EP3427543B1

EP3427543B1 - Verfahren und vorrichtung zur helligkeitskompensation einer led

Info

Publication number: EP3427543B1
Application number: EP17706406.0A
Authority: EP
Inventors: Roland Neumann
Original assignee: Inova Semiconductors GmbH
Current assignee: Inova Semiconductors GmbH
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2037-01-26
Also published as: US20190059137A1; US10701773B2; JP2019510372A; WO2017153026A1; MY181510A; KR102132549B1; CN108886851A; DE102016104440A1; KR20180114914A; ES2816062T3; JP6700412B2; EP3427543A1; MY192700A

Description

Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zur Helligkeitskompensation in mindestens einer Leuchtdiode. Das vorgeschlagene Verfahren erreicht eine stets gleiche Helligkeit der LED unabhängig von Temperaturschwankungen. Die Erfindung ist ferner gerichtet auf eine entsprechend eingerichtete Vorrichtung sowie ein Speichermodul zur Verwendung in dem vorgeschlagenen Verfahren.
US 2008/0079371 A1 zeigt eine Anordnung zur Farbkorrektur einer Leuchtdiode in Abhängigkeit einer gemessenen Temperatur, wobei ein Stromwert errechnet wird.
US 2012/0319585 A1 zeigt eine weitere Anordnung zur Farbkorrektur einer Leuchtdiode in Abhängigkeit einer gemessenen Temperatur.
WO 2014/067830 A1 zeigt ein Verfahren zur temperaturkorrigierten Steuerung von Leuchtdioden.
EP 2 141 965 A1 zeigt ein Verfahren zum Ansteuern eines Displays.
Leuchtdioden finden vielseitig in verschiedenen Farben, Größen und Bauformen Verwendung. Sie werden als Signal- und Lichtgeber unter anderem im "Automotive Bereich" eingesetzt. Typischerweise soll eine Leuchtdiode stets eine eingestellte Helligkeit bereitstellen. Nachteilig hierbei ist die abnehmende Leuchtkraft bei steigender Temperatur. Der Stand der Technik kennt Verfahren, welche eine Leuchtkraft einstellen sollen. Hierbei addressieren bekannte Verfahren vor allem ein Dimmen von Leuchtdioden, während Lösungen zur allgemeinen Kompensation der Leuchtkraft nachteilig sind, da typischerweise Temperaturschwankungen nicht oder nur ungenügend berücksichtigt werden.
Bekannte Verfahren sehen eine Pulsweitenmodulation PWM vor, welche sich zunutze macht, dass eine Trägheit der verwendeten Komponenten derart vorliegt, dass sich eine gleichmäßige Helligkeit einstellt, auch wenn die Leuchtdiode in einer gewissen Proportion an- beziehungsweise ausgeschaltet wird. Die Helligkeit wird dann in Abhängigkeit des Verhältnisses des An-Zustands zu dem Aus-Zustand eingestellt. Ein solches Pulsieren der Leuchtdiode wird vom menschlichen Auge typischerweise nicht wahrgenommen und eine gleichmäßige einstellbare Helligkeit resultiert aus dieser Ansteuerung.
Ferner ist es möglich, einen Pulsgenerator in die Konstantstromquellenschaltung zu integrieren, wobei die Versorgungsspannung gleich bleibt und die Taktung der Lampen mit der im Impulsbetrieb betriebenen Stromquelle selbst durchgeführt wird.
Hierzu sind Ansteuerschaltungen bekannt, durch die die Leuchtdioden auf einen einstellbaren Sollwert geregelt werden, wobei der Sollwert durch einen Controller einstellbar ist. Ein Dimmen von Leuchtdioden erfolgt gemäß bekannter Verfahren direkt durch das Dimmen des Stroms durch die Leuchtdioden. Ferner bekannt sind Steuerungslogiken zum Regeln der Stromzufuhr zur Leuchtdiode auch in Abhängigkeit von einer Temperatur der Leuchtdiode.
In vielen Anwendungsszenarien finden Leuchtdioden LEDs Einsatz bei denen sie bezüglich Glühlampen zumindest nicht nachteilig sein sollen. Während sich Glühlampen bezüglich ihrer Helligkeit einfach dimmen lassen, so sind bezüglich Leuchtdioden Verfahren bekannt, welche beispielsweise durch ein vorbestimmtes Ansteuerungsmuster eben diese Leuchtdioden ansteuern und hierbei ein optisches Dimmen ermöglichen. Im Gegensatz hierzu ist es jedoch häufig erwünscht, dass eine Leuchtdiode beispielsweise bei einer ansteigenden Umgebungstemperatur auch heller gestellt werden muss. Dies ist der Fall, da typischerweise LEDs ein Leuchtverhalten aufweisen, welches in Abhängigkeit eines steigenden Temperaturwerts die emittierte Leuchtkraft reduziert.
