dem vorgewählten Füllfaktor umwandelt.
In einer weiteren Ausprägung der Erfindung umfasst die Steuerung zumindest zwei Register für die Ansteuerung der zumindest zwei verschiedenfarbigen Leuchtmittel/LEDs. Statt zweier Register können selbstverständlich auch Teile von Registern verwendet werden. Diese Register bzw. Registerteile werden jeweils zum Speichern von Werten verwendet, die zum Beispiel die besagte Datenschnittstelle aus einem Datenfluss erhält. Diese Datenflussanteile, insbe¬ sondere Datenpakete, werden dann den jeweiligen verschiedenfarbigen Leuchtmitteln/LEDs zugeordnet und geben beispielsweise jeweils den besagten Füllfaktor und damit die aktive Code-Klasse vor. Dies kann zum einen in direk- ter Weise geschehen in der Form, dass der Inhalt des Datenflussanteils direkt den Füllfaktor widerspiegelt, der verwendet werden soll oder zum anderen in der Weise geschehen, dass der Inhalt des Datenflussanteils auf den Füllfaktor direkt oder indirekt über weitere Tabellen verweist, die verwendet werden sollen. Beispielsweise ist die Verwendung von Farbpaletten denkbar, auf die dann der Registerinhalt verweisen kann. Dies ist besonders effizient, wenn z. B. eine Beschränkung auf 16 Farben stattfindet. In diesem Fall müssen nicht alle Daten, sondern beispielsweise nur ein 4-Bit-Datenwort für die Farbe übertragen werden. Mit Hilfe dieses beispielhaften 4- Bit- Datenwortes wird dann der Füllfaktor jedes einzelnen Ansteuersignais (102, 103, 104, Out) mit Hilfe der Farbpalette be¬ stimmt.
Die Erfindung kann zweckmäßigerweise über eine Steuerung verfügen, die da- für eingerichtet ist, den Code-Füllfaktor geeignet einzustellen. Dabei wird wie oben beschrieben festgelegt, welche Art von Codes überhaupt verwendet werden dürfen. In dem hier dargestellten Beispiel eines vier Bit-Codes ergeben sich die möglichen Füllfaktoren von 0%, 25%, 50%, 75% und 100% der beispielhaften Code-Klassen 0 bis 4. Wie der Tabelle oben zu entnehmen ist, sind für die Füllfaktoren nahe dem Wert von 50% jeweils die maximale Anzahl an Code-Variationen möglich. Wird dieser Code an ein Leuchtmittel bzw. eine LED gesendet, so ist die mittlere Einschaltdauer pro Einschaltzyklus gleich dem Produkt aus Code-Transmissionsdauer und Füllfaktor. Das bedeutet, dass das Verhalten demjenigen einer PWM analog ist, bei der die Datenwerte zum Bestimmen der mittleren Einschaltdauer pro Zeiteinheit der zugehörigen Farb- LEDs (allg. Farb-Leuchtmittel) zugeordnet werden.
In einer weiteren Ausprägung der Erfindung umfasst die Steuerung zumindest ein weiteres Register für die Ansteuerung der zumindest zwei verschiedenfarbigen Leuchtmitteln bzw. LEDs. Statt dieses zusätzlichen dritten Registers können selbstverständlich auch Teile von Registern verwendet werden. Dieses dritte Register bzw. dieser dritte Registerteil wird jeweils zum Speichern eines dritten Wertes verwendet, den zum Beispiel die besagte Datenschnittstelle ebenfalls aus einem Datenfluss erhält. Auch hier ist wieder die direkte Verwendung des Wertes möglich, aber auch die indirekte Verwendung über eine der Farbpalette ggf. zugeordnete Code-Palette. In dem letzteren Fall verweist der Inhalt des dritten Wertes beispielsweise auf die richtige Code-Tabelle. Dieser Datenflussanteil, insbesondere ein Datenpaket, wird bei der direkten Verwen¬ dung der aktiven Code-Tabelle zugeordnet und steuert beispielsweise die Se¬ lektion der Codes aus der Code-Tabelle. Dabei ist es grundsätzlich sinnvoll, die Vorrichtung mit einem Gehäuse zu versehen, das im Wesentlichen die Mehrzahl von Leuchtmitteln bzw. LEDs, die Treibermittel (TRI, TR2, TR3, DRV) und die besagte Steuerung (101) umgibt.
In einer weiteren Ausprägung der Erfindung umfasst diese einen elektrischen Regler zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von LEDs gelieferten Maximalströme, um so die Maximalströme auf konstanten Maximalwer- ten zu halten. Dies hat den Vorteil, dass die Farbtemperatur der LEDs konstant gehalten werden kann.
Es wird also zusätzlich zur Vorgabe des Pulsmusters typischer Weise auch die Amplitude des Pulssignals geregelt.
Darüber hinaus kann die Erfindung einen Farbsensor vorsehen, der es der Steuereinheit (101) ermöglicht, den Füllfaktor und/oder die Farbtemperatur der Leuchtmittel bzw. LEDs so nachzuregeln, das die erwünschte Farbabstrah- lung oder Farbreflektion des bestrahlten Objekts erzielt wird.
So ist es beispielsweise sinnvoll, die Farbtemperatur eines Kanals (CHN, CHN1, CHN2, CHN3) immer dann zu messen, wenn die anderen Kanäle ausgeschaltet sind, was bei nicht korrelierten Ansteuersignalen (102, 103, 104, Out), die auf Zufallssignalen oder Pseudozufallszahlen beruhen, immer wieder der Fall sein wird. Dies ermöglicht es, durch Nachregelung des Maximalstroms und/oder der Maximalspannung und/oder der Maximalenergie die Farbtemperatur sehr einfach nachzuregeln. In einer weiteren beispielhaften Ausprägung der Erfindung umfasst diese einen elektrischen Regler zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von Leuchtmitteln bzw. LEDs gelieferten Maximalenergie, um so die durch die Leuchtmittel bzw. LEDs aufgenommene Maximalenergie auf konstanten Maxi¬ malwerten zu halten. Eine solche Regelung hat im Gegensatz zur Regelung des Stromes den Vorteil, dass die Energiemenge, die umgesetzt wird unter Kon¬ trolle gehalten werden kann.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausprägung der Erfindung umfasst diese einen Regler zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von LEDs gelieferten Maximalströme oder der elektrischen Maximalenergie, um so die Maximalströme und/oder Maximalenergie auf konstanten Maximalwerten zu halten, wobei das Gehäuse im Wesentlichen zusätzlich zur Mehrzahl von LEDs, den Treibermitteln (TRI, TR2, TR3, DRV) und der Steuerung ( 101) nun auch den Regler (PWR) umgibt. Eine solche integrierte Lösung hat den Vorteil, dass die EMV Robustheit weiter erhöht wird . In einer weiteren vorzugsweisen Ausprägung der Erfindung ist die Steuerung zum Identifizieren und Reagieren auf einen Eingangsdatenflussanteil, also dem jeweiligen Datenpaket, in Übereinstimmung mit einem LIN-Datenprotokoll und/oder einem Flexray-Datenprotokoll und/oder einem CAN-Datenprotokoll und/oder einem KNX-Datenprotokoll und/oder einem IP-Datenprotokoll und/oder einem USB-Datenprotokoll und/oder einem HDMI-Datenprotokoll eingerichtet. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, wenn die Einrichtung selbstständig ihre Position im Netzwerk feststellen kann. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine erste Datenschnittstelle und eine zweite Datenschnittstelle zur Verfügung stehen. Die Durchleitung von der ersten Daten- schnittsteile zur zweiten Datenschnittstelle sollte dabei vorzugsweise davon abhängen, ob die Datenschnittstelle bereits eine gültige Bus-Adresse erhalten hat. Sofern dies nicht der Fall ist, werden die Datenpakete nicht weitergeleitet.
