EP4211989A1 - Kompakte steuerung für leuchtmittel im kfz - Google Patents

Kompakte steuerung für leuchtmittel im kfz

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EP4211989A1
EP4211989A1 EP21777701.0A EP21777701A EP4211989A1 EP 4211989 A1 EP4211989 A1 EP 4211989A1 EP 21777701 A EP21777701 A EP 21777701A EP 4211989 A1 EP4211989 A1 EP 4211989A1
Authority
EP
European Patent Office
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led driver
led
circuit elements
interface
circuit
Prior art date
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Application number
EP21777701.0A
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English (en)
French (fr)
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EP4211989B1 (de
EP4211989C0 (de
Inventor
Bernd Burchard
Christian Schmitz
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Elmos Semiconductor SE
Original Assignee
Elmos Semiconductor SE
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Publication date
Application filed by Elmos Semiconductor SE filed Critical Elmos Semiconductor SE
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Application granted granted Critical
Publication of EP4211989B1 publication Critical patent/EP4211989B1/de
Publication of EP4211989C0 publication Critical patent/EP4211989C0/de
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    • 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
    • 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
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H05B47/11—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the brightness or colour temperature of ambient light
    • H—ELECTRICITY
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for driving an LED lighting device, an LED lighting device with such a driving device and a method for producing such a driving device.
  • the invention thus relates, for example, to a control device for a lighting device with a (e.g. CAN communication data bus interface), a computer core (microcontroller) and with a driver circuit for one or more LED light sources.
  • a control device for a lighting device with a (e.g. CAN communication data bus interface), a computer core (microcontroller) and with a driver circuit for one or more LED light sources.
  • the bus driver modules of actuators and microcontrollers in a satellite system/bus system for controlling consumers are designed as separate modules of a bus subscriber, which are typically arranged on a common circuit board.
  • the reason for this is that very powerful computers are preferably required, which are then implemented in a semiconductor technology node with the smallest possible structural size.
  • the so-called bus transceivers which represent the actual interface to the data buses, include power transistors whose structure sizes cannot be arbitrarily reduced for physical reasons, namely because of the required current-carrying capacity.
  • typically two different components (IC chips) in two semiconductor technologies, namely the bus transceiver and the driver/LED (analogue part) are installed separately from the high-performance ken computers (digital part) and mounted on printed circuits.
  • a lighting device with a control device with a DALI interface is known from DE 20 2004 006 292 U1.
  • the known control device has a number of modules, which components the individual modules comprise remains open.
  • a projection module is known from DE-A-10 2009 004 117.
  • LED lamp control devices with circuit elements of interface, microcontroller and LED driver circuits integrated on a common chip is known from EP-A-3 478 031.
  • the invention is therefore based on the object of creating an optimal solution for LED drivers in automobile systems, which avoids the above disadvantages of the prior art and has further advantages.
  • the invention proposes a device for controlling an LED lighting device, the control device being provided with an input designed as a data interface for connection to a communication data bus, an output with at least one connection for at least an LED light source, which has an LED or a series connection of LEDs or a group of different colored LEDs or a series connection of groups of different colored LEDs, a microcontroller, one or more LED driver circuits, with each connection of the output for an LED light source being assigned an LED driver circuit, with the data interface, the microcontroller, the LED driver circuit or the LED driver circuits and the at least one connection of the output being electrically connected to one another are, wherein the data interface, the microcontroller and the LED driver circuit or the LED driver circuits have electronic and/or electrical circuit elements (also referred to as circuit components), and a semiconductor substrate in which the circuit elements of the data interface, the microcontroller and the LED driver circuit or the LED driver circuits are integrated using a semiconductor technology for the production of integrated circuits with the smallest possible structure size specified by the semiconductor technology
  • the invention therefore proposes a control device for an LED lighting device, in which a plurality of electrical circuits are integrated in a common semiconductor substrate. These are the circuits for the data interface, the microcontroller and the at least one LED driver. It is essential for the invention that the semiconductor technology to be used (and thus the smallest possible structure size of the circuit components) is measured according to the minimum structure size for the circuit components of the data interface and the at least one LED driver to ensure their functionality is still permitted.
  • the smallest "feature size” that can be realized in the manufacture of an integrated circuit using semiconductor technology refers, as is known to those skilled in the art, to the shortest edge length of a part (ie a feature size of a part) of a circuit component, with typically the shortest possible length of the gate of a field effect transistor is meant.
  • the shortest edge length of a part of a circuit component of the data interface and/or the LED driver circuit(s) is therefore equal to the shortest edge length of a part of a circuit component of the microcontroller, namely the shortest gate length of a field effect transistor or of the field effect transistors of the micro - controllers.
  • the semiconductor technology used according to the invention is not that which could determine the minimum permissible structure sizes for the circuit components of the microcontroller.
  • circuit components such as transistors and gates of microcontrollers do not need to have the same current carrying capacity as is the case, for example, with data interfaces and LED drivers. Therefore, the circuit components of the microcontroller can be made smaller than is the case for the analog part of the overall circuit integrated in the semiconductor substrate.
  • This semiconductor technology which is tailored to the microcontroller, would now typically be used in order to then use it to produce larger-format circuit components for the data interface and the at least one LED driver. However, this is more expensive overall, because the semiconductor technology that allows a higher density of circuit components is more complex to implement.
  • the invention thus departs from the hitherto known concept of IC chip design, which, as will be described further below, is associated with significant technical and economic advantages.
  • Particularly suitable as semiconductor technology are those whose smallest possible structural size is greater than, in particular, 85 nm and smaller than, in particular, 200 nm. All values in the aforementioned range for the smallest possible structure size of the semiconductor technology to be used are hereby covered by the application.
  • the device can be provided with a voltage regulator that has circuit elements that are integrated in the semiconductor substrate, the semiconductor technology used being determined by the minimum structure size for the circuit elements of the data interface and the LED driver circuit or the LED driver circuits and the voltage regulator to ensure their functionality is permitted.
  • the semiconductor substrate thus has a further component which is in the form of an analog circuit and consequently also includes power transistors and wide conductor tracks, for example.
  • the device is provided with an electronic and/or electrical circuit elements having a test interface integrated in the semiconductor substrate for testing the functionality of the data interface and/or the microcontroller and/or the LED driver circuit the LED driver circuits and/or the voltage regulator, if present, whereby the semiconductor technology used is determined by the minimum structure size for the circuit elements of the data interface, the LED driver circuit or the LED driver circuits, the voltage regulator and the test interface to ensure their functionality is still permissible.
