EP3378281A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug

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EP3378281A1
EP3378281A1 EP16790614.8A EP16790614A EP3378281A1 EP 3378281 A1 EP3378281 A1 EP 3378281A1 EP 16790614 A EP16790614 A EP 16790614A EP 3378281 A1 EP3378281 A1 EP 3378281A1
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EP
European Patent Office
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led units
data bus
lighting device
led
bus
Prior art date
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EP16790614.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3378281B1 (de
Inventor
Juergen Bruegl
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP3378281A1 publication Critical patent/EP3378281A1/de
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Publication of EP3378281B1 publication Critical patent/EP3378281B1/de
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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
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/175—Controlling the light source by remote control
    • H05B47/18—Controlling the light source by remote control via data-bus transmission
    • 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
    • H05B45/325—Pulse-width modulation [PWM]

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for a motor vehicle.
  • LEDs for lighting devices in motor vehicles in various versions.
  • the individual LEDs (monochrome, RGB, RGBW) are usually controlled by LED drivers.
  • a module is used with a microprocessor, on the one hand takes over communication with a motor vehicle data bus and on the other drives the LEDs, usually via PWM outputs.
  • a motor vehicle data bus is often the so-called.
  • LIN bus Local Interconnect Network
  • LED units which have an integrated circuit.
  • the LEDs and the integrated circuit are housed in a common housing, whereby a high
  • Packing density can be achieved.
  • the individual LED units are controlled by a data stream. To date, there are no approaches to how these LED units can be coupled to a motor vehicle data bus for use as a motor vehicle lighting device.
  • the object of the invention is to provide a lighting device for a motor vehicle, which allows the coupling of a large number of LED units to a motor vehicle data bus.
  • the lighting device is intended for a motor vehicle, in particular for a car and possibly also for a truck, and comprises one or more processing modules as well as an internal data bus and a multiplicity of LED units.
  • the internal data bus is an SPI (Serial Protocol Interface) data bus, which is known per se from the prior art.
  • the internal data bus may also be a differential data bus, thereby forming a differential data bus indicates that digital data is encoded by a voltage difference between two lines.
  • APIX is a bi-directional bus with additional sidebands. To control the LEDs you need only a part of it, so a uni-directional bus.
  • a plurality of LED units of the plurality of LED units are assigned to a respective processing module and the respective processing module is coupled to the associated LED units via the internal data bus.
  • the internal data bus is thus provided for communication between the respective processing modules and the associated LED units.
  • the LED units associated with a respective processing module each include one or more LEDs and an integrated circuit.
  • the LED units are connected to a power supply for the LED or LEDs.
  • the respective processing module is adapted to be coupled to a motor vehicle data bus to receive first digital control commands for operating the lighting device from the motor vehicle data bus and to provide as second digital control commands to the internal data bus.
  • the LED units associated with a respective processing module are configured to supply power to their LEDs from the power supply based on the second digital control commands on the internal data bus via the integrated circuits.
  • a suitable conversion of control commands on a motor vehicle data bus into control commands on an internal data bus in the form of an SPI bus or a differential data bus is achieved.
  • the driving of a large number of LED units can be performed without being limited to a maximum number.
  • the number of LED units is usually limited to 16-24 due to line capacitances.
  • a motor vehicle data bus and a CAN bus can be used.
  • the internal data bus is an SPI bus and the processing module (s) are designed such that the first digital control signals are applied to the SPI bus by means of software SPI and / or hardware SPi.
  • the software SPI method is well known in the art and, by means of a program library, allows to create an executable program on the corresponding processing module that configures each pin of the processing module as an SPI pin for connection to SPI bus lines can.
  • conventional I / O pins are configured as SPI pins.
  • d edicated pins of the processing module are provided for connection to the SPI bus.
  • a respective processing module of at least a portion of the processing modules is coupled to the internal data bus such that one or more, only the one or more, LED units assigned to several different (ie disjunctive) subsets of LED units respective subset associated data lines of the internal data bus are connected to the respective processing module to transmit the second digital control commands over this.
  • the data transmission takes place on the internal data bus via a plurality of different data lines for corresponding subsets of LED units.
  • this embodiment of the invention is combined with the software SPI method described above, in which any pins of the processing module are used to transfer data to the SPI bus.
  • the lighting device comprises only a single processing module for all LED units of the plurality of LED units.
  • one or more of the LED units of the plurality of LED units can have RGB LED units with a red, green and blue LED and / or RGBW LED units with a red, green, blue and be white LED.