Dementsprechend ist es auch sinnvoll, wenn die Erfindung eine Funkschnitt- stelle und/oder eine Bluetooth Schnittstelle und/oder eine WLAN Schnittstelle nutzt.
In einer weiteren Ausprägung der Erfindung umfasst jeder Eingangsdatenflussanteil vorteilhafterweise jeweils ein Datenwort aus einem oder einer Mehr- zahl von Bits oder Bytes für jede Leuchtmittel- bzw. LED-Farbe. Dabei enthält das Byte 8 Datenbits zum Festlegen der Intensität der jeweiligen LED-Farbe innerhalb eines Bereichs, der den Dezimalzahlen 0 bis 255 entspricht. Die Steuerung ist dabei dafür eingerichtet, den Füllfaktor der jeweils angewandten Codes in Übereinstimmung mit dem Bitinhalt des jeweiligen Datenwortes zu steuern . In einer weiteren Ausprägung der Erfindung umfasst ein Verbraucher eine Mehrzahl von roten und/oder grünen und/oder blauen und/oder gelben und/oder weißen Leuchtmitteln bzw. LEDs und/oder UV-Leuchtmitteln bzw. - LEDs und/oder IR-Leuchtmitteln bzw. -LEDs.
Dabei kann grundsätzlich die Mehrzahl von Leuchtmitteln bzw. LEDs eine serielle und/oder parallele Anordnung von Leuchtmitteln bzw. LEDs umfassen.
Eine solche Vorrichtung kann in einem Beleuchtungsnetzwerk eingesetzt wer- den. Ein solches Beleuchtungsnetzwerk umfasst eine zentrale Steuerung zum Erzeugen des besagten Eingangsdatenflusses und eine Mehrzahl von Beleuchtungsvorrichtungen wie zuvor beschrieben. Dabei sollte jeder der Beleuchtungsvorrichtungen dafür eingerichtet sein, den Datenfluss zu empfangen und seine veränderliche Bus-Adresse während der Initialisierungsphase anders als die übrigen Beleuchtungsvorrichtungen des Beleuchtungsnetzwerks und im Gegensatz zum Stand der Technik selbst zu setzen, um sicherzustellen, dass die Beleuchtungseinrichtungen auf verschiedene Anteile des Eingangsdatenflusses reagieren. Es ist daher von besonderem Vorteil, wenn jede der Beleuchtungsvorrichtungen über eine Einrichtung verfügt, um eine veränderliche Netzwerkadresse (Bus-Adresse) selbst zu erzeugen, die vorzugsweise von der Position im Beleuchtungsnetzwerk abhängt. Beispielhafte Verfahren hierzu sind in DE-B-102 56631, EP-B-1 490772, EP-B-1 364288 und/oder in EP-A-2 571 200 offenbart. Bei einer solchen Art der Autoadressierung erfolgt insbesondere keine Zuweisung einer Bus-Adresse an einen vorbestimmten Endknoten durch die Steuerung. Vielmehr stellt die Steuerung beispielsweise eine Bus-Adresse allen Bus- Teilnehmern (Beleuchtungsvorrichtung) geleichzeitig zur Verfügung und die Bus-Teilnehmer entscheiden, ob diese Bus-Adresse für den jeweiligen Bus- Teilnehmer geeignet ist. Wenn diese Entscheidung positiv ausfällt, übernimmt der Bus-Teilnehmer die zur Verfügung gestellte Bus-Adresse und signalisiert allen anderen Bus-Teilnehmern, dass diese Bus-Adresse übernommen wurde bzw. dass nun die Übernahme der nächsten Bus-Adresse durch einen anderen Bus-Teilnehmer erfolgen soll. Diese Signalisierung kann beispielsweise durch die Durchleitung des Datenflusses von der besagten ersten Datenschnittstelle der Beleuchtungsvorrichtung zur besagten zweiten Datenschnittstelle der Be- leuchtungsvorrichtung und umgekehrt ab dem Zeitpunkt erfolgen, ab dem die veränderliche Bus-Adresse der Beleuchtungsvorrichtung übernommen wurde.
Bei den oben zitierten Autoadressierungsverfahren wird die Bus-Adresse also nicht einem Bus-Teilnehmer konkret zugewiesen. Es ist somit so, dass die Steuerung dem Netzwerk - also allen Bus-Teilnehmern - eine Bus-Adresse zur (freien) Verfügung stellt. Einzelne Bus-Teilnehmer entscheiden dabei entsprechend diesem Verfahren selbstständig, ob sie diese Bus-Adresse verwenden. Es handelt sich somit nicht um eine Zuweisung bezogen auf einen einzelnen Bus-Teilnehmer, sondern um die Zuweisung der Bus-Adresse zu einer Netz- werk-Position. Der besondere Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die einzelnen Bus-Teilnehmer aufgrund ihrer Position ihre Bus-Adresse erhalten und nicht vorkonfiguriert werden müssen.
Hierfür kann es auch sinnvoll sein, dass der Bus-Teilnehmer die Adresstabelle aller verwendeten Netzwerkadressen (Bus-Adressen) des Beleuchtungsnetzwerks vorhält. Der Bus-Teilnehmer wählt selbstständig, bestimmt durch die Position im Kabelbaum, eine der Bus-Adressen aus.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
Fig. 1 das Spektrum einer bipolaren PWM nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 schematisch den Aufbau einer beispielhaften Beleuchtungsvorrich- tung nach der Erfindung, Fig. 3 eine Darstellung verschiedener Signale, wie sie nach der Erfindung genutzt werden können,
Fig. 4 eine beispielhafte Implementierung einer erfindungsgemäßen An- steuereinheit,
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für ein Beleuchtungsnetzwerk,
Fig. 6 ein weiteres Beispiel für ein Beleuchtungsnetzwerk,
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel (schematisch) einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
Fig. 8 ein weiteres Beispiel (schematisch) für eine Beleuchtungsvorrichtung,
Fig. 9 wiederum ein Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsvorrichtung,
Fig . 10 eine Beleuchtungsvorrichtung ähnlich der nach Fig. 9,
Fig . 11 eine weitere Beleuchtungsvorrichtung ähnlich der nach Fig . 8 und
Fig . 12 einen weiteren Anwendungsfall für das erfindungsgemäße Konzept.
Fig . 1 zeigt das Spektrum einer bipolaren PWM entsprechend dem Stand der Technik.