Ferner ist es bekannt, eine bestimmte Helligkeit einer Leuchtdiode zu messen und in Abhängigkeit der Helligkeit eben dieser Leuchtdiode wird ein Nachregeln der Leuchtdiode derart durchgeführt, dass diese einen vorbestimmten Helligkeitswert erreicht. Hierzu sind jedoch optische Sensoren notwendig. Auch sind Verfahren bekannt, welche eine Logik bereitstellen, die ein Ansteuern einer Leuchtdiode veranlasst, so dass voreingestellte Helligkeitswerte erreicht werden. Hierbei sind jedoch aufwändige Komponenten erforderlich, welche zu erhöhtem technischen Aufwand und damit Herstellungskosten führen.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung bereitzustellen, welche es erlauben, mit geringem technischen Aufwand eine Helligkeit einer Leuchtdiode unabhängig von deren Umgebungstemperatur konstant einzustellen. Somit soll also erreicht werden, dass auch bei einer abnehmenden Helligkeit einer Leuchtdiode aufgrund einer gestiegenen Umgebungstemperatur eben diese Leuchtdiode derart angesteuert wird, dass sich der gewünschte Helligkeitswert wieder einstellt. Somit sollen also LEDs nicht temperaturabhängig in ihrer Helligkeit variieren, sondern falls sich diese Leuchtdioden in deren Betrieb erhitzen oder angrenzende Komponenten Wärme abstrahlen, soll die Leuchtdioden stets eine gleiche Helligkeit bereitstellen. Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Speichermodul bereitzustellen, welches Daten zur Helligkeitskompensation mindestens einer Leuchtdiode bereitstellt.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Hauptansprüche 1 bzw. 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demgemäß wird ein Verfahren zur Helligkeitskompensation mindestens einer Leuchtdiode in Abhängigkeit eines Temperaturwerts vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Ausmessens eines Temperaturwerts bezüglich einer Mehrzahl von Leuchtdioden sowie des Auslesens eines Stromwerts aus mehreren in einem Speichermodul abgespeicherten Stromwerten, welcher dem ausgelesenen Temperaturwert zugeordnet ist. Ferner erfolgt ein Ansteuern mindestens eines Stromreglers jeweils einer Leuchtdiode mittels des ausgelesenen Stromwerts.
Es kann eine Helligkeitskompensation in effizienter Weise derart erfolgen, dass im Wesentlichen analoge Komponenten vorgesehen werden, welche die Helligkeit einer Leuchtdiode typischerweise unabhängig von deren Farbwert einstellt. So kann das erfindungsgemäße Verfahren mit herkömmlichen Verfahren derart kombiniert werden, dass beispielsweise ein Farbwert mittels Pulsweitenmodulation eingestellt wird und ferner die Helligkeit der Leuchtdiode lediglich mittels des Ansteuerns der Leuchtdiode anhand des ausgelesenen Stromwerts erfolgt. Hierzu kann gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Konstantstromregulator, auch als constant current regulator bezeichnet, Verwendung finden. Ferner ist es möglich, eine Leuchtdiode mittels eines On/Off-Modulators im Farbwert einzustellen. Vorliegend soll eine Leuchtdiode als eine Einrichtung verstanden werden, welche auch weitere LED-Chips aufweisen kann. So bestehen die erfindungsgemäßen Leuchtdioden wiederum aus weiteren Leuchtdiodeneinheiten beziehungsweise Halbleiterchips. Hierzu können beispielsweise die bekannten roten, grünen und blauen Leuchtdiodeneinheiten eingesetzt werden, welche bezüglich dem sogenannten RGB-Farbraum eingestellt werden. Diese einzelnen Leuchtdiodeneinheiten werden in einem Leuchtdiodengehäuse derart kombiniert, dass sich deren Licht zu einem vorbestimmten Farbwert zusammensetzt. So ist es beispielsweise möglich, ein Mischverhältnis derart einzustellen, dass die Leuchtdiode insgesamt ein weißes Licht abstrahlt. Hierzu können auch weitere Vorrichtungen vorgesehen werden, wie beispielsweise ein Diffusor. Bei einer Kombination von einzelnen Leuchtdioden beziehungsweise Leuchtdiodeneinheiten ist durch eine geeignete Ansteuerung der einzelnen Komponenten auch ein beliebiges Farblicht einstellbar. Somit sind beispielsweise auch Farbübergänge erzeugbar. Erfindungsgemäß können beispielsweise die sogenannten Multi-LED-Komponenten Verwendung finden.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht es, die Helligkeit im Wesentlichen unabhängig von der Farbeinstellung zu steuern. So kann es erfindungsgemäß vermieden werden, dass bei einem Einstellen des Farbwerts weitere Bits vorgesehen werden müssen, um mit dem Farbwert auch die Helligkeit der Leuchtdiode einzustellen. Mittels des Ansteuerns eines Stromwerts der Leuchtdiode wird der Nachteil herkömmlicher Verfahren überwunden, dass beispielsweise ein Farbwert mittels 8 Bits eingestellt werden muss, hierbei jedoch 10 Bits übertragen werden müssen. So muss gemäß den bekannten Verfahren ein sogenannter Rest in der Kodierung bestehen bleiben, welcher zur Einstellung der Helligkeit verwendet wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch überwunden, dass die zu verwendenden Bit-Werte im Wesentlichen allein zur Farbeinstellung Verwendung finden. Hierzu sind typischerweise analoge Komponenten vorgesehen, welche unabhängig von dem eingestellten Farbwert ein Ansteuern des Stromreglers mittels des geeigneten Stromwerts veranlassen.
Ferner wird in besonders vorteilhafter Weise der Stromwert mittels eines Auslesens bereitgestellt. Dies bietet den Vorteil, dass keine gesonderte Logik, beispielsweise mittels digitaler Bauelemente, bereitgestellt werden muss. Die Logik, welche in herkömmlichen Verfahren zum Bereitstellen des Stromwerts vorgesehen ist, wird erfindungsgemäß lediglich durch ein Auslesen eines Datenspeichers implementiert. Somit sind keine weiteren Verfahrensschritte notwendig, welche ein Berechnen eines Stromwerts veranlassen würden. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, mit geringem technischen Aufwand, d.h. mit hocheffizienten, beispielsweise analogen, Komponenten und wenigen Verfahrensschritten, einen geeigneten Stromwert bereitzustellen, mit dem die Leuchtdioden angesteuert werden.