  • one or more of the LED units of the plurality of LED units may also be configured as white light LED units with a white LED.
  • one or more of the LED units of the plurality of LED units may also be single color LED units with a single color LED (eg, red, green, or blue).
  • one or more of the LED units of the plurality of LED units are each configured such that the integrated circuit and the one or more LEDs of the respective LED unit are integrated in a common housing.
  • particularly compact LED units are used in the lighting device according to the invention, whereby their size can be reduced.
  • LED units of the type APA10x and / or of the types WS281x, SK691x, PL982x and derivatives of these types are used. These types of LED units are known per se from the prior art and allow their stringing together with a very high packing density.
  • one or more of the LED units of the plurality of LED units are each configured to supply power to the LED or LEDs of the respective LED unit from the power supply via PWM modulation.
  • one or more of the LED units of the plurality of LED units are each configured to supply power to the LED or LEDs of the respective LED unit via the setting of variable current levels.
  • the lighting device according to the invention may be provided for different purposes in the vehicle.
  • the lighting device may be an interior lighting in the interior of the vehicle. Nevertheless, there is also the possibility that the lighting device is an outdoor lighting on the outside of the motor vehicle.
  • the invention relates to a motor vehicle, in particular a car or optionally also a truck, which comprises one or more of the lighting devices according to the invention or preferred variants of these lighting devices.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a lighting device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a detailed view of an LED unit from FIG. 1.
  • a lighting device which comprises a plurality of LED units arranged on a belt as lighting means.
  • These LED units are designated in FIG. 1 by the reference numeral 3.
  • the individual LEDs of the LED units are designated by reference numerals 301, 302 and 303.
  • the LED 301 is a red LED
  • the LED 302 is a green LED
  • the LED 303 is a blue LED.
  • Each LED unit 3 includes an integrated circuit, which is designated by reference numeral 4.
  • the LED units 3 are preferably LED units of the type APA10x or of the type WS281x, SK691x, PL982x, which have a very compact design.
  • the LEDs and the integrated circuit are housed in a common housing. With the ribbon-shaped LED units, a very high packing density can be achieved (depending on the housing form from 144 to 367 LEDs / m).
  • the individual LED units 3 are controlled via a digital data stream in the form of a bit stream which is supplied to the individual LED units by means of an internal data bus 2 (ie a data bus provided internally in the lighting device).
  • the internal data bus in the embodiment described here is an SPI bus with a line CL for the clock and a line DL for the bit stream.
  • two power lines L1 and L2 are provided, which are connected to a DC voltage Supply 5 are connected. Based on the bit stream received via the data line DL, a PWM modulation of the current supplied to the individual LEDs 301 to 303 takes place, in order thereby to drive the LEDs in accordance with the bit stream on the data line DL.
  • FIG. 2 shows an input CKI and an output CKO for the clock signal of the clock line CL. Further, a data input terminal SDI and a data output terminal SDO for the bit stream are provided on the data line DL. The received bit stream of the data line DL and the clock signal of the clock line CL reach the serial data input DI. Subsequently, the bit stream is decoded in the decoder DEC.
  • a so-called LED frame is generated in precisely timed sequence for each of the LEDs 301 to 303.
  • the frames of all LEDs of an LED unit 3 are transmitted as a packet on the data bus 2 and decoded in the decoder DEC. After decoding, it is checked whether the current packet for the corresponding LED unit is determined, which can be recognized by a code in the frame. If so, the decoded bitstream is applied to respective shift registers SR1 to SR3, with the shift register SR1 associated with the red LED 301, the shift register SR2 with the green LED 302, and the shift register SR3 associated with the blue LED 303. On the individual shift registers thus the corresponding signal for driving the respective LED is given.
  • the signal is a sequence of
  • High / low signals which is converted in the LED unit 3 in a PWM signal for supplying power to the individual LEDs 301 to 303.
  • the three PWM generators G1, G2 and G3 are provided, analogous to the shift registers, the generator G1 for the red LED 301, the generator G2 for the green LED 302 and the generator G3 for the blue LED 303 is provided.
  • the individual PWM generators are connected to an oscillator OS, which receives an oscillator signal at the oscillator input OSCI.
  • the entrance and the exit are coupled to the line L1.
  • a voltage of 5 V is supplied thereto.
  • the grounding of the LEDs via the terminal VSS which is coupled to the line L2.
  • the SPI data bus known per se which is designated by reference numeral 2 in FIG. 1, is used to provide the bit stream for the individual LEDs. It is now essential to the invention that the bitstream is generated on the line DL by means of a processing module 1, which is coupled to a motor vehicle data bus 6, which in the embodiment described here is a LIN bus.