  • This can be a boundary scan test, for example, or tests that specifically address and test certain components of the semiconductor IC.
  • the device has a sensor interface having electrical and/or electronic circuit elements integrated in the semiconductor substrate.
  • a sensor interface having electrical and/or electronic circuit elements integrated in the semiconductor substrate.
  • at least one sensor such as a light brightness and/or a light color sensor and/or a sun sensor, which is or can be connected to a data communication bus that can be connected to the sensor interface, with the The semiconductor technology used is determined according to which minimum structure size is still permissible for the circuit elements of the data interface, the LED driver circuit or the LED driver circuits, the voltage regulator, the test interface and the sensor interface to ensure their functionality.
  • Such a sensor interface can be, for example, one based on the PSI5 or PSI3 protocol.
  • the microcontroller only has a functionality that is used to control the LED driver circuit or the LED driver circuits according to signals received from the data interface and/or from the sensor interface, if present. received signals and is required for processing signals received from the test interface, if any.
  • the circuit elements whose functionality must be ensured when they are manufactured using the semiconductor technology used can be transistors and/or conductor tracks.
  • an LED lighting device can now also be realized that is provided with an LED light source that has an LED or a series connection of LEDs or a group of different-colored LEDs or a series connection of groups of different-colored LEDs in each case, wherein the LED lighting means is electrically connected to the output of a device according to one of the preceding claims.
  • the invention also proposes a method for producing a device for controlling an LED lighting device, the control device being provided with: an input designed as a data interface for connection to a communication data bus, an output with at least one Connection for at least one LED light source, which has an LED or a series connection of LEDs or a group of different-colored LEDs or a series connection of groups of different-colored LEDs, a microcontroller, one or more LED driver circuits, each connection of the output for an LED Illuminant is assigned an LED driver circuit, the data interface, the microcontroller, the LED driver circuit or the LED driver circuits and the at least one connection of the output being electrically connected to one another, the data interface, the microcontroller and the LED driver circuit or the LED driver circuits have electronic and/or electrical circuit elements, and a semiconductor substrate, the circuit elements of the data interface, the microcontroller and the LED driver circuit or the LED driver circuits using semiconductor technology for the production of integrated circuits integrated into the semiconductor substrate with the smallest possible structure size, which is determined by the
  • the device has a voltage regulator with circuit elements that are integrated in the semiconductor substrate, the semiconductor technology used being determined by the minimum structure size for the circuit elements of the data interface, the LED driver circuit or the LED driver circuits and the voltage regulator to ensure their functionality is still permissible.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention can provide that the device has a test interface integrated in the semiconductor substrate and/or electrical circuit elements for testing the functionality of the data interface and/or the microcontroller and/or the LED driver circuit or the LED Has driver circuits and/or the voltage regulator, if present, with the semiconductor technology used being determined by the minimum structure size for the circuit elements of the data interface, the LED driver circuit or the LED driver circuits, the voltage regulator and the test interface for Ensuring their functionality is still permissible.
  • a further advantageous embodiment of the method can include that the control device has an integrated in the semiconductor substrate electrical and / or electronic circuit elements having sensor interface for the connection of at least one sensor such as a light brightness and / or a light color sensor and / or a sun sensor that is or can be connected to a data communication bus that can be connected to the sensor interface, the semiconductor technology used being determined by the minimum structure size for the circuit elements of the data interface and the LED driver circuit or the LED driver circuits, the voltage regulator lers, the test interface and the sensor interface (PSI5, PSI3) to ensure their functionality is still permissible.
  • the semiconductor technology used being determined by the minimum structure size for the circuit elements of the data interface and the LED driver circuit or the LED driver circuits, the voltage regulator lers, the test interface and the sensor interface (PSI5, PSI3) to ensure their functionality is still permissible.
  • the microcontroller is only provided with a functionality that is required to control the LED driver circuit or the LED driver circuits in accordance with signals received from the data interface and/or signals received from the sensor interface, if present and is required to process signals received from the test interface, if any.
  • a semiconductor technology with the smallest possible structure size is used as the semiconductor technology, which is larger than 85 nm or larger than 90 nm or larger than 100 nm or larger than 100 nm or larger than 120 nm or larger than 130 nm or larger than 140 nm or larger than 150 nm or greater than 160nm, or greater than 170nm, or greater than 180nm, or greater than 190nm.
  • the semiconductor technology used is a semiconductor technology with the smallest possible structure size, which is less than 200 nm or less than 190 nm or less than 180 nm or less than 170 nm or less than 160 nm or less than 150 nm or less than 140 nm or less than 130nm or smaller than 120nm or smaller than 110nm or smaller than 100nm or smaller than 90nm or smaller than 85nm.
  • the invention is a departure from previously technically typical established ways and the previous technical development, namely by co-integration of LED drivers, transceivers and microcontrollers without loss of the computing power required for the application on a semiconductor substrate is operated.
  • control device The usefulness of the control device is increased by the suggestion according to the invention since, on the one hand, the chip area is reduced and, on the other hand, the outlay on assembly when implementing the control device is lowered.
  • the computing power of the microphone rocontrollers in favor of the co-integration according to the invention since this reduces the possibilities for the software design of the control device, which is contrary to the efforts of those skilled in the art to want to give new systems better computing performance.
  • the inventive idea clearly runs counter to this aim, namely the semiconductor technology using the smallest possible structure size of the circuit components of the data interface (transceiver) and the LED driver as well as any other analog parts of the circuit and so on should not be selected based on the smallest possible structure sizes for the digital part (microcontroller).
  • the aim is to use the semiconductor technology for manufacturing the semiconductor IC whose smallest possible structure size is tailored to the needs and requirements as well as the circumstances of the digital part .
  • the transistors and gates of the digital part of a semiconductor IC are much smaller than the transistors of analog parts, which usually have to be designed as power transistors with the corresponding current carrying capacity.
  • semiconductor technology you are always on the safe side if you choose this technology based on the fact that it can provide the smallest possible structure sizes for the digital part. This means that the larger-area circuit elements of the analog part can then also be produced using this semiconductor technology.
  • the starting point for the selection of the semiconductor technology to be used is no longer the smallest possible structural size for the digital part of the circuit, but the minimum structural size that ensures the functionality of the analog part.
  • This means that the gates and transistors of the digital part now take up larger chip areas. At least part of this additional chip area can be compensated for by reducing the computer performance to what is needed for the application.