Dies kann gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, dass die Stromwerte, welche eine gewisse Helligkeit bei einer LED verursachen, bereits vor dem Durchführen des Verfahrens beziehungsweise in vorbereitenden Verfahrensschritten des Verfahrens ermittelt werden können. Dies erfolgt erfindungsgemäß jedoch typischerweise nur einmal und kann somit bei einer Vielzahl von gleichförmigen Leuchtdioden Verwendung finden. Somit werden Leuchtdiodenkompensationsvorrichtungen ermöglicht, welche in vorteilhafter Weise weniger Bauelemente, und insbesondere weniger komplexe Bauelemente, benötigen. Ferner ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren ein robustes Bestimmen des Stromwertes derart, dass Rechen- beziehungsweise Logikfehler bei dem Ermitteln des Stromwerts vermieden werden. Ferner ist es erfindungsgemäß von Vorteil, dass die abgespeicherten Stromwerte vor einem Ausliefern entsprechender Komponenten beliebig getestet werden können. Somit werden diese Stromwerte nicht zur Laufzeit erzeugt, sondern werden vielmehr a priori ermittelt, getestet und mittels effizienter Hardware lediglich bereitgestellt.
Da typischerweise LEDs mit zunehmender Temperatur schwacher leuchten, ist in einem Verfahrensschritt ein Ausmessen mindestens eines Temperaturwerts erforderlich. Der Temperaturwert kann sich hier auf eine Temperaturgegebenheit der Leuchtdiode beziehen. Somit kann es von Vorteil sein, den Temperaturwert direkt an der Leuchtdiode zu ermitteln. Hierzu ist es aber auch möglich, einen Umgebungswert der Leuchtdiode in der unmittelbaren Umgebung der Leuchtdiode festzustellen. Auch kann es von Vorteil sein, mehrere Temperaturwerte zu ermitteln und diese zu einem einzigen Temperaturwert zusammenzuführen. So können auch Temperaturwerte angrenzender Komponenten ermittelt werden und diese nach einem Aufaddieren gemittelt werden. Werden Leuchtdioden in Serie geschaltet, so können mehrere Temperaturwerte jeweils einer bestimmten Leuchtdiode gemessen werden und diese Werte können gemittelt werden. Auch dies kann mittels analoger Schaltungen realisiert werden und bedarf hierzu keiner digitalen Komponenten.
In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Auslesen eines Stromwerts aus mehreren in einem Speichermodul abgespeicherten Stromwerten, welcher dem ausgelesenen Temperaturwert zugeordnet ist. Hierzu sind in vorbereitenden Verfahrensschritten Stromwerte zu ermitteln, welche in Abhängigkeit eines Temperaturwerts eine bestimmte Helligkeit erzeugen. Beispielsweise ist es der Fall, dass eine bestimmte Leuchtdiode bei einem Temperaturwert von 24°C einen Stromwert von 5 mA, also 5 Milliampere benötigt. Da die Leuchtdiode mit zunehmender Temperatur schwächer leuchtet, also weniger hell, kann bei einer Temperatur von 50°C ein Stromwert von 10 mA notwendig sein, um die gleiche Helligkeit zu erreichen, wie sie bei einer Temperatur von 24°C mittels 5 mA erreicht wird. Beträgt die Temperatur der Leuchtdiode hingegen 100°C, so kann bereits ein Stromwert von 20 mA notwendig sein, um die gleiche Helligkeit zu erreichen. Somit erreicht dieselbe Leuchtdiode bei 24°C und einer Ansteuerung mit 5 mA die gleiche Helligkeit, wie eben diese gleiche Leuchtdiode bei einem Ansteuern mittels 10 mA bei 50°C erreicht. Somit wird das Helligkeitsverhalten der Leuchtdiode in Abhängigkeit des ermittelten Temperaturwerts eingestellt. Dies ist besonders vorteilhaft, da der Betrachter der Leuchtdiode stets die gleiche Helligkeit wahrnimmt, auch falls sich im Laufe des Betreibens der Leuchtdiode deren Temperatur ändert.
Somit erfolgt erfindungsgemäß ein im Wesentlichen gleiches Einstellen der Helligkeit der Leuchtdiode, wobei die Helligkeit derart kompensiert wird, dass das menschliche Auge keinen Helligkeitsunterschied wahrnimmt. Somit kann es notwendig sein, das Verfahren derart iterativ zu durchlaufen, dass bestimmte Temperatursprünge umgehend erkannt werden und der ansteuernde Stromwert neu eingestellt wird.
Hierzu kann es möglich sein, dass ein zeitliches Intervall definiert wird, welches bestimmt, wie lange der Temperaturwert an der Leuchtdiode beziehungsweise in deren Umgebung gemessen wird. Auch kann ein vorbestimmter Takt eingehalten werden, der einen zeitlichen Abstand zwischen zwei Iterationen des Verfahrens bestimmt. Als Beispiel kann festgestellt werden, dass die Temperatur 30°C beträgt und nach 5 Sekunden ein erneutes Bestimmen des Temperaturwerts ergibt, dass sich die Leuchtdiode derart erwärmt hat, dass die Temperatur nunmehr 31°C ergibt. Somit wird in Abhängigkeit der gemessenen 31°C der entsprechende Stromwert ausgelesen und die Helligkeit der Leuchtdiode kompensiert.
Dem Fachmann sind hierbei weitere Intervalle beziehungsweise Frequenzen geläufig, anhand derer er Temperaturen messen und Leuchtdioden ansteuern kann. Dies kann beispielsweise in Abhängigkeit der verwendeten Komponenten eingestellt werden. Auch ist es möglich, Temperaturintervalle derart zu bestimmen, dass Temperaturbereichen jeweils ein Stromwert zugeordnet ist. Beispielsweise ist es möglich, Temperaturschritten von 10°C oder 20°C jeweils einen Stromwert zuzuordnen. Beispielsweise kann einem Temperaturintervall von 60°C bis 80°C ein Stromwert zugeordnet werden. Somit ist es möglich, das Bereitstellen des Stromwerts derart effizient durchzuführen, dass nicht ständig die Helligkeit der Leuchtdiode angepasst werden muss, sondern nur bei einem Verlassen der Grenzen eines Temperaturintervalls.