Fig . 2 zeigt den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäß ansteuerbaren beispielhaften Vorrichtung 100 mit drei Gruppen von RGB- Leuchtmitte In 108, 107, 106 insbesondere in Form von LEDs. Eine Gruppe kann dabei auch nur ein Leuchtmittel und weitere elektrische Komponenten und Vorrichtungen enthalten. Die Steuereinheit 101 verfügt in diesem Beispiel über eine Daten- schnittsteile 109. Über diese Datenschnittstelle 109 kommuniziert die Vorrich¬ tung 100 mit dem Beleuchtungsnetzwerk, in die die Vorrichtung 100 eingebunden ist. Die Steuereinheit 101 gibt drei Ansteuersignale 102, 103, 104 aus, mit denen die Gruppen von RGB- Leuchtmitte In 106, 107, 108 betrieben wer- den. Dabei soll in diesem Beispiel die mit „R" markierte Leuchtmittelgruppe rotes Licht ausstrahlen, die mit„B" markierte Leuchtmittelgruppe blaues Licht ausstrahlen und die mit „G" markierte Leuchtmittelgruppe grünes Licht aus¬ strahlen. Somit ist das erste Ansteuersignal 102 der rot strahlenden Leuchtmittelgruppe 108 zugeordnet, das zweite Ansteuersignal 103 der blau strah- lenden Leuchtmittelgruppe 107 zugeordnet und das dritte Ansteuersignal 104 der grün strahlenden Leuchtmittelgruppe 106 zugeordnet. Alle Komponenten 101, 106, 107, 108 sind über ein Bezugspotenzial 105 verbunden. In einem Kfz ist dieses Bezugspotenzial vorzugsweise mit der Karosserie verbunden. Fig. 3 zeigt einen beispielhaften Basis-Systemtakt 1' der die Position der Flanken des Ansteuersignais 4' bestimmt. Die Zeit ist dabei von links nach rechts dargestellt. In dem Beispiel sind die Codes 2', die jeweils aktiv sind, darge¬ stellt. Die möglichen beispielhaften Codes mit beispielhafter Code-Länge vier sind in der Tabelle oben aufgelistet. Es handelt sich um die bereits dargestell- ten beispielhaften 4-Bit-Codes. In der Realität sind, wie erwähnt, andere und insbesondere größere Code-Längen sinnvoll. Da die Codes eine Code-Länge von vier Bit haben, wird mit jedem vierten Takt des Basis-Systemtakts 1' erst eine neue Zufallszahl 5' bestimmt und dann der entsprechende Code als neuer aktiver Code 2' gewählt. Dabei wird das Verfahren zur Bestimmung der Zu- fallszahl 5' vorzugsweise so gewählt, dass alle Codes des gerade aktiven Füll¬ faktors mit der gleichen Wahrscheinlichkeit gewählt werden können. In dem Beispiel beträgt der aktive Füllfaktor 50%.
Zum Vergleich zu einer PWM-Modulation mit einem Duty-Cycle von 50 % ist ganz unten in Fig. 3 das entsprechende PWM-Signal 6' dargestellt, was deut¬ lich den Unterschied der erfindungsgemäßen Modulation und -Ansteuerung zur bekannten PWM- Mod ulation und -Ansteuerung der Leuchtmittel bzw. LEDS zeigt.
Der Basis-Systemtakt 1 ' könnte, statt monofreq uent, wie in Fig . 3 gezeigt, auch innerhal b vorgebbarer Freq uenzgrenzen (mit der unteren Grenze ungleich Nul l) band breitenbegrenzt sein, was zu einer asynchronen Taktung des Systems führen würde.
Fig . 4 zeigt eine beispielhafte Implementation der Steuereinheit 101. Die bei- spiel hafte Steuereinheit verfügt über einen Mikro-Controller pC, der zusammen mit einer Speichereinheit RAM/ROM/FLASH und dem Taktgenerator CLK ein M ikrorechnersystem bildet. Die Teilvorrichtungen des beispiel haften Mikrorechnersystems sind über einen internen Daten- und Steuerbus IBUS mitei¬ nander verbunden . An diesen internen Daten- und Steuerbus IBUS ist eine Datenschnittstelle IF angeschlossen, über die der M ikro-Controller pC mit dem Rest des Beleuchtungsnetzwerks kommunizieren kann . Die Datenschnittstelle IF ist dabei mit dem externen Bus EBUS verbunden, der zusammen mit der zuvor genannten Datenschnittstelle (IF) mit der zuvor erwähnten externen Datenschnittstelle ( 109) der Fig . 2 identisch ist. Eine Energieversorg ung PWR versorgt die Vorrichtung mit Energ ie. Die Energieversorg ung PWR erhält die elektrische Energ ie über einen externen Energieanschluss EXTPWR. Es ist vor¬ teil haft, wenn der M ikro-Controller pC deren Zustand über den internen Bus I BUS abfragen und dad u rch ggf. d ie Leistung der Vorrichtung verändern kann . Eine Schaltung zur Detektion des Einschaltvorgangs PWRst setzt die Vorrich- tung in einen definierten Zustand zurück, wen n d ie externe Energieversorg ung der Vorrichtung über den externen Energieanschluss EXTPWR eingeschaltet wird . Zu d iesem Zeitpun kt versucht eine Ad resserzeug ung Ad rGen eine im Beleuchtungsnetzwerk nur einmal vergebene Bus-Ad resse zu erzeugen . Diese wird der Schnittstelle IF zur Verfügung gestellt. Dieses Basis- Rechnersystem entspricht dabei weitestgehend dem Stand der Technik. Die Vorrichtung verfügt nun je über einen Kanal CHN, CHN1, CHN2, CHN3 über eine Treibereinrichtung DRV, TRI, TR2, TR3 mit einem Ausgangssignal Out, die je eines der besagten Ansteuerungssignale 102, 103, 104 als Aus¬ gangssignal Out für eine der zuvor erwähnten Gruppen von RGB- Leuchtmitte In 108, 106, 107 erzeugt. In dem Beispiel der Fig. 4 erzeugt mit Hilfe der Zeitbasis CLK ein Zufallsgenerator ZG eine Zufallszahl ZZ und stellt diese einem Controller CTR zur Verfügung. Der Controller erzeugt mit Hilfe der Zeitbasis CLK, der Code-Tabelle CTAB und eines Registerwertes REG, der den Füllfaktor fest¬ legt, das Ansteuersignal S. Dieses wird durch einen Treiber DRV zu dem be- sagten nieder-ohmigen Ausgangsignal Out umgesetzt. Der Treiber kann dabei einen Regler enthalten, der den Maximalpegel des Out-Signals entsprechend einer Vorgabe regelt. Diese Vorgabe kann insbesondere von extern, beispiels¬ weise über ein Register oder durch Messung der Farbtemperatur, erfolgen. Der Regler kann dabei den Maximalstrom oder die Maximalenergie oder die Maxi- malspannung ausregeln. Eine Regelung des Maximalstroms ist besonders vorteilhaft. Der Regler ist in diesem Sinne ein Teil des Treibers. Der Treiber verfügt in der Regel über mindestens einen ersten Schalter, der in Abhängigkeit vom Ansteuersignal S den Treiberausgang Out mit der Energiequelle, bevorzugt über den Regler, verbindet. In vielen Realisierungen wird der Treiber über eine Push-Pull-Stufe mit zwei Schaltern verfügen, von denen der zusätzlich zweite Schalter den Ausgang Out nur dann beispielsweise mit dem Bezugspotenzial 105 verbindet, wenn der andere zuvor erwähnte erste Schalter geöffnet ist. Als Schalter werden typischer Weise Bipolar- oder Feldeffekt-Transistoren oder ähnliches verwendet. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Kom- ponenten ihren Status an den Mikro-Controller pC melden können und von diesem konfiguriert werden können. Der Treiber DRV wird dabei durch die Spannungsversorgung PWR mit Energie versorgt. Dabei wird das Referenzpotenzial 105 über einen separaten Anschluss Ref zugeführt. Über diesen An- schluss wird der Strom der Treiber TRI, TR2, TR3, DRV von den RGB- Leuchtmitteln 106, 107, 108 und LEDs zurückgeführt. Im Beispiel der Fig. 2 sind drei Kanäle CHN notwendig. In der Fig. 4 ist zur Vereinfachung jedoch nur ein Kanal CHN als Repräsentant für die Mehrzahl an Kanälen CHN1, CHN2, CHN3 einer Steuereinrichtung 101 eingezeichnet. Die besagten Ansteuersigna- le 102, 103, 104 der Fig. 2 werden jeweils an einen Ausgang Out je eines Kanals CHN1, CHN2, CHN3 der Steuereinrichtung 101 angeschlossen. Da es sich nur um ein Beispiel handelt, wird bei den Ansteuersignalen in der Folge immer auch ein Signal Out für einen einzelnen Kanal vermerkt. Dieses Signal Out repräsentiert jedoch bei der Verwendung mehrerer Kanäle CHN1, CHN1, CHN3 mehrere Ansteuersignale 102, 103, 104). In dem Beispiel der drei Ansteuer- signale 102, 103, 104 werden diese somit ebenfalls durch den allgemeineren Begriff Out umfasst.