  • the processing module 1 comprises a LIN transceiver 101. the corresponding digital signals for controlling the LED units 3 from the LIN bus 6 picks up, as well as a microprocessor 102, which converts the tapped signals into corresponding data signals on the data line DL.
  • the signals transmitted on the LIN bus 6 in this case comprise signals which are intended for the lighting device and define a light pattern to be set for the lighting device.
  • These signals in turn come from a control unit of the motor vehicle, which determines the light pattern to be generated based on an input of the driver, for example, and outputs it as a corresponding signal to the LIN bus.
  • a control unit of the motor vehicle determines the light pattern to be generated based on an input of the driver, for example, and outputs it as a corresponding signal to the LIN bus.
  • About the processing module 1 is detected whether the light pattern is provided according to the current signal on the LIN bus 6 for the lighting device. If this is the case, this signal is converted by means of the microprocessor 102 into a corresponding signal for the SPI data bus 2.
  • the microprocessor 102 generates the signals for the SPI bus 2 by means of software SPI.
  • Software SPI is known per se from the prior art and represents a program library with which any free pins of the microprocessor can be used for signal output to the SPI bus 2. Alternatively, however, hardware SPI can also be used. Special SPI pins are provided for signal output to the SPI bus 2.
  • the use of software SPI has the advantage that in the internal data bus 2 a plurality of lines DL and CL can be provided for driving a larger number of LED units 3.
  • the variant of the invention described above has a number of advantages.
  • a signal on a LIN bus in an SPI signal can be achieved driving a very large number of LED units.
  • any pins in a corresponding processing module can be used to generate signals for the SPI bus.
  • only a single processing module can be used to control all LED units provided in a specific area of the motor vehicle (eg door or seat).
  • the existing LIN architecture can be retained in a motor vehicle.
  • known per se LED units can be used. It is only necessary to implement a suitable conversion of the LIN signals on the LIN bus into signals of an SPI bus.

Landscapes

  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
  • Arrangements Of Lighting Devices For Vehicle Interiors, Mounting And Supporting Thereof, Circuits Therefore (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein oder mehrere Verarbeitungsmodule (1) sowie einen internen Datenbus (2) und eine Vielzahl von LED-Einheiten (3). Der interne Datenbus (2) ist ein SPI-Bus oder ein differentieller Datenbus, wobei ein differentieller Datenbus digitale Daten über eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Leitungen codiert. Einem jeweiligen Verarbeitungsmodul (1) sind mehrere LED-Einheiten (3) aus der Vielzahl von LED-Einheiten (3) zugeordnet und das jeweilige Verarbeitungsmodul (1) ist mit den zugeordneten LED-Einheiten (3) über den internen Datenbus (2) gekoppelt. Die zugeordneten LED-Einheiten (3) umfassen jeweils eine oder mehrere LEDs (301, 302, 303) und eine integrierte Schaltung (4) und sind an eine Stromversorgung (5) für das oder die LEDs (301, 302, 303) angeschlossen. Das jeweilige Verarbeitungsmodul (1) ist zur Kopplung an einen Kraftfahrzeug-Datenbus (6) eingerichtet, um erste digitale Steuerbefehle zum Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung von dem Kraftfahrzeug-Datenbus (6) zu empfangen und als zweite digitale Steuerbefehle auf den internen Datenbus (2) zu geben. Die zugeordneten LED-Einheiten (3) sind dazu eingerichtet, ihren LEDs (3) Strom aus der Spannungsversorgung (5) basierend auf den zweiten digitalen Steuerbefehlen auf dem internen Datenbus (2) mittels der integrierten Schaltungen (4) zuzuführen.

Description

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für Beleuchtungsvorrichtungen in Kraftfahrzeugen LEDs in verschiedenen Ausführungen zu verwenden. Die einzelnen LEDs (einfarbig, RGB, RGBW) werden in der Regel mit LED-Treibern angesteuert. Hierzu wird ein Modul mit einem Mikroprozessor verwendet, der zum einen eine Kommunikation mit einem Kraftfahrzeug-Datenbus übernimmt und zum anderen die LEDs treibt, üblicherweise über PWM-Ausgänge. Als Kraftfahrzeug-Datenbus kommt dabei häufig der sog. LIN-Bus (LIN = Local Interconnect Network) zum Einsatz. Bei dieser Art der Ansteuerung besteht das Problem, dass nur eine bestimmte Maximalanzahl von LEDs ansteuert werden kann.