  • the chip area required for the digital part may therefore be larger compared to using a semiconductor technology with a higher integration density, but this leads overall to a result that is advantageous in terms of economy, since a simpler and less complex semiconductor technology is used whose integration density is lower because it is designed for analog parts.
  • a further advantage of the invention is that the control of light sources, in particular light-emitting diodes, requires only a limited amount of computing power of the computer system, so that a special performance of the computer system can be dispensed with here.
  • compromises can also be made with the bit width of the ALU (and/or CPU) of the computer system and with the computing power of the computer system, such that by implementing the computer system in the same technology as that for the data bus interface and the lamp driver, the chip area required by the computer system increases and the computing power that can be achieved by the computer system as a result of the increased area requirement for the conductor tracks within the computer system (with the same chip area available for the computer system area) decreases, but on the other hand the computing power associated with the otherwise increasing chip area of the computer system for the same number of gates is not required at all for controlling the lamps and for operating the data bus interface, which is surprising for experts.
  • K gd K TDB * ( K DBDB + K DB + K GDBRS ) + K TRS * ( K GRSDB + K RS + K GRSLEDD ) + n LED * K TLEDD * ( K GLEDDRS + K LEDD + K GLEDDLED )
  • K DBDB Technical hardware complexity of the interface to the data bus in the data bus interface, including eg bond pads, housing connections, etc.;
  • K GDBRS Technical hardware complexity of the interface between data bus interface and computer system on the side of the data bus interface, including eg bond pads, housing connections of the data bus interface, etc.;
  • K TDB Semiconductor technology-specific, monetary cost factor for realizing the hardware expense of the data bus interface
  • K GLEDDRS Technical hardware complexity of the interface between the computer system and a driver for a light source on the side of the driver for the light source, including eg bond pads, housing connections of the driver for the light source, etc.; K LEDD technical hardware effort of the driver for the illuminant, which is independent of the form of integration;
  • K GLEDLEDD Technical hardware complexity of the interface between the driver for the light source and the light source that the relevant driver for the light source supplies with electrical energy, on the side of the driver for the light source, including e.g. bond pads, housing connections the driver for the lamp etc.;
  • K TDB Semiconductor technology-specific, monetary cost factor for realizing the hardware expense of the driver for the illuminant; n LED number of light sources or light source groups and thus of drivers for light sources in the overall system;
  • K gLEDDDS K TDB * ( K DBDB + K DB + K GDBRS +n LED *(K GLEDDRS + K LEDD + K GLEDDLED )) + K TRS * ( K GRSDB + K RS + K GRSLEDD ) .
  • K TDB * ( K DBDB + K DB + K GDBRS ) + K TRS * ( K GRSDB + K RS + K GRSLEDD ) +n LED * KTLEDD*(KGLEDDRS+KLEDD+ K GLEDDLED )
  • K GLEDDLED K GLEDDLED
  • K TRS * K GRSDB +K RS + K GRSLEDD
  • K GLEDDLED ⁇ K TDB * (K DBDB +K DB +K GDBRS +n LED *( K GLEDDRS +K LEDD + K GLEDDLED ))
  • the integration proposed with the invention refers to the fact that all overall system parts are manufactured in a common semiconductor technology on and in a common semiconductor substrate (IC chip), this semiconductor technology being determined primarily by that used to implement the lamp driver.
  • Computer system and the data bus interface and the drivers is realized for the lamps on a common semiconductor crystal
  • K GDBRS , K GLEDDRS , K GRSDB and K GLEDDLED are now eliminated as costs for the overall system-internal interfaces:
  • K gV K TDB *(K DBDB +K DB +K RS +n LED *K LEDD + n LED * K GLEDDLED )
  • K TDB * ( K DBDB + K DB + K RS +n LED * K LEDD + n LED * K GLEDDLED ) ⁇ K TDB *(K DBDB +K DB +K GDBRS +n LED *(K GLEDDRS +K LEDD + K GLEDDLED )) + K TRS *(K GRSDB +K RS + K GRSLEDD )
  • a CAN transceiver for example, as an exemplary data bus interface together with a microcontroller
  • a control device for a lighting device with a CAN bus data bus interface for example, and with a computer system and with a driver circuit as a driver for one or more LED light sources is therefore proposed here, which typically can include one or more light emitting diodes.
  • the CAN bus transceiver and the computer system and the driver circuit for one or more lamps are accommodated on a common semiconductor crystal or substrate such as a p-doped silicon substrate.
  • the device according to the invention can also be used to control lighting devices with other light sources, or to control an optical and/or acoustic and/or tactile signaling device or to control a measuring device, in particular an optical, electrical , inductive or capacitive measuring devices can be used.
  • the at least one driver circuit is then a driver for a signaling device (lamp, loudspeaker, buzzer, vibration element) or for a measuring device (measurement sensor).
  • Control device for a lighting or optical signaling device or an optical measuring device in vehicles with a data bus interface, which can be a CAN bus data bus interface, and with a computer core and with a number n L ED of several driver circuits, where n L ED is a positive integer greater than 1, each driver circuit being intended to be able to supply at least one lighting device group with electrical energy, and the n LED driver circuits thus being intended to have at least n L ED -To be able to supply light source groups with electrical energy, and wherein each light source group comprises one or more light sources, which can include one or more light emitting diodes, and the data bus interface and the computer core and the n LED driver circuit are housed on a common semiconductor crystal .
  • Control device for a lighting or optical signaling device or an optical measuring device in vehicles with a data bus interface in the form of a CAN bus transceiver and with a computer core and with a number n L ED of several driver circuits, where n LED is a positive integer greater than 1 is, each driver circuit is intended to be able to supply at least one lamp group with electrical energy, and the n LED driver circuits are thus intended to be able to supply at least n LED lamp groups with electrical energy, and each Lamp group comprises one or more lamps, which can include one or more light-emitting diodes, with the entire system consisting of data bus interface and computer system and drivers for the lamps being accommodated on a semiconductor crystal, and with the CAN bus transceiver and the computer core and the n L ED driver circuits of the light center l are accommodated on a common semiconductor crystal.
  • a semiconducting substrate in which the circuit elements of the data bus interface (transceiver), the microcontroller and the at least one LED driver circuit and possibly also the voltage regulator are integrated, with the semiconductor substrate typically being a p-type semiconducting substrate substrate.
  • a metallization stack which is common to the above-mentioned three or four components and to the components that may have additional circuit elements.
  • the metallization stack can comprise insulating layers which are common to the three or four components mentioned above and to the components which have further circuit elements and which may be present.