Zum Abspeichern der einzelnen Stromwerte mitsamt Temperaturwerten beziehungsweise Temperaturintervallen eignet sich eine logische Tabelle. Dies sei nicht darauf beschränkt, dass tatsächlich eine Tabelle vorliegt, vielmehr sind jegliche Repräsentationen möglich, beispielsweise mindestens ein Attribut/Wert-Paar oder mindestens ein Wert/Wert-Paar. Insbesondere ist es vorteilhaft, die einzelnen Werte derart abzuspeichern, dass sie effizient ausgelesen und verarbeitet werden können. Somit eignen sich auch hart kodierte Schaltungen beziehungsweise fest verdrahtete Komponenten. Dies ist deshalb möglich, da sich nach einem Ausliefern der entsprechenden Komponenten keine Änderung ergeben und somit ein fest verdrahtetes Bereitstellen der entsprechenden logischen Tabelle durchgeführt werden kann.
Dementsprechend ist das Speichermodul beziehungsweise das Abspeichern der Stromwerte derart zu interpretieren, dass jegliche Art eines Speichermoduls beziehungsweise eines Abspeicherns möglich ist. Somit muss das Speichermodul nicht derart dynamisch eingerichtet sein, dass es während einer Laufzeit, also während eines Ansteuerns des Stromreglers, beschreibbar sein muss. Vielmehr erfordert ein Abspeichern lediglich das Einbringen der entsprechenden Information in irgendeiner Weise in ein Hardwaremodul. Auch kann es notwendig sein, nicht ein einzelnes Speichermodul bereitzustellen, sondern hierzu weitere Komponenten vorzusehen, welche ein Bereitstellen des Stromwerts ermöglichen. Das Zuordnen der Stromwerte zu den Temperaturwerten erfolgt zudem in vorbereitenden Verfahrensschritten und ergibt sich bei einem Betreiben des vorgeschlagenen Verfahrens implizit dadurch, dass bereits für jeden gemessenen Temperaturwert ein Stromwert zur Verfügung steht.
Ist dieser eine Stromwert ausgelesen beziehungsweise wurde erkannt, welcher Stromwert für den ausgemessenen Temperaturwert zur Helligkeitskompensation notwendig ist, so erfolgt ein Ansteuern mindestens eines Stromreglers jeweils einer Leuchtdiode mittels des ausgelesenen Stromnetzes. Somit wird der Helligkeitswert der Leuchtdiode durch den Betrag des jeweiligen Stromwerts eingestellt. Der Stromregler ist somit eingerichtet, die vorbestimmte Spannung an die Leuchtdiode beziehungsweise an die Leuchtdiodeneinheiten anzulegen. Somit wird die Leuchtdiode mittels des ausgelesenen Stromwerts angesteuert. Dies erfolgt erfindungsgemäß so lange, bis wieder ein neuer Temperaturwert mitsamt einem zugehörigen Stromwert ermittelt wird und die Leuchtdiode mit diesem neuen Stromwert angesteuert wird. Somit wird die Helligkeit der Leuchtdiode fest eingestellt, wozu jedoch in Abhängigkeit der vorherrschenden Temperatur zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche Stromwerte erforderlich sind.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist mindestens ein Sensor zum Ausmessen des Temperaturwerts an mindestens einem Messort vorgesehen. Mehrere Messorte eignen sich hierzu, beispielsweise ein Messort an genau einer Leuchtdiode, ein Messort an je einer Leuchtdiode, ein Messort an einem Mikrocontroller, der an eine Leuchtdiode angeschlossen ist, oder ein Messort in einer unmittelbaren Umgebung einer Leuchtdiode. Beispielsweise findet das vorgeschlagene Verfahren bei mehreren verschalteten Leuchtdioden Einsatz. Hierbei ist es möglich, dass beispielsweise mehrere Leuchtdioden in Serie geschaltet sind. Wird diese Mehrzahl von Leuchtdioden in einem Automobil verbaut, so kann es sein, dass an unterschiedlichen Einsatzorten unterschiedliche Temperaturen vorherrschen. So können sich die Leuchtdioden nicht nur aus eigenem Antrieb erhitzen, sondern es kann zu einer Abstrahlung von Temperatur durch angrenzende Komponenten kommen. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, dies zu berücksichtigen und an mehreren Messorten einen Temperaturwert zu ermitteln. Eine unmittelbare Umgebung beschreibt hierbei eine Umgebung, welche einen Rückschluss auf die Temperatur der Leuchtdiode zulässt. So muss also diese Temperatur nicht direkt an der Leuchtdiode festgestellt werden können, sondern ein Temperatursensor kann derart von der Leuchtdiode beabstandet werden, dass ein Temperatureintrag von benachbarten Komponenten vernachlässigbar ist. Insbesondere bedeutet dies, dass kein physischer Kontakt im Sinne eines Berührens des Temperatursensors und der Leuchtdiode vorherrschen muss.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die Leuchtdiode als ein Trippel von drei Leuchtdiodeneinheiten vor und die Leuchtdiodeneinheiten senden jeweils eine unterschiedliche Farbe aus. Dies hat den Vorteil, dass farbig leuchtende LEDs Verwendung finden können. Insbesondere ist es erfindungsgemäß möglich, herkömmliche LEDs weiter zu verwenden und lediglich den Stromregler eben dieser LEDs derart anzusteuern, dass sich der erfindungsgemäße Vorteil einstellt. Ferner weist das vorgeschlagene Verfahren den Vorteil auf, dass die Helligkeitskompensation unabhängig von der Farbeinstellung der Leuchtdiode erfolgen kann. Hierbei sind dem Fachmann weitere Leuchtdioden bekannt, welche Leuchtdiodeneinheiten aufweisen, die erfindungsgemäß wiederverwendet werden können. Beispielsweise liegt eine Leuchtdiodeneinheit als ein Halbleiterbaustein oder als irgendeine lichtemittierende Komponente vor. Ein Aussenden unterschiedlicher Farben, beziehungsweise Licht in unterschiedlichen Wellenlängen, dient dem Einstellen eines vorbestimmten Farbwerts.