Aus dem Stand der Technik sind ferner neuartige LED-Einheiten bekannt, die über eine integrierte Schaltung verfügen. Bei diese LED-Einheiten sind die LEDs und die integrierte Schaltung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, wodurch eine hohe
Packungsdichte erreicht werden kann. Die einzelnen LED-Einheiten werden über einen Datenstrom gesteuert. Bis dato gibt es keine Ansätze, wie diese LED-Einheiten zur Verwendung als Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung an einen Kraftfahrzeug-Datenbus gekoppelt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche die Ankopplung einer großen Anzahl von LED-Einheiten an einen Kraftfahrzeug-Datenbus ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen PKW und ggf. auch für einen LKW, vorgesehen und umfasst ein oder mehrere Verarbeitungsmodule sowie einen internen Datenbus und eine Vielzahl von LED- Einheiten. Der interne Datenbus ist ein SPI-Datenbus (SPI = Serial Protocol Interface), der an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Alternativ kann der interne Datenbus auch ein differentieller Datenbus sein, wobei sich ein differentieller Datenbus dadurch auszeichnet, dass digitale Daten über eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Leitungen codiert werden. In einer bevorzugten Variante wird als differentieller Datenbus der an sich bekannte APIX-Bus (APIX = Automotive Pixel Link) eingesetzt. APIX ist ein bi-direktio- naler Bus mit zusätzlichen Seitenbändern. Für die Ansteuerung der LEDs braucht man nur einen Teil davon, also einen uni-direktionalen Bus.
In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sind einem jeweiligen Verarbeitungsmodul mehrere LED-Einheiten aus der Vielzahl von LED-Einheiten zugeordnet und das jeweilige Verarbeitungsmodul ist mit den zugeordneten LED-Einheiten über den internen Datenbus gekoppelt. Der interne Datenbus ist somit zur Kommunikation zwischen den jeweiligen Verarbeitungsmodulen und den zugeordneten LED-Einheiten vorgesehen.
Die einem jeweiligen Verarbeitungsmodul zugeordneten LED-Einheiten umfassen jeweils eine oder mehrere LEDs und eine integrierte Schaltung. Die LED-Einheiten sind an eine Spannungsversorgung für das oder die LEDs angeschlossen. Das jeweilige Verarbeitungsmodul ist zur Kopplung an einen Kraftfahrzeug-Datenbus eingerichtet, um erste digitale Steuerbefehle zum Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung von dem Kraftfahrzeug- Datenbus zu empfangen und als zweite digitale Steuerbefehle auf den internen Datenbus zu geben. Ferner sind die einem jeweiligen Verarbeitungsmodul zugeordneten LED- Einheiten dazu eingerichtet, ihren LEDs Strom aus der Spannungsversorgung basierend auf den zweiten digitalen Steuerbefehlen auf dem internen Datenbus mittels der integrierten Schaltungen zuzuführen.
Mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung wird eine geeignete Umsetzung von Steuerbefehlen auf einem Kraftfahrzeug-Datenbus in Steuerbefehle auf einem internen Datenbus in der Form eines SPI-Busses bzw. eines differentiellen Datenbusses erreicht. Auf diese Weise kann die Ansteuerung einer großen Anzahl von LED-Einheiten ohne Beschränkung auf eine Maximalanzahl durchgeführt werden. Im Gegensatz hierzu ist bei einer Ansteuerung rein über einen Kraftfahrzeug-Datenbus in der Form eines LIN-Busses die Anzahl der LED-Einheiten auf Grund von Leitungskapazitäten üblicherweise auf 16 - 24 begrenzt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sind das oder die Verarbeitungsmodule zur Kopplung an einen Kraftfahrzeug- Datenbus in der Form des bereits oben erwähnten LIN-Busses eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich kann als Kraftfahrzeug-Datenbus auch ein CAN-Bus (CAN = Controller Area Network) verwendet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist der interne Datenbus ein SPI-Bus und das oder die Verarbeitungsmodule sind derart ausgestaltet, dass die ersten digitalen Steuersignale mittels Software-SPI und/oder Hardware- SPi auf den SPI-Bus gegeben werden. Die Software-SPI-Methode ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und ermöglicht mittels einer Programmbibliothek ein ausführbares Programm auf dem entsprechenden Verarbeitungsmodul zu erzeugen, mit dem jedes Pin des Verarbeitungsmoduls als SPI-Pin zur Verbindung mit Leitungen des SPI- Busses konfiguriert werden kann. Mit anderen Worten werden bei der Verwendung von Software-SPI herkömmliche I/O-Pins als SPI-Pins konfiguriert. Im Gegensatz dazu sind bei der Verwendung von Hardware-SPI d edizierte Pins des Verarbeitungsmoduls zur An- bindung an den SPI-Bus vorgesehen.