Fig. 5 zeigt ein beispielhaftes Beleuchtungsnetzwerk mit einer zentralen Kontrolleinheit CENTR und vier beispielhaften Vorrichtungen 100, die über einen sternförmigen Bus miteinander verbunden sind. Fig. 6 zeigt ein beispielhaftes Beleuchtungsnetzwerk mit einer zentralen Kontrolleinheit CENTR und vier beispielhaften Vorrichtungen 100, die über einen sequentiellen Bus miteinander verbunden sind. Dabei verfügt jede der Vorrichtungen über eine weitere zweite Datenschnittstelle. Dies ermöglicht die Durch¬ führung eines Verfahrens zur Ermittlung der veränderlichen Bus-Adresse wie in DE-B-102 56 631, EP-B-1 490 772, EP-B-1 364 288 und/oder in EP-A-2 571 200 offenbart.
Fig. 7 zeigt eine beispielhafte schematische Vorrichtung mit zwei Schnittstellen IF1, IF2, die jeweils an einen Datenbus EBUS1, EBUS2 angeschlossen sind. Diese Vorrichtung ist für ein Bussystem entsprechend Fig. 6 geeignet. Die Vorrichtung verfügt darüber hinaus beispielhaft über eine Funkschnittstelle TX/RX.
Fig. 8 zeigt eine beispielhafte schematische Vorrichtung 200 mit zu einem Stern verschalteten induktiven Lasten 206, 207, 208. Die zuvor beschriebene Steuereinrichtung 201 erzeugt mittels dreier Kanäle CHN1, CHN2, CHN3 mit je einem Treiber TR jeweils ein Steuersignal 202, 203, 204. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass solche Konstruktionen beispielsweise geeignet sind, um beispielsweise die Statorfeldspulen von bürstenlosen DC Motoren anzusteuern . Die Treiber TR müssen dabei für die Ansteuerung induktiver Lasten geeignet sein . Eine beispielhafte Ausführung einer solchen Treiberstufe ist aus EP-A-2 688 209 bekannt. In dem hier demonstrierten Beispiel dient der Stern- punkt als Potenzialreferenz 205. Die Steuerung der Steuereinrichtung 201 erfolgt wieder über einen Datenbus. Solche Konstruktionen werden vorzugsweise für die Erzeugung von Drehfeldern verwendet.
Fig . 9 zeigt eine Vorrichtung ähnlich der aus Fig . 8 mit dem Unterschied, dass nun der Sternpunkt 205 über einen weiteren Kanal CH N4 und einen zugehörigen Treiber TR angesteuert wird . Der Ausgang des Treibers 210 Treibt dabei eine separate Sternpunktsinduktivität. 211 Ziel ist es dabei typischerweise, dass die Sternpunktsspannung 0V wird . Eine solche Topologie ist beispielsweise sinnvoll, wenn die Informationen der Messmittel der Kanäle CHN l, CH N2, CHN3, CHN4 auch zur Lagebestimmung des Rotors einer rotierenden Maschine, beispielsweise eines bürstenlosen Gleichstrommotors, herangezogen werden sollen.
Fig . 10 zeigt eine Vorrichtung ähnlich der aus Fig . 9 mit dem Unterschied, dass das Bezugspotenzial der Steuereinrichtung 201 nicht mehr mit dem Sternpunkt verbunden ist.
Fig . 11 zeigt eine Vorrichtung ähnlich der in Fig . 8 mit dem Unterschied, dass die Induktivitäten nun im Dreieck geschaltet sind .
Fig . 12 zeigt eine andere einschlägige Anwendung, an der sich besonders gut die Möglichkeiten zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit diskutieren lassen. Die Vorrichtung verfügt beispielhaft hier nur über einen einzigen Kanal CHN l . Dieser steuert über den Treiber TR die Leitung 302. Die Leitung weist eine parasitäre Induktivität 308 und eine parasitäre Kapazität
312 auf. Es sei die Aufgabe der Schaltung 300, einen Verbraucher 307, also beispielsweise eine LED, mit elektrischer Energie in der Art zu versorgen, dass durch die Schaltvorgänge der Schwingkreis aus Induktivität 308 und Kapazität 307 nicht anschwingt oder, wenn dies doch geschehen solle, schnell ausschwingt. Das Problem beschränkt sich dabei nicht nur auf die Resonanzfrequenz des Schwingkreises bestehend aus Induktivität 308 und Kapazität 312, sondern erstreckt sich typischerweise auch auf Oberwellen der Resonanzfrequenz.
Typischerweise lässt sich beispielsweise ein Empfindlichkeitsspektrum e(f) in Abhängigkeit von der Frequenz angeben . Diese soll nun durch die Vorrichtung 200 und die Steuereinrichtung 201 berücksichtigt werden . Diese Berücksichtigung erfolgt durch geeignete Auswahl des nächsten zu sendenden Codes durch die Steuereinrichtung 201. Hierzu speichert die Steuereinheit zumindest eine zeitbegrenzte Sequenz der gesendeten Codes und damit die gesendete Bit-Sequenz ab. Vor der Aussendung eines Codes wird dieser durch die Steuereinrichtung 201 auf Eignung geprüft. Es wird der geeignetste Code gesendet. Diese Eignungsprüfung, also eine Bewertung, erfolgt beispielsweise so, dass die abgespeicherte Code-Sequenz um den zu bewertenden Code ergänzt wird und die so erhaltene Code-Sequenz Fourier-transformiert wird . Hierbei ist üb- rigens zu beachten, dass die Länge der so erhaltenen Code-Sequenz nicht schon selbst Transienten erzeugt, die mit der Resonanzfrequenz und oder deren Oberwellenfrequenzen korrelieren . Nun wird das durch die Fourier- Transformation erhaltene Spektrum der ergänzten Code-Sequenz mit dem Empfindlichkeitsspektrum e(f) multipliziert und das Produkt über den interes- sierenden Bereich integriert. Die so erhaltene Zahl ist ein beispielhaftes Maß für die Korrelation und damit dafür, inwieweit der Code die Resonanz oder eine der möglichen Oberschwingungen anregen würde.