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt das Speichermodul eine Mehrzahl von Temperaturwerten bereit, denen jeweils ein Stromwert zugeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Vielzahl von Temperaturwerten berücksichtigt werden kann und die Temperaturwerte derart bezüglich der Stromwerte vorbestimmt werden können, dass sich stets der gleiche Helligkeitswert der Leuchtdiode einstellt. Insbesondere kann die Anzahl der Stromwert/Temperaturwert-Paare in einem vorbereitenden Verfahrensschritt bestimmt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der ausgelesene Stromwert einem Temperaturintervall zugeordnet, in dem der ausgemessene Temperaturwert liegt. Dies hat den Vorteil, dass falls ein bestimmter Temperaturwert vorliegt, nicht unmittelbar die Leuchtdiode angesteuert werden muss, sondern dass erst abgeprüft werden kann, ob der Temperaturwert in einem gewissen Intervall liegt. Beispielsweise führt ein Absinken des Temperaturwerts nicht unmittelbar zu einer sichtbaren Veränderung des Helligkeitswerts. Somit kann abgewartet werden, bis der gemessene Temperaturwert unter einen bestimmten Schwellwert fällt, der ein Anpassen der Helligkeit erfordert. Weiterhin hat dies den Vorteil, dass ein besonderes effektives Verfahren vorgeschlagen wird, welches auch mit wenig performanten Bausteinen betrieben werden kann. So kann die Anzahl der einzelnen Helligkeitskompensationen in Abhängigkeit der Größe der Temperaturintervalle eingestellt werden. Ferner ist es auch möglich, die Temperaturintervalle derart zu bestimmen, dass diese nicht äquidistant vorliegen. Somit kann ein erstes Temperaturintervall eine erste Temperaturspanne von 5°C aufweisen und ein zweites Temperaturintervall kann eine zweite Temperaturspanne von 10°C aufweisen. Durch die Wahl der jeweiligen Größen der Temperaturintervalle kann auf die zugrunde liegenden physischen Bausteine Rücksicht genommen werden und vor allem kann ein Verhalten der Leuchtdiode berücksichtigt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Stromwert bezüglich dem Temperaturwert derart gewählt, dass eine Helligkeitskompensation der anzusteuernden Leuchtdiode in Abhängigkeit einer vorherrschenden Temperatur eingerichtet wird. Dies hat den Vorteil, dass nicht lediglich eine Helligkeit der Leuchtdiode eingestellt wird, sondern dass eben über einen zeitlichen Verlauf jeweils ein erneutes Einstellen einer Helligkeit derart erfolgt, dass die Helligkeit stets in Abhängigkeit des Temperaturwerts kompensiert wird. Dies ist der Fall, da sich der Helligkeitswert in Abhängigkeit des Temperaturwerts ändern und falls ein neuer Temperaturwert detektiert wird, eben auch der Helligkeitswert wieder derart kompensiert werden kann, dass er den voreingestellten Sollwert erfüllt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt der Stromregler als ein Konstantstromregler vor. Dies hat den Vorteil, dass bekannte Komponenten Wiederverwendung finden können und die Anordnung lediglich derart angepasst werden muss, dass sie das erfindungsgemäße Verfahren ausführt. So können bekannte Stromregler Verwendung finden, welche mit dem vorteilhaft ermittelten Stromwert die Leuchtdiode ansteuern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung stellt der Temperaturwert einen Mittelwert mehrerer gemessener Einzeltemperaturwerte dar. Dies hat den Vorteil, dass mehrere Temperaturwerte, welche an unterschiedlichen Messorten bestimmt werden, in einfacher Weise zu einem einzigen Temperaturwert verknüpft werden können. Dies kann beispielsweise mittels einer fest verdrahteten Logik implementiert werden. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, die Vorrichtung beziehungsweise das Verfahren derart auszugestalten, dass keinerlei Logik verwendet werden muss. Hierbei wird lediglich ein Auslesen des Speichermoduls veranlasst, ohne dass diese Werte in irgendeiner Weise interpretiert werden müssen. Somit erfolgt lediglich eine einzelne Lookup-Operation ohne jegliche Logik.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt das Abspeichern von mehreren Temperaturwerten mitsamt jeweils einem Stromwert unter Verwendung mindestens einer Ermittlungsroutine. Möglich sind ein empirisches Ermitteln, ein Ausmessen, ein Zweipunktmessen, ein Berechnen und ein Auslesen der jeweiligen Stromwerte. Somit ist ein Abspeichern der Stromwerte zu den jeweiligen Temperaturwerten ein Befüllen der logischen Tabelle, die beschreibt, zu welcher Temperatur welcher Stromwert angelegt werden muss. Dies kann in vorbereitenden Verfahrensschritten derart erfolgen, dass an eine Leuchtdiode zu einer bestimmten Temperatur ein bestimmter Stromwert angelegt wird und die Helligkeit gemessen wird. Dies wird iterativ derart häufig durchgeführt, dass feststellbar ist, wie sich die Temperatur beziehungsweise die angelegte Spannung beziehungsweise der Stromwert auf das Emittieren von Licht auswirkt. Somit kann empirisch ermittelt werden, welcher Stromwert bei welcher Temperatur der Leuchtdiode angelegt werden muss, um eine bestimmte Helligkeit zu erreichen. Nunmehr werden die Attribut-Wert-Paare oder Wert/Wert-Paare abgespeichert, welche zu einer konstanten Helligkeit führen. Dies umfasst beispielsweise ein Ausmessen derart, dass ein angelegter Stromwert derart variiert wird, dass sich in Abhängigkeit der vorherrschenden Temperatur die Helligkeit ergibt. Dies kann vorab auch berechnet werden, wozu typischerweise weitere Parameter notwendig sind. Hierzu ist es möglich, die entsprechenden Parameter beispielsweise von einem Hersteller abzufragen. Auch können entsprechende Tabellen von dem Hersteller der Leuchtdiode bereitgestellt werden und müssen dann lediglich ausgelesen werden.