  • the metallization stack can comprise metal layers which are common to the previously mentioned three or four components and to the components which may have further circuit elements and which are present.
  • the metal layers of the metallization stack have electrical lines structured by means of a microstructure technique. At least one of these lines connects two of the above-mentioned components or components of the semiconducting substrate that have further circuit elements.
  • a lighting device according to the invention may have one or more features from the following list of features:
  • a data bus 4. one or more LED groups, each LED group comprising one or more LEDs,
  • the control IC can have the following components:
  • test interface for performing a production test and/or a boundary scan test, it being possible for the test interface to be multiplexed with connections of the control IC,
  • processing unit comprises a memory in the form of a RAM and/or ROM or flash memory or a one-time programmable (OTP) memory or another non-volatile memory and/or
  • a memory in the form of a RAM and/or ROM or flash memory or a one-time programmable (OTP) memory or another non-volatile memory and/or
  • processing unit comprises a CPU or ALU and/or
  • the arithmetic unit comprises an interrupt logic and/or
  • control registers or control signal generators that generate control signals for controlling the PWM units and/or
  • the computing unit being connected to the CAN data bus interface via a data bus and/or
  • the LED driver supplying the LEDs with a PWM-modulated or otherwise pulse-modulated current depending on P WM signals from the PWM units and depending on signals from the reference voltage source and/or reference current source and depending on a signal from the clock generator energize and/or 14.
  • the PWM units generating the PWM signals as a function of states of the control signals and/or
  • the device performs an auto-addressing method and/or
  • the computing unit being connected to the ADC via a data bus and/or
  • the voltage regulator supplies the components of the control IC with electrical energy from the supply voltage line and the ground line.
  • the device according to the invention enables a more compact construction and a cost-effective production of lighting devices for e.g. vehicle applications as interior lighting or for ambient light applications in vehicles.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Beleuchtungs- oder optische Signalisierungsvorrichtung oder ein optisches Messmittel in Fahrzeugen. Sie umfasst eine Datenbusschnittstelle, die eine CAN-Bus- Datenbusschnittstelle sein kann, einen Rechnerkern (Mikrocontroller) und eine Anzahl nLED mehrerer Treiberschaltungen, wobei nLED eine ganze positive Zahl größer 1 ist. Jede Treiberschaltung dazu bestimmt ist, jeweils mindestens eine Leuchtmittelgruppe mit elektrischer Energie versorgen zu können. Die nLED Treiberschaltungen sind somit dazu bestimmt, zumindest nLED Leuchtmittelgruppen mit elektrischer Energie versorgen zu können. Jede Leuchtmittelgruppe umfasst ein oder mehrere Leuchtmittel, die ein oder mehrere Leuchtdioden umfassen können. Die Datenbusschnittstelle und der Rechnerkern (Mikrocontroller) und die nLED Treiberschaltung sind dabei auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat untergebracht.

Description

Kompakte Steuerung für Leuchtmittel im Kfz
Die vorliegende PCT-Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentan- meldung 10 2020 123 818.5 vom 14. September 2020 in Anspruch, deren In- halt hiermit durch Bezugnahme zum Anmeldungsgegenstand gehört.
Feld der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer LED- Beleuchtungsvorrichtung, eine LED-Beleuchtungsvorrichtung mit einer derarti- gen Ansteuerungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer derarti- gen Ansteuerungsvorrichtung.
Die Erfindung betrifft also beispielsweise eine Steuervorrichtung für eine Be- leuchtungsvorrichtung mit einer (z.B. CAN-Kommunikationsdaten- busschnittstelle, einem Rechnerkern (Mikrocontroller) und mit einer Treiberschaltung für ein oder mehrere LED-Leuchtmittel.
Allgemeine Einleitung
Normalerweise sind die Bustreiberbausteine von Aktoren und Mikrocontrollern eines Satellitensystems/Bussystems zur Ansteuerung von Verbrauchern, bei- spielsweise in Kraftfahrzeugen als getrennte Module eines Busteilnehmers aus- gebildet, die typischerweise auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sind. Dies hat den Grund, dass vorzugsweise sehr leistungsstarke Rechner notwen- dig sind, die dann in einem Halbleitertechnologieknoten mit einer möglichst kleinen Strukturgröße realisiert werden. Im Gegensatz dazu umfassen die so- genannten Bus-Transceiver, die die eigentliche Schnittstelle zu den Datenbus- sen darstellen, Leistungstransistoren, deren Strukturgrößen aus physikalischen Gründen, nämlich aufgrund der geforderten Stromtragfähigkeit nicht beliebig verkleinert werden können. Dies hat zur Folge, dass typischerweise zwei ver- schiedene Bauteile (IC-Chips) in zwei Halbleitertechnologien, nämlich die Bus- Transceiver und die Treiber/LED-(Analogteil) getrennt von den leistungsstar- ken Rechnern (Digitalteil) gefertigt und auf gedruckten Schaltungen montiert werden.
Aus der DE 20 2004 006 292 U1 ist beispielsweise eine Beleuchtungsvorrich- tung mit einer Steuerungsvorrichtung mit einer DALI-Schnittstelle bekannt. Die bekannte Steuerungsvorrichtung weist mehrere Module auf, wobei offen- bleibt, welche Bestandteile die einzelnen Module umfassen.
Aus DE-A-10 2009 004 117 ist ein Projektionsmodul bekannt.