Auf diese Weise werden nun alle Codes mit dem vorgegebenen Füllfaktor, dem Zielfüllfaktor bewertet. Der Code mit der geringsten Anregung, bei diesem Beispiel der Code mit der geringsten Bewertung, wird für die Sendung ausgewählt. Ist die Anwendung sehr genau bekannt, so kann für verschiedene Füll- faktoren der zu wählende Code oder eine zu wählende Sequenz von Codes schon in der Konstruktionsphase vorausberechnet und in der Vorrichtung abgespeichert oder hart verdrahtet werden . Es ist darüber h inaus denkbar, dass in der jeweil igen Applikation ein vom vorgegebenen Fül lfaktor, dem Zielfüllfaktor, in geringem Maße abweichender Füllfaktor nicht auffal len würde . Daher ist es d urchaus denkbar, wenn auch Codes mit einem geringfüg ig abweichenden Fül lfaktor geprüft werden . Bei der Bewertung werden diese mit einem " Mal us" versehen, der umso größer sein sollte, je g rößer die Abweichung des Fül lfaktors ist. Dieser Malus kann beispielsweise ein Bewertungsoffset und/oder ein Mal usfaktor sein, mit dem das Bewertu ngsergebnis verschlechtert wird . Andere, insbesondere nichtlineare Bewertu ngsme¬ thoden sind denkbar. Das System selektiert daher den Code, der hinsichtlich der Bewertung der elektromag netischen Verträg lichkeit - hier das beispiel hafte Anschwingen eines Serienresonanzkreises - und hinsichtlich der Bewertung des Ergebnisses für den Nutzer die optimalen Eigenschaften im Sinne eines optimalen Kompromisses darstellt. Die exakte Bewertungsfunktion hinsichtlich d ieser zwei Bewertungsdimensionen d ürften von Anwendungsfal l zu Anwendungsfal l sehr stark schwanken, weshal b es h ier bei d iesen Beispielen bleiben soll .
Nachfolgend werden, in Gruppen eingeteilt, einzelne Merkmale der Erfind ung aufgeführt, die einzeln oder in beliebigen Kombinationen, gruppenweise oder g ruppenübergreifend d ie Erfind ung definieren können .
1. Beleuchtungsvorrichtung , umfassend :
eine Mehrzah l von Leuchtmitteln 106, 107, 108 und/oder insbesondere LEDs in zumindest zwei verschiedenen Farben, die darauf ausgelegt sind , an eine elektrische Energ ieversorg ung gekoppelt zu werden, die einen elektrischen Stromkreis und eine gemeinsame Poten¬ tial referenz 105 enthält; Treiber DRV, TRI, TR2, TR3 zum Betreiben der Mehrzahl von Leuchtmitteln 106, 107, 108, die zumindest zwei mit der Mehrzahl von Leuchtmitteln 106, 107, 108 und/oder insbesondere LEDs und dem Stromkreis verschaltete und den jeweiligen Strompfaden der zumindest zwei verschiedenfarbigen Leuchtmittel entsprechende Schalter und/oder Regler umfassen und
eine Steuerung 101 zum aperiodischen und unabhängigen Öffnen und Schließen der zumindest zwei Schalter oder zumindest zwei Regler, wobei unter Öffnen und Schließen der Regler eine Verminderung oder Erhöhung des Energiedurchsatzes durch die besagten Regler zu verstehen ist, und wobei die Steuerung 101 eine veränderliche Bus- Adresse hat, um einen jeweiligen Anteil eines zugewiesenen Eingangsdatenflusses zu identifizieren und darauf zu reagieren und wobei der Datenflussanteil dieser Steuerung 101 mittels der besagten veränderlichen Bus-Adresse zugewiesen ist,
wobei zumindest zwei der besagten Leuchtmittel 106, 107, 108 LEDs sind und
wobei zumindest die besagte die Steuereinrichtung 101 eine Mehrzahl von Ansteuersignalen 102, 103, 104, Out erzeugt und
wobei jedes Ansteuersignal Out, 102, 103, 104 jeweils einer Farbe der Mehrzahl von LEDs und/oder Leuchtmitteln 106, 107, 108 verschiedener Farben entspricht und
wobei der logische Zustand jedes der Ansteuersignale Out, 102, 103, 104 durch das Öffnen und Schließen eines der zumindest zwei Schalter oder Regler zum Öffnen und Schließen entsprechend dem jeweiligen logischen Zustand zumindest eines Ansteuersignais S bestimmt wird und
wobei das Frequenzspektrum des Betrags der Frequenz des jeweiligen Ansteuersignais Out, 102, 103, 104 und/oder des jeweiligen An- steuersignals S bandbegrenzt ist und
wobei ein Datenflussanteil des Datenstromes auf einem Datenbus EBUS, 109 oder eines funkgestützten Datenstroms Daten zur direk- ten oder indirekten Bestimmung des jeweiligen Füllfaktors der jeweiligen zumindest zwei Ansteuersignale Out, 102, 103, 104 der zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs 106, 107, 108 oder Leuchtmittel umfasst.
Vorrichtung gemäß Punkt 1, wobei die Steuereinrichtung 101 zumindest zwei Register Reg oder zumindest zwei Teile von Registern für die zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs und/oder Leuchtmittel umfasst, die jeweils zum Speichern respektiver Datenwerte des Datenflussanteils für die zumindest zwei verschiedenfarbigen LEDs und/oder Leuchtmittel eingerichtet sind, wobei die Steuerung 101 dafür eingerichtet ist, die Datenwerte zum Bestimmen des Füllfaktors des Ansteuersignais Out, S, 102, 103, 104 der jeweils zugehörigen Farb-LEDs direkt oder indirekt über eine Farbtabelle zu verwenden.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, wobei zumindest ein Ansteuersignal Out, S, 102, 103, 104 ein digitales Signal ist, das zumindest in einer möglichen Betriebslage eine Zufallsfolge oder Pseudozufallsfolge mit einem Füllfaktor ist, der von 50% verschieden ist und/ oder kleiner als 45% ist oder von 50% verschieden ist und/ oder größer als 50% ist.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, wobei die Steuereinrichtung 101 zumindest ein drittes Register oder zumindest einen Teil eines Register Reg umfasst, die jeweils zum Speichern zumindest eines dritten Datenwertes des Datenflussanteils eingerichtet ist, wobei die Steuerung 101 dafür eingerichtet ist, die Datenwerte zum Bestimmen der zulässigen Codes für die Kodierung des Ansteuersignais 102, 103, 104, Out der jeweils zugehörigen Farb-LEDs direkt oder indirekt über eine Code-Tabelle zu verwenden. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, wobei die Steuereinrichtung 101 zumindest Register Reg oder andere Speichermittel z. B. Ram/ROM/FLASH oder eine feste Verdrahtung aufweist, die die zulässigen Codes für die Kodierung des Ansteuersignais 102, 103, 104 der jeweils zugehörigen Farb-LEDs oder Algorithmen und/oder Parameter zu deren Bestimmung enthalten.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, die ein Gehäuse umfasst, das im Wesentlichen die Mehrzahl von LEDs, die Treiber TRI, TR2, TR3, DRV und die Steuerung 101 umgibt.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, weiterhin umfassend einen elektrischen Regler DRV zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von LEDs gelieferten Maximalströme, um so die Maximalströme auf konstanten Maximalwerten zu halten.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, weiterhin umfassend einen elektrischen Regler DRV zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von LEDs gelieferten Maximalenergie, um so die durch die LEDs aufgenommene Maximalenergie auf konstanten Maximalwerten zu halten.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, weiterhin umfassend einen Regler zum Steuern der über die Strompfade zu der Mehrzahl von LEDs gelieferten Maximalströme oder der elektrischen Maximalenergie, um so die Maximalströme auf konstanten Maximalwerten zu halten, wobei das Gehäuse im Wesentlichen zusätzlich zur Mehrzahl von LEDs, den Treibern TRI, TR2, TR3, DRV und der Steuerung 101, den Regler umgibt.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, wobei die Steuerung zum Identifizieren und Reagieren auf den jeweiligen Eingangsdatenflussanteil in Übereinstimmung mit einem LIN- Datenprotokoll oder einem Flexray-Datenprotokoll oder einem CAN- Datenprotokoll oder einem KNX-Datenprotokoll oder einem IP- Datenprotokoll oder einem USB-Datenprotokoll oder einem HDMI- Datenprotokoll eingerichtet ist. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung über eine Funkschnittstelle und/oder eine Bluetooth-Schnittstelle und/oder eine WLAN-Schnittstelle verfügt. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei jeder Eingangsdatenflussanteil jeweils ein Datenwort umfasst, das den Füllfaktor zum Festlegen der Intensität der jeweiligen LED-Farbe enthält, und die Steuerung dafür eingerichtet ist, den Füllfaktor zumindest eines An- steuersignals in Übereinstimmung mit dem Bitinhalt des jeweiligen Datenwortes zu steuern. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Mehrzahl von LEDs rote und/oder grüne und/oder blaue und/oder gelbe und/oder weiße LEDs und/oder eine UV-LED und/oder eine IR-LED umfasst. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Mehrzahl von LEDs eine serielle und/oder parallele Anordnung von LEDs umfasst. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung zumindest einen Zufallszahlgenerator ZG und/oder einen Pseudozu- fallszahlgenerator umfasst. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung zumindest eine Code-Tabelle CTAB umfasst. 17. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung mehr als eine, zumindest aber zwei Code-Tabel len CTAB umfasst, d ie d urch einen Reg ister- Wert selektiert werden .
18. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung eine Farbpalette umfasst, die einen Fül lfaktor in Abhäng igkeit von einem Register-Wert für zumindest einen Kanal CH N vorgibt. 19. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung zumindest eine Datenschnittstelle IF, 109 umfasst.
20. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung zumindest einen Datenspeicher (z. B. RAM/ROM ) umfasst.
21. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung zumindest eine Energ ieversorg ung PWR umfasst.
22. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrich- tung zumindest eine Teilvorrichtung PWRst umfasst, d ie die Vorrichtung in einen definierten Zustand versetzt, wenn d iese aus einem Zustand ungenügender Energ ieversorgung in einen Zustand genügender Energ ieversorg ung übergeht. 23. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung mindestens zwei Ansteuersignale 102, 103, 104, Out ausgibt, die bei Bild ung einer Auto- Korrelationsfunktion oder Kreuzkorrelationsfunktion nicht miteinander korrelieren . 24. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung mindestens zwei Ansteuersignale 102, 103, 104, Out ausgibt, die bei Bild ung einer Auto- Korrelationsfunktion oder Kreuzkorrelationsfunktion erst nach mindestens 256 oder 512 oder 1024 oder 2048 oder 4096 Takten miteinander korrelieren .
25. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrich- tung über einen Farbsensor verfügt, der d ie abgestrahlte Farbe des Lichts der Mehrzah l von Leuchtmitteln 106, 107, 108 und/oder von LEDs oder die Farbe des reflektierten der Mehrzahl von Leuchtmitteln 106, 107, 108 und/oder von LEDs vermisst. 26. Vorrichtung gemäß Punkt 25, wobei die Vorrichtung die Farbtemperatur einer einzel nen Mehrzahl von Leuchtmitteln 106, 107, 108 und/oder von LEDs vermisst, wenn nur eines der Ansteuersignale 102, 103, 104, Out aktiv ist und die zugehörige Mehrzahl von d iesem Ansteuersig nal zugehö¬ rigen Leuchtmitteln 106, 107, 108 und/oder von d iesem Ansteuersig nal zugehörigen LEDs mit Energie versorgt.
27. Vorrichtung gemäß Punkt 26, wobei die Vorrichtung die Farbtemperatur einer einzel nen Mehrzahl von Leuchtmitteln 106, 107, 108 und/oder von LEDs mit Hilfe des Messwerts der Farbtemperatur nachregelt, indem der Maximalstrom und/oder d ie Maximalspannung und/oder d ie Maximalenerg ie des zugehörigen Ansteuersignais nachgeregelt wird .
28. Beleuchtungsnetzwerk, umfassend
eine zentrale Steuerung CENTR zum Erzeugen eines Eingangsdaten- flusses
und eine Mehrzahl von Beleuchtungsvorrichtungen 100 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei jeder der Beleuchtungsvorrichtungen dafür eingerichtet ist, den Datenfluss zu empfangen und seine veränderliche Bus-Ad resse an- ders mittels einer Autoad ressierungsvorrichtung Ad rGen zusetzen, um so auf verschiedene Anteile des Eingangsdatenfl usses zu reag ieren . Beleuchtungsnetzwerk nach Punkt 28, wobei jeder der Apparate über eine Autoadressierungsvorrichtung (AdrGen) verfügt, um eine veränderliche Bus-Adresse selbst zu erzeugen, die von der Position im Beleuchtungsnetzwerk abhängt. Beleuchtungsnetzwerk nach einem oder mehreren der Punkte 28 bis 29 wobei eine zentrale Steuerung CENTR, die Teil des Beleuchtungsnetzwerks ist, einer Mehrzahl von Satelliten und/oder Beleuchtungsvorrichtungen gleichzeitig eine Bus-Adresse zur Verfügung stellt und wobei die besagten Satelliten und/oder Beleuchtungsvorrichtungen aufgrund ihrer Position am Kabelbaum des Netzwerkes entscheiden, ob diese Bus-Adresse ihre neue veränderliche Bus-Adresse ist. Beleuchtungsnetzwerk nach einem oder mehreren der Punkte 28 bis 30, wobei ein Satellit und/oder eine Beleuchtungsvorrichtung eine Adresstabelle aller oder eines Teils der verwendeten Netzwerkadressen (Bus- Adressen) des Beleuchtungsnetzwerks vorhält. Beleuchtungsnetzwerk nach Punkt 31, wobei ein Satellit und/ oder eine Beleuchtungsvorrichtung selbstständig aufgrund der Position im Kabelbaum eine der Bus-Adressen der Adresstabelle als veränderliche Bus- Adresse auswählt. Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuersignais wobei
a. zuerst zu Beginn eines Code-Zyklus basierend auf einem vorgegeben Füllfaktor (Zielfüllfaktor) ein aktiver Code erzeugt oder selektiert wird, b. dessen Bits in einem weiteren Schritt dann sequentiell als Teil des An- steuersignals in einer vorgegebenen Reihenfolge herausgegeben werden
c. woraufhin in einem weiteren Schritt der Code-Zyklus mit dem Ende des Herausgebens des letzten Bits des aktiven Codes der nächste Code-Zyklus mit Schritt a) beginnt. 34. Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuersignais, wobei das Ansteuersignal ein Zufallssignal oder Pseudozufallssignal ist, dessen relativer Füllfaktor kleiner als 45% und/oder größer als 55% ist.