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist ein jeweiliges Verarbeitungsmodul zumindest eines Teils der Verarbeitungsmodule derart mit dem internen Datenbus gekoppelt, dass für mehrere unterschiedliche (d.h. disjunkte) Teilmengen von dem jeweiligen Verarbeitungsmodul zugeordneten LED-Einheiten jeweils eine oder mehrere, nur der jeweiligen Teilmenge zugeordnete Datenleitungen des internen Datenbusses mit dem jeweiligen Verarbeitungsmodul verbunden sind, um hierüber die zweiten digitalen Steuerbefehle zu übertragen. Mit anderen Worten erfolgt die Datenübertragung auf dem internen Datenbus über mehrere unterschiedliche Datenleitungen für entsprechende Teilmengen von LED-Einheiten. Hierdurch kann die Anzahl der ansteuerbaren LED-Einheiten weiter erhöht werden. Vorzugsweise wird diese Ausführungsform der Erfindung mit der oben beschriebenen Software-SPI- Methode kombiniert, bei der beliebige Pins des Verarbeitungsmoduls zur Datenübertragung an den SPI-Bus genutzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung nur ein einzelnes Verarbeitungsmodul für alle LED-Einheiten der Vielzahl der LED-Einheiten. Hierdurch wird ein besonders kompakter Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung erreicht. Je nach Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung können eine oder mehrere der LED-Einheiten aus der Vielzahl von LED-Einheiten RGB-LED-Einheiten mit einer roten, grünen und blauen LED und/oder RGBW-LED-Einheiten mit einer roten, grünen, blauen und weißen LED sein. Gegebenenfalls können eine oder mehrere der LED-Einheiten aus der Vielzahl von LED-Einheiten auch als Weißlicht-LED-Einheiten mit einer weißen LED ausgestaltet sein. Ferner können eine oder mehrere der LED-Einheiten aus der Vielzahl von LED-Einheiten auch Einfarb-LED-Einheiten mit einer einfarbigen LED (z.B. rot, grün oder blau) sein.
In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sind eine oder mehrere der LED-Einheiten aus der Vielzahl von LED-Einheiten jeweils derart ausgestaltet, dass die integrierte Schaltung und das oder die LEDs der jeweiligen LED- Einheit in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind. Es werden somit besonders kompakt aufgebaute LED-Einheiten in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung verwendet, wodurch deren Größe reduziert werden kann. In einer besonders bevorzugten Variante kommen LED-Einheiten vom Typ APA10x und/oder von den Typen WS281 x, SK691 x, PL982x sowie Derivate dieser Typen zum Einsatz. Diese Typen von LED- Einheiten sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und ermöglichen deren Aneinanderreihung mit einer sehr hohen Packungsdichte.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sind eine oder mehrere der LED-Einheiten aus der Vielzahl von LED-Einheiten jeweils dazu eingerichtet, der oder den LEDs der jeweiligen LED-Einheit Strom aus der Spannungsversorgung über PWM-Modulation zuzuführen. Alternativ oder zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass eine oder mehrere der LED-Einheiten aus der Vielzahl von LED-Einheiten jeweils dazu eingerichtet sind, der oder den LEDs der jeweiligen LED-Einheit Strom aus der Spannungsversorgung über die Einstellung variabler Strompegel zuzuführen.
Je nach Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für unterschiedliche Zwecke im Fahrzeug vorgesehen sein. Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung eine Innenraumbeleuchtung im Inneren des Fahrzeugs sein. Nichtsdestotrotz besteht auch die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Außenbeleuchtung an der Außenseite des Kraftfahrzeugs ist. Neben der soeben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen PKW oder ggf. auch einen LKW, das eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen bzw. bevorzugter Varianten dieser Beleuchtungsvorrichtungen umfasst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung; und
Fig. 2 eine Detailansicht einer LED-Einheit aus Fig. 1.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand einer Beleuchtungsvorrichtung beschrieben, welche als Leuchtmittel eine Vielzahl von auf einem Band angeordneten LED-Einheiten umfasst. Diese LED-Einheiten sind in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet. Die einzelnen LEDs der LED-Einheiten sind mit den Bezugszeichen 301 , 302 und 303 bezeichnet. Die LED 301 ist eine rote LED, die LED 302 eine grüne LED und die LED 303 eine blaue LED. Jede LED-Einheit 3 enthält eine integrierte Schaltung, welche mit Bezugszeichen 4 bezeichnet ist. Bei den LED-Einheiten 3 handelt es sich vorzugsweise um LED-Einheiten von Typ APA10x bzw. vom Typ WS281 x, SK691x, PL982x, welche sehr kompakt aufgebaut sind. Insbesondere sind bei diesen LED-Einheiten die LEDs und die integrierte Schaltung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Mit den bandförmig angeordneten LED-Einheiten kann eine sehr hohe Packungsdichten erreicht werden (je nach Gehäuseform von 144 bis 367 LEDs/m).