LED-Leuchtmittelsteuerungsvorrichtungen mit auf einem gemeinsamen Chip integrierten Schaltungselementen von Schnittstelle, Mikrocontroller und LED- Treiberschaltungen ist aus EP-A-3 478 031 bekannt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine für LED-Treiber in auto- mobilen Systemen optimale Lösung zu schaffen, die die obigen Nachteile des Stands der Technik vermeidet und weitere Vorteile aufweist.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Verrichtung zur An- steuerung einer LED-Beleuchtungsvorrichtung vorgeschlagen, wobei die An- steuerungsvorrichtung versehen ist mit einem als Datenschnittstelle für den Anschluss an einen Kommunikations- datenbus ausgebildeten Eingang, einem Ausgang mit mindestens einem Anschluss für mindestens ein LED- Leuchtmittel, das eine LED oder eine Serienschaltung von LEDs oder eine Gruppe verschiedenfarbiger LEDs oder eine Serienschaltung von Gruppen jeweils verschiedenfarbiger LEDs aufweist, einem Mikrocontroller, einer oder mehreren LED-Treiberschaltungen, wobei jedem Anschluss des Ausgangs für ein LED-Leuchtmittel eine LED-Treiberschaltung zugeordnet ist, wobei die Datenschnittstelle, der Mikrocontroller, die LED- Treiberschaltung oder die LED-Treiberschaltungen und der mindestens eine Anschluss des Ausgangs elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Datenschnittstelle, der Mikrocontroller und die LED- Treiberschaltung oder die LED-Treiberschaltungen elektronische und/oder elektrische Schaltungselemente (auch als Schaltkreiskomponenten be- zeichnet) aufweisen, und einem Halbleitersubstrat, in dem die Schaltungselemente der Daten- schnittstelle, des Mikrocontrollers und der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen unter Verwendung einer Halbleitertechnologie zur Herstellung integrierter Schaltungen mit einer durch die Halbleiter- technologie bedingt vorgegebenen kleinstmöglichen Strukturgröße inte- griert sind, wobei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach bestimmt, wel- che minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Daten- schnittstelle und der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen zur Sicherstellung von deren Funktionalität noch zu- lässig ist und wobei kleinstmögliche Strukturgröße aufweisende Schaltungselemente der Datenschnittstelle und/oder der mindestens einen LED- Treiberschaltung die gleiche Strukturgröße aufweisen wie kleinste Struk- turgröße aufweisende Schaltungselemente des Mikrocontrollers.
Mit der Erfindung wird also eine Ansteuerungsvorrichtung für eine LED- Beleuchtungsvorrichtung vorgeschlagen, bei der mehrere elektrische Schaltun- gen in einem gemeinsamen Hableitersubstrat integriert sind. Hierbei handelt es sich um die Schaltungen für die Datenschnittstelle, den Mikrocontroller und den mindestens einen LED-Treiber. Dabei ist für die Erfindung wesentlich, dass sich die zu verwendende Halbleitertechnologie (und damit die kleinstmögliche Strukturgröße der Schaltkreiskomponenten) danach bemisst, welche minimale Strukturgröße für die Schaltkreiskomponenten der Datenschnittstelle und des mindestens einen LED-Treibers zur Sicherstellung von deren Funktionalitäten noch zulässig ist.
Die bei der Herstellung einer integrierten Schaltung mit einer Halbleitertechno- logie realisierbare kleinste "Strukturgröße" bezeichnet dabei, wie in den Fach- kreisen bekannt, die kürzeste Kantenlänge eines Bestandteils (also eine Struk- turgröße eines Bestandteils) einer Schaltkreiskomponente, wobei hierbei typi- scherweise die kürzest mögliche Länge des Gates eines Feldeffekttransistors gemeint ist. Bei der Erfindung ist also die kürzeste Kantenlänge eines Bestand- teils einer Schaltkreiskomponente der Datenschnittstelle und/oder der LED- Treiberschaltung(en) gleich der kürzesten Kantenlänge eines Bestandteils einer Schaltkreiskomponente des Microcontrollers, nämlich der kürzesten Ga- telänge eines Feldeffekttransistors oder der Feldeffekttransistoren des Mikro- controllers.
Anders als nach dem Stand der Technik üblich und aus diesem bekannt, wird also erfindungsgemäß nicht diejenige Halbleitertechnologie eingesetzt, die die minimal zulässigen Strukturgrößen für die Schaltkreiskomponenten des Mikro- controllers bestimmen könnte. Bekanntlich brauchen die Schaltkreiskompo- nenten wie beispielsweise Transistoren und Gatter von Mikrocontrollern nicht diejenige Stromtragfähigkeit aufzuweisen, wie es bei beispielsweise Daten- schnittstellen und LED-Treibern der Fall ist. Daher können die Schaltkreiskom- ponenten des Mikrocontrollers durchaus kleinformatiger ausgeführt sein, als es für den Analogteil der in das Halbleitersubstart integrierten Gesamtschaltung der Fall ist. Man würde nun also typischerweise diese auf den Mikrocontroller abgestimmte Halbleitertechnologie verwenden, um dann mit ihr für die Daten- schnittstelle und den mindestens einen LED-Treiber großformatigere Schalt- kreiskomponente herzustellen. Das aber ist insgesamt kostenintensiver, weil nämlich die eine höhere Dichte an Schaltkreiskomponenten erlaubende Halb- leitertechnologie aufwändiger umzusetzen ist.
Mit der Erfindung wird also von dem bisher bekannten Konzept der Auslegung von IC-Chips abgewichen, was, wie weiter unten noch beschrieben werden wird, mit signifikanten technischen und wirtschaftlichen Vorteilen verbünde ist. Als Halbleitertechnologie eignen sich insbesondere solche, deren kleinstmögli- che Strukturgröße größer als insbesondere 85nm und kleiner als insbesondere 200nm ist. Sämtliche in dem zuvor genannten Bereich liegenden Werte für die kleinstmögliche Strukturgröße der zu verwendenden Halbleitertechnologie sind hiermit von der Anmeldung umfasst.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung versehen sein mit einem Spannungsregler, der Schaltungselemente aufweist, die in dem Halbleitersubstrat integriert sind, wobei sich die verwendete Halbleitertechno- logie danach bestimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungsele- mente der Datenschnittstelle, der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen und des Spannungsreglers zur Sicherstellung von deren Funktionalität zulässig ist. Mit dem Spannungsregler weist das Halbleitersub- strat also eine weitere Komponente auf, die als Analogschaltung ausgebildet ist und demzufolge beispielsweise auch Leistungstransistoren und breitete Lei- terbahnen umfasst.
In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mit einer in dem Halbleitersubstrat integrierte elektroni- sche und/oder elektrische Schaltungselemente aufweisende Testschnittstelle versehen ist zum Testen der Funktionalität der Datenschnittstelle und/oder des Mikrocontrollers und/oder der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen und/oder des Spannungsreglers, sofern vorhanden, wobei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach bestimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Datenschnittstelle, der LED- Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen, des Spannungsreglers und der Testschnittstelle zur Sicherstellung von deren Funktionalität noch zulässig ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Boundary Scan Test oder um Tests handeln, die ganz speziell bestimmte Komponenten des Halbleiter-IC an- sprechen und testen.