35. Verfahren nach Punkt 33 oder 34, wobei zumindest zeitweise mindestens zwei verschiedene Codes zu verschiedenen Zeiten und nicht überlappend und mit einem gleichen Füllfaktor als Teil des Ansteuersignais ausgegeben werden .
36. Verfahren nach Punkt 35 wobei eine Zufallszahl ZZ oder ein Zufallssignal oder ein Pseudozufallssignal oder eine Pseudozufallszahl bestimmt, welcher der mindestens zwei verschiedenen Codes als aktiver Code selektiert oder erzeugt und ausgegeben wird .
37. Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuersignais nach einem oder mehreren der Punkte 35 bis 36, wobei nicht alle möglichen Codes mit gleichem Füllfaktor und gleicher Code-Länge als aktive Codes verwendet werden . 38. Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuersignais nach einem oder mehreren der Punkte 35 bis 37, wobei in Abhängigkeit von dem bisher abgestrahlten Spektrum oder dem erwarteten zukünftigen Abstrahlspektrum der nächste aktive Code oder die Menge an zulässigen aktiven Codes bestimmt wird .
39. Verfahren zur Erzeugung eines ersten Ansteuersignais nach einem oder mehreren der Punkte 35 bis 38, wobei dieses zusammen mit einem zweiten Ansteuersignal, das ebenfalls nach einem oder mehreren der Punkte 35 bis 38 erzeugt wird, erzeugt wird, wobei das erste Ansteuersignalund das zweite Ansteuersignalnicht oder weniger als 10% oder 25% miteinander korrelieren . Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie, wobei der Verbraucher mit einer elektrischen Leistung versorgt wird, die mit einem Ansteuersignal, das gemäß einem Verfahren nach einem der Punkte 35 bis 39 erzeugt wird, moduliert ist. Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach einem der Punkte 35 bis 40 mit einem Ansteuersignal, wobei der Verbraucher ein Lichtstrahler und/oder eine LED ist. Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach einem der Punkte 35 bis 41, wobei der Füllfaktor durch eine Datenbotschaft bestimmt wird, die über ein Datennetzwerk erhalten wird. Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach einem der Punkte 35 bis 42, wobei mindestens ein als aktiver Code zulässiger Code oder ein aktiver Code durch eine Datenbotschaft bestimmt wird, die über ein Datennetzwerk erhalten wird. Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 35 bis 42 wobei mindestens ein aktiver Code einer Code-Tabelle CTAB in Abhängigkeit von einer Zufallszahl ZZ und/oder einem Zufallssignal und/oder einer Pseudozufallszahl und/oder einem Pseudozufallssignal entnommen wird. Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach einem der Punkte 35 bis 42, wobei mindestens ein aktiver Code einer Code-Tabelle CTAB in Abhängigkeit von dem Spektrum einer Sequenz zuvor gesendeter Codes ergänzt um diesen Code hinsichtlich der Korrelation mit einem Empfindlichkeitsspektrum e(f), bewertet wird, wobei das Empfindlichkeitsspektrum e(f) auch nur eine oder wenige diskrete Frequenzen umfassen kann. Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach Punkt 45, wobei der mindestens ein aktiver Code einer Code-Tabelle (CTAB) in Abhängigkeit von einem Bewertungsergebnis selektiert wird. Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach Punkt 45, wobei der mindestens ein aktiver Code einer Code-Tabelle CTAB mindestens einmal selektiert wird, dessen Füllfaktor von einem Zielfüllfaktor abweicht. Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie nach einem oder mehreren der Punkte 45 bis 46 und nach 47, wobei das Bewertungsergebnis eines Codes vom Unterschied des Füllfaktors des Codes zum Zielfüllfaktor abhängt. Verfahren zu Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie wobei die abgegebene Energie, der Füllfaktor, von der Energie abweicht, die entsprechend einem Steuerwert, dem Zielfüllfaktor, abzugeben wäre und wobei diese Abweichung das Spektrum des Signals der Versorgungsleitung verändert. Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 33 bis 44 durchführt. Beleuchtungsvorrichtung mit
einer ersten Gruppe von Leuchtmitteln zur Abgabe von Licht einer ersten Farbe, wobei die erste Gruppe mindestens ein Leuchtmittel umfasst,
mindestens einer zweiten Gruppe von Leuchtmitteln zur Abgabe von
Licht einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe, wobei die zweite Gruppe mindestens ein Leuchtmittel umfasst,
einer ersten Treibereinheit zum Treiben der ersten Gruppe von
Leuchtmitteln, einer zweiten Treibereinheit zum Treiben der zweiten Gruppe von Leuchtmitteln und
einer Ansteuereinheit zur gemeinsam und/oder unabhängig voneinander erfolgenden Ansteuerung der ersten und der zweiten Treibereinheit mittels Ansteuersignalen,
wobei jedes Ansteuersignal der Ansteuereinheit ein n-Bits repräsentierendes Ansteuersignal eines Mehrbit-Codes ist, mit n > 1, wobei der Mehrbit-Code eine Vielzahl von binären Codewörtern aufweist, die sich in mindestens zwei Code-Klassen von Codewörtern unterteilen,
wobei mindestens eine Code-Klasse Codewörter mit der gleichen Anzahl von Eins-Bits aufweist,
wobei die Anzahl von Eins-Bits der Codewörter der Klassen von Code- Klasse zu Code-Klasse verschieden ist,
wobei die Code-Klassen verschiedenen Intensitäten zugeordnet sind, mit denen die Leuchtmittel Licht abgeben,
wobei die Ansteuereinheit zur Steuerung der Intensität, mit der mindestens eine erste Leuchtmittel oder das mindestens eine zweite Leuchtmittel Licht abgibt, an die Treibereinheit bzw. Treibereinheiten Ansteuersignale mit einem Codewort aus derjenigen Code-Klasse sendet, die der Intensität zugeordnet ist, mit der das betreffende Leuchtmittel Licht abgeben soll, und
wobei die Ansteuereinheit dann, wenn die Intensität, mit der das betreffende Leuchtmittel Licht abgibt, unverändert bleibt, nacheinander Ansteuersignale mit verschiedenen der Codewörter aus der der Intensität zugeordneten Code-Klasse sendet.
Beleuchtungsvorrichtung nach Punkt 51, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Codewörter aus einer Code-Klasse, die durch die Pulse Ansteuersignale der Ansteuereinheit repräsentiert werden, zufallsgesteuert, quasi zufallsgesteuert, beliebig variierend oder deterministisch variierend ist. Beleuchtungsvorrichtung nach Punkt 51 und 52, dad urch gekennzeichnet, dass die Ansteuersig nale ledig lich Codewörter aus denjenigen Code- Klassen repräsentieren, die Codewörter mit einem bezogen auf d ie Anzahl n der Bits des Mehrbit-Codes prozentualen Anteil an Eins- Bits zwischen einer vorgegebenen unteren und einer vorgegebenen oberen Grenze und/oder innerhal b eines oder mehrere vorgegebener Bereiche aufwei¬ sen .
Beleuchtungsvorrichtung nach Punkt 53, dad urch gekennzeichnet, dass der oder einer der vorgegebenen Bereiche zwischen 30 % und 70 %, insbesondere zwischen 45 % und 60 % liegt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Punkte 51 bis 54, dad urch gekennzeichnet, dass aus der Anzahl von Codewörtern einer Code- Klasse eine U ntermenge an Codewörtern ausgewählt ist, und dass die Codewörter dieser U ntermenge zur Bild ung des Pulse Code Modu lated ( PCM -) An- steuersig nals verwendet wird .