Die einzelnen LED-Einheiten 3 werden über einen digitalen Datenstrom in der Form eines Bitstroms angesteuert, der mittels eines internen Datenbusses 2 (d.h. eines intern in der Beleuchtungsvorrichtung vorgesehenen Datenbusses) den einzelnen LED-Einheiten zugeführt wird. Der interne Datenbus ist in der hier beschriebenen Ausführungsform ein SPI- Bus mit einer Leitung CL für den Takt und einer Leitung DL für den Bitstrom. Darüber hinaus sind zwei Stromleitungen L1 und L2 vorgesehen, welche an eine Gleichspannungs- Versorgung 5 angeschlossen sind. Basierend auf dem über die Datenleitung DL empfangenen Bitstrom erfolgt eine PWM- odulation des den einzelnen LEDs 301 bis 303 zugeführten Stroms, um hierdurch die LEDs entsprechend dem Bitstrom auf der Datenleitung DL anzusteuern.
Der Aufbau der LED-Einheiten 3 aus Fig. 1 ist an sich bekannt und nochmals im Detail in Fig. 2 gezeigt. Die nachfolgend beschriebenen Funktionalitäten der Datenverarbeitung und der Ansteuerung der LEDs 301 bis 303 werden über die integrierte Schaltung 4 der LED-Einheit 3 realisiert. In Fig. 2 erkennt man einen Eingang CKI und einen Ausgang CKO für das Taktsignal der Taktleitung CL. Ferner sind ein Dateneingangsanschluss SDI und ein Datenausgangsanschluss SDO für den Bitstrom auf der Datenleitung DL vorgesehen. Der empfangene Bitstrom der Datenleitung DL sowie das Taktsignal der Taktleitung CL gelangen zu dem seriellen Dateneingang DI. Anschließend wird der Bitstrom in dem Decoder DEC decodiert.
Mit dem weiter unten beschriebenen Verarbeitungsmodul 1 wird in genauer zeitlicher Abfolge für jede der LEDs 301 bis 303 ein sog. LED-Frame erzeugt. Die Frames aller LEDs einer LED-Einheit 3 werden als ein Paket auf dem Datenbus 2 übertragen und im Decoder DEC decodiert. Nach der Decodierung wird überprüft, ob das aktuelle Paket für die entsprechende LED-Einheit bestimmt ist, was anhand eines Codes im Frame erkannt werden kann. Ist dies der Fall, wird der decodierte Bitstrom auf entsprechende Schieberegister SR1 bis SR3 gegeben, wobei das Schieberegister SR1 der roten LED 301 , das Schieberegister SR2 der grünen LED 302 und das Schieberegister SR3 der blauen LED 303 zugeordnet ist. Auf die einzelnen Schieberegister wird somit das entsprechende Signal zur Ansteuerung der jeweiligen LED gegeben. Das Signal ist eine Abfolge von
High/Low-Signalen, die in der LED-Einheit 3 in ein PWM-Signal zur Zufuhr von Strom an die einzelnen LEDs 301 bis 303 gewandelt wird. Hierfür sind die drei PWM-Generatoren G1 , G2 und G3 vorgesehen, wobei analog zu den Schieberegistern der Generator G1 für die rote LED 301 , der Generator G2 für die grüne LED 302 und der Generator G3 für die blaue LED 303 vorgesehen ist. Die einzelnen PWM-Generatoren sind mit einem Oszillator OS verbunden, der ein Oszillatorsignal an dem Oszillatoreingang OSCI empfängt.
Die Stromzufuhr zu den LEDs 301 bis 303 erfolgt über den Eingang VDD und den Ausgang VREG, zwischen denen sich eine Regel RE befindet. Der Eingang und der Ausgang sind an die Leitung L1 gekoppelt. In der Regel wird hierüber eine Spannung von 5 V zugeführt. Demgegenüber erfolgt die Erdung der LEDs über den Anschluss VSS, der an die Leitung L2 gekoppelt ist.