In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn die Vorrichtung eine in dem Halbleitersubstrat integrierte elektri- sche und/oder elektronische Schaltungselemente aufweisende Sensorikschnitt- stelle für den Anschluss mindestens eines Sensors wie z.B. eines Lichthellig- keits- und/oder eines Lichtfarbensensors und/oder eines Sonnensensors auf- weist, der oder die an einen mit der Sensorikschnittstelle verbindbaren Daten- kommunikationsbus angeschlossen sind oder angeschlossen sein können, wobei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach bestimmt, welche mi- nimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Datenschnittstelle, der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen, des Spannungsreg- lers, der Testschnittstelle und der Sensorikschnittstelle zur Sicherstellung von deren Funktionalität noch zulässig ist. Bei einer derartigen Sensorikschnitt- stelle kann es sich beispielsweise um eine gemäß dem PSI5- oder PSI3- Protokoll handeln.
In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Mikrocontroller lediglich eine Funktionalität aufweist, die zur Ansteue- rung der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen entsprechend von der Datenschnittstelle empfangenen Signalen und/oder von der Sensorik- schnittstelle, sofern vorhanden, empfangenen Signalen erforderlich ist und zur Verarbeitung von der Testschnittstelle, sofern vorhanden, empfangenen Signa- len erforderlich ist. Durch die Reduktion der Performance des Mikrocontrollers kann der für dessen Gatter, Transistoren und weiteren Schaltungselementen und Leiterbahnen erforderliche Platzbedarf reduziert werden, was insbesondre vor dem Hintergrund von Vorteil ist, dass für den Mikrocontroller nicht dieje- nige Halbleitertechnologie eingesetzt wird, die die für Digitalteile noch zuläs- sige kleinstmögliche Strukturgröße liefert.
Bei den Schaltungselementen, deren Funktionalität bei Herstellung mittels der verwendeten Halbleitertechnologie sichergestellt sein muss, kann es sich um Transistoren und/oder Leiterbahnen handeln.
Mit der Erfindung lässt sich nun auch eine LED-Beleuchtungsvorrichtung reali- sieren, die versehen ist mit einem LED-Leuchtmittel, das eine LED oder eine Serienschaltung von LEDs oder eine Gruppe verschiedenfarbiger LEDs oder eine Serienschal- tung von Gruppen jeweils verschiedenfarbiger LEDs aufweist, wobei das LED-Leuchtmittel mit dem Ausgang einer Vorrichtung nach ei- nem der vorhergehenden Ansprüche elektrisch verbunden ist.
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird mit der Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Ansteuerung einer LED- Beleuchtungsvorrichtung vorgeschlagen, wobei die Ansteuerungsvorrichtung versehen ist mit: einer als Datenschnittstelle für den Anschluss an einem Kommunikati- onsdatenbus ausgebildeten Eingang, einem Ausgang mit mindestens einem Anschluss für mindestens ein LED-Leuchtmittel, das eine LED oder eine Serienschaltung von LEDs oder eine Gruppe verschiedenfarbiger LEDs oder eine Serienschaltung von Gruppen jeweils verschiedenfarbiger LEDs aufweist, einem Mikrocontroller, einer oder mehreren LED-Treiberschaltungen, wobei jedem Anschluss des Ausgangs für ein LED-Leuchtmittel eine LED-Treiberschaltung zu- geordnet ist, wobei die Datenschnittstelle, der Mikrocontroller, die LED- Treiberschaltung oder die LED-Treiberschaltungen und der mindes- tens ein Anschluss des Ausgangs elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Datenschnittstelle, der Mikrocontroller und die LED- Treiberschaltung oder die LED-Treiberschaltungen elektronische und/oder elektrische Schaltungselemente aufweisen, und einem Halbleitersubstrat, wobei die Schaltungselemente der Datenschnittstelle, des Mikrocon- trollers und der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen unter Verwendung einer Halbleitertechnologie zur Herstellung integrierter Schaltungen mit einer durch die Halbleiter- technologie bedingt vorgegebenen kleinstmöglichen Strukturgröße in das Halbleitersubstrat integriert werden und wobei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach bestimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Da- tenschnittstelle und der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen zur Sicherstellung von deren Funktionalität noch zulässig ist.
Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es sein, dass die Vor- richtung einen Spannungsregler mit Schaltungselementen aufweist, die in dem Halbleitersubstrat integriert sind, wobei sich die verwendete Halbleitertechno- logie danach bestimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungsele- mente der Datenschnittstelle, der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen und des Spannungsreglers zur Sicherstellung von deren Funktionalität noch zulässig ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorsehen, dass die Vorrichtung eine in dem Halbleitersubstrat integrierte elektronische und/oder elektrische Schaltungselemente aufweisende Test- schnittstelle zum Testen der Funktionalität der Datenschnittstelle und/oder des Mikrocontrollers und/oder der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen und/oder des Spannungsreglers aufweist, sofern vorhan- den, wobei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach bestimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Datenschnitt- stelle, der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen, des Span- nungsreglers und der Testschnittstelle zur Sicherstellung von deren Funktiona- lität noch zulässig ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens kann beinhalten, dass die Ansteuerungsvorrichtung eine in dem Halbleitersubstrat integrierte elektri- sche und/oder elektronische Schaltungselemente aufweisende Sensorikschnitt- stelle für den Anschluss mindestens eines Sensors wie z.B. eines Lichthellig- keits- und/oder eines Lichtfarbensensors und/oder eines Sonnensensors auf- weist, der oder die an einen mit der Sensorikschnittstelle verbindbaren Daten- kommunikationsbus angeschlossen sind oder angeschlossen sein können, wo- bei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach bestimmt, welche mini- male Strukturgröße für die Schaltungselemente der Datenschnittstelle, der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen, des Spannungsreg- lers, der Testschnittstelle und der Sensorikschnittstelle (PSI5, PSI3) zur Si- cherstellung von deren Funktionalität noch zulässig ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der der Mikrocontroller lediglich mit einer Funktionali- tät versehen wird, die zur Ansteuerung der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen entsprechend von der Datenschnittstelle empfangenen Signalen und/oder von der Sensorikschnittstelle, sofern vorhanden, empfange- nen Signalen erforderlich ist und zur Verarbeitung von der Testschnittstelle, sofern vorhanden, empfangenen Signalen erforderlich ist.
Zweckmäßig ist es, wenn als Halbleitertechnologie eine Halbleitertechnologie mit einer kleinstmöglichen Strukturgröße verwendet wird, die größer als 85nm oder größer als 90nm oder größer als 100nm oder größer als 100nm oder grö- ßer als 120nm oder größer als 130nm oder größer als 140nm oder größer als 150nm oder größer als 160nm oder größer als 170nm oder größer als 180nm oder größer als 190nm ist.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn als Halbleitertechnologie eine Halbleitertech- nologie mit einer kleinstmöglichen Strukturgröße verwendet wird, die kleiner als 200nm oder kleiner als 190nm oder kleiner als 180nm oder kleiner als 170nm oder kleiner als 160nm oder kleiner als 150nm oder kleiner als 140nm oder kleiner als 130nm oder kleiner als 120nm oder kleiner als 110nm oder kleiner als 100nm oder kleiner als 90nm oder kleiner als 85nm ist.