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Punkte 51 bis 55, gekennzeichnet d urch einen mit der Ansteuereinheit gekoppelten Datenbus zum Empfangen von Datensig nalen über den Datenbus, die d ie Ansteuereinheit befähigen, die Treibereinheiten mit den zur Erzeugung eines gewünschten M ischfarbenlichts erforderlichen Ansteuersig nalen anzusteuern .
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Punkte 51 bis 56, gekennzeichnet d urch mindestens eine Code-Tabel le, in der Codewörter der Code- Klassen oder zuvor ausgewählten Code- Klassen abgelegt sind . 58. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Punkte 51 bis 57, dad urch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Ansteuersig nale nicht miteinan¬ der korrel ieren und/oder erst nach einer vorgebbaren Anzah l von Takten, z. B. erst nach 256, 512, 1024, 2048 oder 4096 Takten für einen oder wenige Takte miteinander korrelieren.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Punkte 51 bis 58, gekennzeichnet durch eine Farb-Tabelle, in der für jede Gruppe von Leuchtmitteln die der gewünschten Farbe des von den Leuchtmitteln abzugebenden Lichts zugeordneten Code-Klassen angegeben sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Punkte 51 bis 59, gekennzeich net durch einen Farbsensor zur Erfassung der Farbe des von den Leucht mittein abgegebenen Lichts zur Regelung der Farbe durch die Ansteuer einheit.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Punkte 51 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit die Farbtemperatur der Leuchtmittel anhand eines Soll- und eines Ist-Farbtemperaturwerts regelt, indem der Maximalstrom und/oder die Maximalspannung und/oder die Maximalenergie des jeweiligen Ansteuersignais geregelt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Punkte 51 bis 61, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktfrequenz der Ansteuersignale, mit denen die Code-Wörter übertragen werden, monofrequent oder bandbreitenbegrenzt mit einer unteren Grenzfrequenz ungleich Null und einer oberen Grenzfrequenz und damit variabel ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Punkte 51 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass, falls erforderlich, innerhalb einer zeitlichen Aufeinanderfolge von Codewörtern einer Code-Klasse ein oder mehrere Codewörter einer oder mindestens einer anderen Code-Klasse übertragen werden.
Beleuchtungsanordnung mit mehreren Beleuchtungsvorrichtungen nach einem der Punkte 51 bis 33,
einer Zentral-Steuereinheit, die über einen Datenbus mit den An- steuereinheiten der Beleuchtungsvorrichtungen gekoppelt ist, wobei über den Datenbus gelangende Datensignale Adressinformationen zur Adressierung einer oder mehrerer Beleuchtungsvorrichtungen und Nutzinformationen zur Versorgung der adressierten Beleuchtungsvorrichtung bzw. Beleuchtungsvorrichtungen mit den zur Erzeugung des jeweils gewünschten Farblichts durch diese erforderlichen Informationen aufweisen.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Erzeugung einer Sequenz von binären Codewörtern eines Mehrbit-Codes für ein Ansteuersignal zur Versorgung eines Verbrauchers, wobei bei dem Verfahren
ein Mehrbit-Code mit einer Vielzahl von binären Codewörtern (0-1, 1- 1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) mit jeweils gleicher Anzahl von n-Bits, mit n > 1 bereitgestellt wird, die sich in mindestens zwei Code-Klassen (1, 2, 3, 4) von Codewörtern (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) unterteilen lassen, wobei mindestens eine Code-Klasse mehrere Codewörter (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) mit der gleichen Anzahl von Eins-Bits aufweist und die Anzahl von Eins-Bits der Codewörter (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3- 1 bis 3-4, 4-1) der Code-Klassen von Code-Klasse zu Code-Klasse verschieden ist, und
das Ansteuersignal (4') als Sequenz der Codewörter (0-1, 1-1 bis 1-4,
2- 1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) einer Code-Klasse (1, 2, 3, 4) erzeugt wird, indem die Codewörter (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3- 4, 4-1) dieser Code-Klasse (1, 2, 3, 4) in dem Ansteuersignal (4) Zu¬ falls- oder quasi zufallsgesteuert oder in beliebig variierender oder deterministisch variierender Reihenfolge aufeinanderfolgen,
wobei aus der Anzahl von Codewörtern (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6,
3- 1 bis 3-4, 4-1) einer Code-Klasse (1, 2, 3, 4) eine mindestens zwei Codewörter (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) umfassende Untermenge an Codewörtern (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) ausgewählt wird, und wobei die Codewörter (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) dieser Untermenge zur Bildung des Ansteuersignais (4) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenfolge der das Ansteuersignal (4') bildenden Codewörter (0-1, 1-1 bis 1-4, 2- 1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) einer Code-Klasse (1, 2, 3, 4) sich zyklisch wiederholt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Code-Klasse, aus der das Ansteuersignal (4') bildende Codewörter (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) ausgewählt werden, nur eine solche oder mehrere socher Code-Klassen (1, 2, 3, 4) gewählt werden, der bzw. denen jeweils Codewörter (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) zugeordnet sind, deren Anzahl an Eins-Bits in Relation zur Anzahl der n-Bits des Mehrbit-Codes innerhalb eines oder mehrerer Prozentbereiche liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder einer der vorgebbaren Prozentbereiche zwischen 30 % und 70 %, insbesondere zwischen 45 % und 60 % liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes ein Codewort (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) repräsentierendes Ansteuersignal (4') im Frequenzbereich ein Teilspektrum aufweist und somit jedem Codewort (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3- 1 bis 3-4, 4-1) jeder Code-Klasse (1, 2, 3, 4) ein Teilspektrum entspricht und dass diejenigen Codewörter (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3- 4, 4-1), deren Teilspektren innerhalb eines vorgebbaren Gesamtspektrums liegen, potentiell für die Bildung des Ansteuersignais (4') verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktfrequenz der Ansteuersignale (4'), mit denen die Code- Wörter (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) übertragen werden, monofrequent oder bandbreitenbegrenzt mit einer unteren Grenzfrequenz ungleich Null und einer oberen Grenzfrequenz und damit variabel ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, falls erforderlich, innerhalb einer zeitlichen Aufeinanderfolge von Codewörtern (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) einer Code- Klasse (1, 2, 3, 4) ein oder mehrere Codewörter (0-1, 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-6, 3-1 bis 3-4, 4-1) einer oder mindestens einer anderen Code-Klasse (1, 2, 3, 4) übertragen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Ansteuersignale (4') nicht miteinander korrelieren und/oder erst nach einer vorgebbaren Anzahl von Takten, z. B. erst nach 256, 512, 1024, 2048 oder 4096 Takten für einen oder wenige Takte miteinander korrelieren.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch seine Verwendung zur Versorgung mindestens eines Verbrauchers, insbesondere eines Leuchtmittels wie z. B. eine LED, oder eines Verbrauchers mit einer ggf. parasitären, ohmschen und/oder induktiven und/oder kapazitiven Last, wie sie in elektrischen/elektronischen Gegenständen/Komponenten im Automotive-Bereich und/oder des täglichen Lebens für z. B. Wohn- und/oder Industriegebäude, Accessoire, Transport anzutreffen sind, mit elektrischer Energie.
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