Wie bereits erwähnt, wird zur Bereitstellung des Bitstroms für die einzelnen LEDs der an sich bekannte SPI-Datenbus genutzt, der in Fig. 1 mit Bezugszeichen 2 bezeichnet ist. Erfindungswesentlich ist nunmehr, dass der Bitstrom auf der Leitung DL mittels eines Verarbeitungsmoduls 1 erzeugt wird, das an einem Kraftfahrzeug-Datenbus 6 gekoppelt ist, der in der hier beschriebenen Ausführungsform ein LIN-Bus ist. Das Verarbeitungsmodul 1 umfasst einen LIN-Transceiver 101 . der entsprechende digitale Signale zur An- steuerung der LED-Einheiten 3 vom LIN-Bus 6 abgreift, sowie ein Mikroprozessor 102, der die abgegriffenen Signale in entsprechende Datensignale auf der Datenleitung DL wandelt. Die auf dem LIN-Bus 6 übertragenen Signale umfassen dabei Signale, welche für die Beleuchtungsvorrichtung bestimmt sind und ein für die Beleuchtungsvorrichtung einzustellendes Lichtmuster festlegen. Diese Signale stammen wiederum von einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs, welches beispielsweise basierend auf einer Eingabe des Fahrers das zu generierende Lichtmuster festlegt und als entsprechendes Signal auf den LIN-Bus gibt. Über das Verarbeitungsmodul 1 wird erkannt, ob das Lichtmuster entsprechend dem aktuellen Signal auf dem LIN-Bus 6 für die Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen ist. Ist dies der Fall, wird dieses Signal mittels des Mikroprozessors 102 in ein entsprechendes Signal für den SPI-Datenbus 2 umgesetzt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden von dem Mikroprozessor 102 die Signale für den SPI-Bus 2 mittels Software-SPI erzeugt. Software-SPI ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und stellt eine Programmbibliothek dar, mit der beliebige freie Pins des Mikroprozessors zur Signalabgabe auf den SPI-Bus 2 genutzt werden können. Alternativ kann jedoch auch Hardware-SPI eingesetzt werden, Dabei sind spezielle SPI-Pins zur Signalabgabe auf den SPI-Bus 2 vorgesehen. Die Verwendung von Software-SPI hat den Vorteil, dass in dem internen Datenbus 2 mehrere Leitungen DL und CL zur Ansteuerung einer größeren Anzahl von LED-Einheiten 3 vorgesehen sein können.
Die im Vorangegangenen beschriebene Variante der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere kann durch die Umsetzung eines Signals auf einem LIN-Bus in ein SPI-Signal die Ansteuerung einer sehr großen Anzahl von LED-Einheiten erreicht werden. Darüber hinaus können durch die Verwendung der Software-SPI-Methode beliebige Pins in einem entsprechenden Verarbeitungsmodul zur Erzeugung von Signalen für den SPI-Bus genutzt werden. Im Besonderen kann ggf. nur ein einzelnes Verarbeitungsmodul zur Ansteuerung aller, in einem bestimmten Bereich des Kraftfahrzeugs (z.B. Tür oder Sitz) vorgesehener LED-Einheiten genutzt werden. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann ferner die bestehende LIN-Architektur in einem Kraftfahrzeug erhalten bleiben. Ebenso können an sich bekannte LED-Einheiten eingesetzt werden. Es muss lediglich eine geeignete Umsetzung der LIN-Signale auf dem LIN-Bus in Signale eines SPI-Busses realisiert werden.