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Abkehr von bisher technisch typi- schen eingefahrenen Wegen und der bisherigen technischen Entwicklung, indem nämlich eine Ko-Integration von LED-Treibern, Transceiver und Mikro- controller ohne Verlust an für die Applikation erforderliche Rechenleistung auf einem Halbleitersubstrat betrieben wird.
Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird die Brauchbarkeit der Ansteue- rungsvorrichtung erhöht, da zum einen die Chip-Fläche verringert und zum an- deren der Montageaufwand bei der Implementierung der Ansteuerungsvorrich- tung gesenkt wird. In den Fachkreisen würde man die Rechenleistung des Mik- rocontrollers zu Gunsten der erfindungsgemäßen Ko-Integration nicht absen- ken, da dadurch die Möglichkeiten der Software-Gestaltung der Ansteuerungs- vorrichtung gesenkt werden, was gegen das Bestreben der Fachwelt ist, neuen Systemen eine bessere Rechenperformance verleihen zu wollen.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vor allem in Fahrzeugen und damit in "Massenware" zu sehen. Gerade bei Massenware bzw. bei Mas- senartikeln können auch schon kleinste Fortschritte große Wirkung enthalten bzw. Anlass für die Anerkennung einer Erfindung geben. Die Erfindung verein- facht die Produktion, Herstellung und die technische Verwendung wesentlich und bietet somit als Konsequenz dieser technischer Vorteile erhebliche wirt- schaftliche Vorzüge, was im vorliegenden Fall Grundlage der Zuerkennung der Konstruktion als Erfindung ist.
Die erfindungsgemäß mögliche geringere Rechenleistung des Mikrocontrollers steht dem all dies überlagernden technischen Vorteil der Vereinfachung und der daraus resultierenden erhöhten Wirtschaftlichkeit gegenüber. Die Absen- kung der Rechenperformance des Mikrocontrollers führt also als Ko-Integra- tion, wie oben beschrieben, zu einer technisch verbesserten Lösung. Dies widerläuft den Bestrebungen der Fachwelt, in der es bekannt ist, dass sich nach dem Mourschen Gesetz die Komplexität integrierter Schaltkreise mit minimalen Komponentenkosten regelmäßig verdoppelt, wobei Gordon Mour unter Komplexität die Anzahl der Schaltkreiskomponenten auf einen integrierten Schaltkreis versteht. Mitunter wird auch von einer Verdopplung der Integrationsdichte, also der Anzahl an Transistoren pro Flächeneinheit gesprochen. Bekanntlich bildet diese technische Entwicklung eine wesentliche Grundlage der "digitalen Revolution". Wenn also die Fachwelt bestrebt ist, diese sich stets verdoppelnde Integrationsdichte zu nutzen, widerläuft der erfinderische Gedanke eindeutig diesem Bestreben, nämlich die Halbleitertechnologie anhand der kleinstmöglichen Strukturgröße der Schaltkreiskomponenten der Datenschnittstelle (Transceiver) und der LED- Treiber sowie eventuell weiterer Analogteile der Schaltung und eben nicht anhand der kleinstmöglichen Strukturgrößen für den Digitalteil (Mikrocontroller) auszuwählen. Grundsätzlich ist es beim Design von Halbleiter-ICs mit Digital- und Analogtei- len so, dass man bestrebt ist, diejenige Halbleitertechnologie zum Herstellen des Halbleiter-IC zu verwenden, deren kleinstmögliche Strukturgröße auf die Bedürfnisse und Erfordernisse sowie Gegebenheiten des Digitalteils abge- stimmt ist. Die Transistoren und Gatter des Digitalteils eines Halbleiter-IC sind wesentlich kleinformatiger als die Transistoren von Analogteilen, die zumeist als Leistungstransistoren mit entsprechender Stromtragfähigkeit ausgeführt sein müssen. Man ist hinsichtlich der Halbleitertechnologie immer auf der si- cheren Seite, wenn man die Auswahl dieser Technologie daran orientiert, dass sie kleinstmögliche Strukturgrößen für den Digitalteil bereitstellen kann. Damit lassen sich dann auch die größerflächigeren Schaltungselemente des Ana- logteils in dieser Halbleitertechnologie herstellen.
Je kleiner die kleinstmögliche Strukturgröße der verwendeten Halbleitertech- nologie ist, desto aufwändiger und kostenintensiver ist ihr Einsatz. Bei der Er- findung geht man daher einen anderen Weg. Ausgangspunkt für die Auswahl der zu verwendenden Halbleitertechnologie ist jetzt nicht mehr die kleinstmög- liche zulässige Strukturgröße für den Digitalteil der Schaltung, sondern die mi- nimale Strukturgröße, die die Funktionstüchtigkeit des Analogteils gewährleis- tet. Das bedeutet, dass die Gatter und Transistoren des Digitalteils nun grö- ßere Chip-Flächen in Anspruch nehmen. Dieses Mehr an Chip-Fläche kann man zumindest in Teilen kompensieren, indem die Rechnerperformance auf das runtergefahren wird, was für die Applikation benötigt wird. Damit mag also die Chip-Fläche, die für den Digitalteil im Vergleich zur Verwendung einer Halblei- tertechnologie mit höherer Integrationsdichte erforderlich ist, größer sein, was aber insgesamt zu einem für die Wirtschaftlichkeit vorteilhaften Ergebnis führt, da nämlich eine einfachere und weniger aufwändigere Halbleitertechnologie eingesetzt wird, deren Integrationsdichte, weil für Analogteile ausgelegt, ge- ringer ist.
Aus den zuvor genannten Gründen kann man also die Reduktion der Rechner- performance des Mikrocontrollers in Kauf nehmen mit dem Vorteil der Ko-In- tegration sämtlicher Schaltungselemente in einer Halbleitertechnologie, deren kleinstmögliche Strukturgröße sicherlich größer ist als bei Halbleitertechnolo- gien für die Realisierung von Digitalteilen, was aber durch die geringeren Kos- ten bei der Verwendung einer derartigen vergleichsweise "groben" Halbleiter- technologie wieder zu einem Vorteil führt.