Ferner ist dem Fachmann das Zweipunktmessen bekannt, wodurch geeignete Attribut-Wert-Paare ermittelt werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die mehreren abgespeicherten Stromwerte derart bezüglich des jeweiligen Temperaturwerts eingestellt, dass sie stets die gleiche Helligkeit bei dem Ansteuern der Leuchtdiode bewirken. Dies hat den Vorteil, dass stets der gleiche Helligkeitswert vorherrscht beziehungsweise ein im Wesentlichen gleicher Helligkeitswert vorherrscht beziehungsweise ein Helligkeitswert vorherrscht, dessen Unterschied von einem vorangegangenen Helligkeitswert von dem menschlichen Auge nicht wahrgenommen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt ein Ansteuern des mindestens einen Stromreglers mittels des ausgelesenen Stromwerts unabhängig von einem Einstellen eines Farbwerts der Leuchtdiode. Dies hat den Vorteil, dass bekannte Verfahren weiterverwendet werden können, um die Farbe der Leuchtdiode einzustellen. Insbesondere kann zum Einstellen des Farbwerts ein bestimmter BitWert Verwendung finden, der keine weiteren Bits mit sich führen muss, um eine Helligkeit einzustellen. Dies hat ferner den Vorteil, dass falls beispielsweise zum Einstellen des Farbwerts 8 Bits ausreichen und nicht 10 Bits zum Einstellen eines Farbwerts und einer Helligkeit vorzusehen sind, wie es herkömmlich der Fall ist. Dies hat den Nachteil, dass die Pulsweitenmodulation schnellere Flanken erzeugen müsste und zusätzlich Bandbreite verschwendet werden würde. Erfindungsgemäß wird dies dadurch vermieden, dass die Farbwerte separat eingestellt werden und unabhängig davon die Helligkeit mittels des Stromreglers eingestellt wird.
Die Erfindung wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Helligkeitskompensation mindestens einer Leuchtdiode in Abhängigkeit eines Temperaturwerts. Die Vorrichtung weist mindestens einen Sensor auf, der eingerichtet ist zum Ausmessen eines Temperaturwerts bezüglich einer Mehrzahl von Leuchtdioden sowie eine Schnittstellenkomponente, welche eingerichtet ist zum Auslesen eines Stromwerts aus mehreren abgespeicherten Stromwerten aus einem Speichermodul, welcher dem ausgelesenen Temperaturwert zugeordnet ist. Ferner ist ein Stromregler vorgesehen, der eingerichtet ist zum Ansteuern mindestens jeweils einer Leuchtdiode mittels des ausgelesenen Stromwerts.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Speichermodul mit abgespeicherten Stromwerten, welche jeweils einem Temperaturwert zugeordnet sind derart, dass bei einem Ansteuern einer Leuchtdiode mit dem jeweiligen Stromwert zu einer vorherrschenden Temperatur gemäß diesem Temperaturwert, die Leuchtdiode jeweils gleich hell leuchtet.
Ferner ist ein Speichermedium vorgesehen mit Steuerbefehlen zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der vorbeschriebenen Aspekte.
Somit werden insbesondere Hardwarekomponenten beziehungsweise ein Verfahren vorgeschlagen, welche es ermöglichen, in besonders effizienter Art und Weise eine Helligkeitskompensation einer Leuchtdiode oder aber auch mehreren Leuchtdioden durchzuführen. Insbesondere ist hierbei vorteilhaft, dass die Vorrichtung geeignet ist zum Ausführen des vorgeschlagenen Verfahrens und somit in struktureller Weise deren Merkmale übernimmt. Ebenfalls kann das Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung Verwendung finden und das erfindungsgemäße Speichermodul kann sowohl in dem vorgeschlagenen Verfahren als auch in der vorgeschlagenen Vorrichtung Verwendung finden.