Bezugszeichenliste
1 Verarbeitungsmodul
101 LIN-Transceiver
102 Mikroprozessor
2 interner Datenbus
3 LED-Einheiten
301 . 302, 303 LEDs
4 integrierte Schaltung
5 Spannungsversorgung
6 Kraftfahrzeug-Datenbus
CL Leitung für Taktsignal
DL Datenleitung
L1 , L2 Stromleitungen
RE Spannungsregler
DI serieller Dateneingang
DEC Decoder
SR1 . SR2, SR3 Schieberegister
G1 , G2, G3 PWM-Generatoren
OS Oszillator
CO Stromausgang
VDD, VREG, VSS Spannungsanschlüsse
CKI, CKO Anschlüsse für Taktsignal
SDI, SDO Datenanschlüsse
OSCI Anschluss für Oszillatorsignal

Claims

Patentansprüche
1 . Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein oder mehrere Verarbeitungsmodule (1 ) sowie einen internen Datenbus (2) und eine Vielzahl von LED-Einheiten (3);
wobei der interne Datenbus (2) ein SPI-Bus oder ein differentieller Datenbus ist, wobei ein differentieller Datenbus digitale Daten über eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Leitungen codiert;
wobei einem jeweiligen Verarbeitungsmodul (1 ) mehrere LED-Einheiten (3) aus der Vielzahl von LED-Einheiten (3) zugeordnet sind und das jeweilige Verarbeitungsmodul (1 ) mit den zugeordneten LED-Einheiten (3) über den internen
Datenbus (2) gekoppelt ist;
wobei die zugeordneten LED-Einheiten (3) jeweils eine oder mehrere LEDs (301 , 302, 303) und eine integrierte Schaltung (4) umfassen und an eine Stromversorgung (5) für das oder die LEDs (301 , 302, 303) angeschlossen sind;
wobei das jeweilige Verarbeitungsmodul (1 ) zur Kopplung an einen Kraftfahrzeug- Datenbus (6) eingerichtet ist, um erste digitale Steuerbefehle zum Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung von dem Kraftfahrzeug-Datenbus (6) zu empfangen und als zweite digitale Steuerbefehle auf den internen Datenbus (2) zu geben;
wobei die zugeordneten LED-Einheiten (3) dazu eingerichtet sind, ihren LEDs (3) Strom aus der Spannungsversorgung (5) basierend auf den zweiten digitalen Steuerbefehlen auf dem internen Datenbus (2) mittels der integrierten Schaltungen (4) zuzuführen.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Verarbeitungsmodule (1 ) zur Kopplung an einen Kraftfahrzeug-Datenbus (6) in der Form eines LIN-Busses eingerichtet sind.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der interne Datenbus (2) ein SPI-Bus ist und das oder die Verarbeitungsmodule (1 ) derart ausgestaltet sind, dass die ersten digitalen Steuersignale mittels Software- SPI und/oder Hardware-SPI auf den SPI-Bus gegeben werden.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der interne Datenbus (2) ein differentieller Datenbus in der Form eines APIX-Busses ist.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Verarbeitungsmodul (1 ) zumindest eines Teils der Verarbeitungsmodule (1 ) derart mit dem internen Datenbus (2) gekoppelt ist, dass für mehrere unterschiedliche Teilmengen von dem jeweiligen Verarbeitungsmodul (1 ) zugeordneten LED-Einheiten (3) jeweils eine oder mehrere, nur der jeweiligen Teilmenge zugeordnete Datenleitungen (DL) des internen Datenbusses (2) mit dem jeweiligen Verarbeitungsmodul (1 ) verbunden sind, um hierüber die zweiten digitalen Steuerbefehle zu übertragen.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung ein einzelnes Verarbeitungsmodul (1 ) für alle LED-Einheiten (3) der Vielzahl von LED-Einheiten (3) umfasst.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der LED-Einheiten (3) aus der Vielzahl von LED-Einheiten (3) RGB-LED-Einheiten mit einer roten, grünen und blauen LED und/oder RGBW-LED-Einheiten mit einer roten, grünen, blauen und weißen LED sind.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der LED-Einheiten aus der Vielzahl von LED-Einheiten Weißlicht-LED-Einheiten mit einer weißen LED sind.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der LED-Einheiten (3) aus der Vielzahl von LED-Einheiten (3) Einfarb-LED-Einheiten mit einer einfarbigen LED sind.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der LED-Einheiten (3) aus der Vielzahl von LED-Einheiten (3) jeweils derart ausgestaltet sind, dass die integrierte Schal- tung (4) und das oder die LEDs (301 , 302, 303) der jeweiligen LED-Einheit (3) in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind.
1 1. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der LED-Einheiten (3) aus der Vielzahl von LED-Einheiten (3) jeweils dazu eingerichtet sind, der oder den LEDs (301 , 302, 303) der jeweiligen LED-Einheit (3) Strom aus der Spannungsversorgung (5) über PWM-Modulation zuzuführen.
12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der LED-Einheiten (3) aus der Vielzahl von LED-Einheiten (3) jeweils dazu eingerichtet sind, der oder den LEDs (301 , 302, 303) der jeweiligen LED-Einheit (3) Strom aus der Spannungsversorgung (5) über die Einstellung variabler Strompegel zuzuführen.
13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Innenraumbeleuchtung im Kraftfahrzeug oder eine Außenbeleuchtung an der Außenseite des Kraftfahrzeugs ist.
14. Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Beleuchtungsvorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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