Weitere vorteilhafte Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nunmehr anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1:: ein Diagramm mit Werten, die eine Helligkeitskompensation in Abhängigkeit von Temperaturwerten einstellen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2:: ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Helligkeitskompensation gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3:: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Helligkeitskompensation mit weiteren Komponenten gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4:: ein Abspeichern von Stromwerten in Abhängigkeit von Temperaturwerten gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt auf der Y-Achse Helligkeitswerte, die prozentual von der maximalen Helligkeit 100% abnehmen bis hin zu einem Nichtleuchten 0%. Auf der X-Achse sind Temperaturwerte eingetragen, welche sich auf die entsprechende Leuchtdiode beziehen. Hierbei zeigt der Verlauf der oberen Linie, welche sich in der vorliegenden Fig. 1 von links oben nach rechts unten erstreckt, an, dass die Helligkeitskraft der Leuchtdiode in Richtung der steigenden Temperatur abnimmt. Im Gegensatz hierzu zeigt die untere Linie, welche in der vorliegenden Fig. 1 von links unten nach rechts oben verläuft, an, dass mit steigender Temperatur höhere Stromwerte notwendig sind, um eine gewisse Helligkeit zu erreichen. Somit bezieht sich die linke Skala der Y-Achse auf die obere Kurve und die rechte Skala auf die untere Kurve. Die Kurve wird vorliegend durch eine Linie ersetzt. Ob sich das Verhalten nunmehr so linear darstellt, wie Fig. 1 zeigt, oder aber ob eben Kurven vorzusehen sind, hängt von den jeweiligen Leuchtdioden ab. Hierzu ist die vorliegende Fig. 1 lediglich schematisch derart zu verstehen, dass bei einem Ansteigen des Temperaturwerts ebenso ein Ansteigen des Stromwerts erforderlich ist, um jeweils die gleiche Helligkeit einzustellen. Auch handelt es sich typischerweise bei dem in dem Speichermodul abgespeicherten Werten um eine Mehrzahl von Verläufen, wobei beispielhaft lediglich einer davon in der vorliegenden Fig. 1 eingetragen ist.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei ein Ausmessen 100 eines Temperaturwerts bezüglich einer Mehrzahl von Leuchtdioden erfolgt. Darauf erfolgt ein Auslesen 101 eines Stromwerts aus mehreren in einem Speichermodul abgespeicherten Stromwerten, welcher dem ausgelesenen Temperaturwert zugeordnet ist. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt erfolgt ein Ansteuern 102 mindestens eines Stromreglers jeweils einer Leuchtdiode mittels des ausgelesenen Stromwerts. Wie in der vorliegenden Fig. 2 ersichtlich ist, ist es besonders vorteilhaft, das Verfahren iterativ durchzulaufen derart, dass stets Temperaturwerte gemessen werden und im Anschluss daran ein Stromwert ausgelesen wird, anhand dessen die Leuchtdiode angesteuert wird.
Ferner ist es auch möglich, nach einem Ausmessen 100 eines Temperaturwerts erst einmal einen Stromwert 101 auszulesen und falls sich der Stromwert nicht geändert hat, wieder direkt in den Verfahrensschritt 100 zu verzweigen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, falls eine Temperaturspanne definiert ist, und nach einem Ausmessen eines Temperaturwerts kein Anpassen des Stromwerts notwendig ist, falls der Temperaturwert innerhalb einer Temperaturspanne liegt, zu der der entsprechende Stromwert bereits ausgelesen wurde. Da innerhalb dieser Temperaturspanne jeweils der gleiche Stromwert vorherrschen soll, ist somit kein neuerliches Ansteuern der Leuchtdiode erforderlich. Erst falls der ausgelesene Temperaturwert einen bestimmten Schwellenwert übersteigt, so soll in dem Verfahrensschritt 102 zum Ansteuern des Stromreglers verzweigt werden.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 200 zur Helligkeitskompensation mindestens einer Leuchtdiode LED. Zum Einstellen von Farbwerten sind sogenannte ON/OFF-Modulatoren vorgesehen, welche ein bestimmtes Mischverhältnis der einzelnen Leuchtdiodeneinheiten einstellen. Hierzu wird ein sogenannter RGB-Code bereitgestellt, wozu wiederum jeweils 8 Bits vorgesehen sind. Wie in der vorliegenden Fig. 3 jedoch auch ersichtlich ist, werden die Leuchtdiodeneinheiten von der erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 separat angesteuert. Das heißt, dass das Einstellen des Farbwerts unabhängig vom Einstellen der Helligkeit erfolgt. Hierzu kann beispielsweise die Vorrichtung 200 an einen Speicherbaustein angeschlossen sein, der die Tabelle mit den entsprechenden Stromwerten bereitstellt. Auch kann es notwendig sein, weitere Komponenten vorzusehen, wie beispielsweise einen Digital-Analog-Wandler. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass die Vorrichtung 200 keine Stromwerte berechnet und hierzu daher auch keine Logik bereitstellt, sondern dass diese Vorrichtung 200 lediglich in einem angeschlossenen Speichermodul nachsieht und somit die entsprechenden Werte erhält. Somit operieren die ON/OFF-Modulatoren unabhängig von dem Einstellen des Stromwerts. Insbesondere ist es nicht notwendig, die Vorrichtung 200 mit einem leistungsfähigen Prozessor auszustatten. Somit kann in effizienter Art und Weise und mit geringem technischen Aufwand die vorteilhafte Helligkeitskompensation durchgeführt werden.
Fig. 4 zeigt in einem schematischen Diagramm, wie Stromwerte in Abhängigkeit von gemessenen Temperaturwerten bereitgestellt werden können. Dies kann sowohl in dem erfindungsgemäßen Verfahren, der Vorrichtung als auch in dem Speichermodul Verwendung finden. So sind an der Y-Achse Stromwerte eingetragen und an der X-Achse Helligkeitswerte. So ist vorliegend ersichtlich, dass zu einem gewissen BitWert ein bestimmter Stromwert notwendig ist. Hierzu sind auf der rechten Seite der vorliegenden Fig. 4 Temperaturintervalle angegeben, die jeweils einen eigenen Stromwert benötigen, um die voreingestellte Helligkeit zu erreichen. Wie an der Linienschaar ersichtlich ist, welche von dem Nullpunkt ausgeht, kann der entsprechende Stromwert mittels eines Winkels bestimmt werden, welcher in Abhängigkeit eines vorherrschenden Temperaturwerts eingestellt wird. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, dass dies bereits vor dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden kann und somit die Ergebnisse lediglich abgespeichert werden müssen.
Wie in dem vorliegenden Diagramm ersichtlich wird, müssen mit höheren Temperaturwerten die Stromwerte entsprechend steiler eingestellt werden. Somit vergrößert sich der Winkel zwischen der X-Achse und der Linienschaar mit zunehmendem Temperaturwert. So kann beispielsweise ein maximaler Stromwert bei einer maximalen Temperatur von 125°C schon 20,7 mA betragen. Bei einer Temperatur von -40°C kann ein Stromwert von 4,66 mA ausreichen. Wie ebenfalls vorliegend ersichtlich ist, ist mit steigender Temperatur eine größere Kompensation notwendig.
Hierbei sei jedoch wiederum darauf verwiesen, dass dies lediglich eine mögliche Vorgehensweise zum Einstellen des Stromwert/Temperaturwert-Paares ist. Beispielsweise ist es auch möglich, zu den Temperaturintervallen, wie sie auf der rechten Seite eingetragen sind, jeweils einen Stromwert einzutragen. Beispielsweise sind die auf der Y-Achse eingetragenen Werte, welche mit jeweils einem X gekennzeichnet sind, vorliegend also drei X für den Temperaturbereich 60°C bis 80°C vorgesehen. Je ein solches Antragen in Richtung der Y-Achse kann beispielsweise in Abhängigkeit eines Helligkeitswertes der X-Achse erfolgen.
Diese Vorgehensweise kann sowohl bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Speichermodul Anwendung finden. Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Einsatz der beschriebenen Aspekte in einem Automobil. Generell ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt, vielmehr erkennt der Fachmann diverse weitere Anwendungsmöglichkeiten, um einem Betrachter einer Leuchtdiode stets eine gleiche Helligkeit zu bieten.

Claims

Verfahren zur Helligkeitskompensation mehrerer Leuchtdioden (LED) in Abhängigkeit eines Temperaturwerts, aufweisend:
- Ausmessen (100) des Temperaturwerts bezüglich einer Mehrzahl von Leuchtdioden (LED), wobei mehrere Sensoren zum Ausmessen des Temperaturwerts an mehreren Messorten vorgesehen sind und der Temperaturwert einen Mittelwert mehrerer gemessener Einzeltemperaturwerte darstellt, wobei an jeder Leuchtdiode (LED) ein Sensor vorgesehen ist und ein zeitliches Intervall definiert wird, welches bestimmt, wie lange der jeweilige Einzeltemperaturwert an der jeweiligen Leuchtdiode ausgemessen wird;

- Auslesen (101) eines Stromwerts aus mehreren in einem Speichermodul abgespeicherten Stromwerten, welcher dem ausgemessenen Temperaturwert zugeordnet ist, wobei der ausgelesene Stromwert einem Temperaturintervall zugeordnet ist, in dem der ausgemessene Temperaturwert liegt; und

- Ansteuern (102) mindestens eines Stromreglers jeweils einer Leuchtdiode (LED) mittels des ausgelesenen Stromwerts.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Leuchtdiode (LED) als ein Trippel von drei Leuchtdiodeneinheiten (LED) vorliegt und die Leuchtdiodeneinheiten (LED) jeweils eine unterschiedliche Farbe aussenden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Speichermodul eine Mehrzahl von Temperaturwerten bereitstellt, denen jeweils ein Stromwert zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromwert bezüglich dem Temperaturwert derart gewählt wird, dass eine Helligkeitskompensation der anzusteuernden Leuchtdiode (LED) in Abhängigkeit einer vorherschenden Temperatur eingerichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromregler als ein Konstantstromregler vorliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abspeichern von mehreren Temperaturwerten mitsamt jeweils einem Stromwert unter Verwendung mindestens einer Stromwertermittlungsroutine aus einer Menge von Routinen erfolgt, die Menge aufweisend: ein empirisches Ermitteln, ein Ausmessen, ein Zweipunktmessen, ein Berechnen und ein Auslesen der jeweiligen Stromwerte.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren abgespeicherten Stromwerte derart bezüglich des jeweiligen Temperaturwerts eingestellt sind, dass sie stets die gleiche Helligkeit bei dem Ansteuern der Leuchtdiode (LED) bewirken.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ansteuern (102) des mindestens einen Stromreglers mittels des ausgelesenen Stromwerts unabhängig von einem Einstellen eines Farbwerts der Leuchtdiode (LED) erfolgt.
Vorrichtung (200) zur Helligkeitskompensation mehrerer Leuchtdioden (LED) in Abhängigkeit eines Temperaturwerts, aufweisend:
- mehrere Sensoren eingerichtet zum Ausmessen des Temperaturwerts bezüglich einer Mehrzahl von Leuchtdioden (LED) an mehreren Messorten, wobei der Temperaturwert einen Mittelwert mehrerer gemessener Einzeltemperaturwerte darstellt, wobei an jeder Leuchtdiode (LED) ein Sensor vorgesehen ist und ein zeitliches Intervall definiert ist, welches bestimmt, wie lange der jeweilige Einzeltemperaturwert an der jeweiligen Leuchtdiode ausgemessen wird;

- einer Schnittstellenkomponente eingerichtet zum Auslesen eines Stromwerts aus mehreren abgespeicherten Stromwerten aus einem Speichermodul, welcher dem ausgemessenen Temperaturwert zugeordnet ist, wobei der ausgelesene Stromwert einem Temperaturintervall zugeordnet ist, in dem der ausgemessene Temperaturwert liegt; und

- einen Stromregler eingerichtet zum Ansteuern mindestens jeweils einer Leuchtdiode (LED) mittels des ausgelesenen Stromwerts.
Computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.