Es wurde also erfindungsgemäß erkannt, dass im Gegensatz zu den gängigen Integrationsstrategien, wie sie oben beschrieben sind, bei der Kombination mit Leuchtmitteltreibern deren Treibertransistoren nicht beliebig verkleinert wer- den können, überraschenderweise ein signifikanter Kostenvorteil dadurch ent- steht, dass eine Vollintegration in dem Technologieknoten mit der größeren Strukturgröße vorgenommen wird, obwohl sich die Chip-Fläche für den Mikro- controller hierdurch vergrößert. Durch diese Kombination dieser technischen Merkmale entsteht eine überraschende Reduktion des technischen Aufwands und damit verbunden ein überraschender, wesentlicher wirtschaftlicher Vorteil.
Es bestand in der Fachwelt das technische Vorurteil, dass eine Ko-Integration von Leuchtmitteltreibern, Rechnersystem (Mikrocontroller) und Datenbus- schnittstelle zu einer erheblichen Vergrößerung der benötigten Chip-Fläche und damit zu einem erheblich höheren Kostenpunkt führen würde; denn dadurch wird das Rechnersystem mit einer Halbleitertechnologie produziert, was wegen der größeren minimal realisierbaren Strukturgröße der Schalter- kreiskomponenten auch für Digitalschaltungen und Gatter von Mikrocontrollern zu einer Vergrößerung des Chip-Flächenbedarfs des Rechnersystems führen würde. Die hier vorgelegte Lösung aus der Kombination einer an sich bekann- ten Datenbusschnittstelle mit einem an sich bekannten Rechnersystem und mehreren an sich bekannten LED-Treibern ergibt den auch für Experten über- raschenden Effekt, dass die insgesamt benötigte Chip-Fläche durch eine Ko- Integration in einem gemeinsamen Halbleitersubstrat nicht in dem Maße steigt, als dass dieser Anstieg der Chip-Fläche des Rechnersystems ab einer gewissen Anzahl an LED-Treibern durch die Einsparungen an Bond-Drähten, Bond-Pad-Flächen und Gehäusen nicht aufgewogen wäre. Dieser für Experten unerwartete Synergieeffekt durch die Vereinfachung der Systemarchitektur aufgrund der Verwendung einer Halbleitertechnologie für die Herstellung der integrierten Schaltungselemente übertrifft den zu erwartenden Summeneffekt der Vergrößerung der Chip-Fläche des Rechnersystems bei weitem. Weder in den im Markt verfügbaren Produkten noch in der Patentliteratur oder in der wissenschaftlichen oder sonstigen Fachliteratur findet sich ein Hinweis auf die erfindungsgemäße Lösung, da die Fachwelt ein Anwachsen der Chip-Fläche des Rechnersystems vermeiden würde; denn für sie stellt es einen Paradig- menwechsel dar, wenn das Rechnersystem, wie nach der Erfindung vorge- schlagen, nicht in einer Halbleitertechnologie mit einer möglichst kleinen Strukturgröße realisiert wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Ansteuerung von Leuchtmitteln, insbesondere lichtemittierenden Dioden, nur eine begrenzte Menge an Rechen- leistung des Rechnersystems benötigt, so dass hier auf eine besondere Perfor- manz des Rechnersystems verzichtet werden kann. Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass infolge dessen auch bei der Bitbreite der ALU (und/oder CPU) des Rechnersystems und bei der Rechenleistung des Rechnersystems Kompromisse dahingehend eingegangen werden können, dass durch eine Rea- lisierung des Rechnersystems in der Technologie wie derjenigen für die Daten- busschnittstelle und die Leuchtmitteltreiber zwar die durch das Rechnersystem benötigte Chip-Fläche steigt und die realisierbare Rechenleistung des Rechner- systems infolge des vergrößerten Flächenbedarfs für die Leiterbahnen inner- halb des Rechnersystems (bei gleichbleibender für das Rechensystem zur Ver- fügung stehender Chip-Fläche) sinkt, auf der anderen Seite aber die mit der bei gleicher Gatteranzahl ansonsten ansteigenden Chip-Fläche des Rechner- systems einhergehende Rechenleistung für eine Ansteuerung der Leuchtmittel und für den Betrieb der Datenbusschnittstelle gar nicht benötigt wird, was für Fachleute überraschend ist.
Der Aufwand für ein System lässt sich nachdem Stand der Technik wie folgt abschätzen:
Kgd = KTDB* ( KDBDB+ KDB+ KGDBRS) + KTRS* (KGRSDB+ KRS+ KGRSLEDD) + nLED* KTLEDD* ( KGLEDDRS+ KLEDD+ KGLEDDLED)
Die Bedeutung der Parameterbezeichnungen ist dabei wie folgt: KDBDB technischer Hardware-Aufwand der Schnittstelle zum Datenbus in der Datenbusschnittstelle, umfassend z.B. Bond-Pads, Ge- häuseanschlüsse etc.;
KDB technischer Hardware-Aufwand der Schnittstelle, der von der
Integrationsform unabhängig ist;
KGDBRS technischer Hardware-Aufwand der Schnittstelle zwischen Da- tenbusschnittstelle und Rechnersystem auf Seite der Datenbus- schnittstelle, umfassend z.B. Bond-Pads, Gehäuseanschlüsse der Datenbusschnittstelle etc.;
KTDB Halbleitertechnologie spezifischer, monetärer Kostenfaktor für die Realisierung des Hardware-Aufwands der Datenbusschnitt- stelle;
KGRSDB technischer Hardware-Aufwand der Schnittstelle zwischen Da- tenbusschnittstelle und Rechnersystem auf Seite des Rechner- systems, umfassend z.B. Bond-Pads, Gehäuseanschlüsse des Rechnersystems etc.;
KRS technischer Hardware-Aufwand des Rechnersystems, der von der Integrationsform unabhängig ist;
KGRSLEDD technischer Hardware-Aufwand der Schnittstelle zwischen dem Rechnersystem und den nLED Leuchtmitteltreibern auf Seite des Rechnersystems, umfassend z.B. Bond-Pads, Gehäusean- schlüsse des Rechnersystems etc.;
KTRS Halbleitertechnologie spezifischer, monetärer Kostenfaktor für die Realisierung des Hardware-Aufwands des Rechnersystems;
KGLEDDRS technischer Hardware-Aufwand der Schnittstelle zwischen Rechnersystem und einem Treiber für ein Leuchtmittel auf Seite des Treibers für das Leuchtmittel, umfassend z.B. Bond- Pads, Gehäuseanschlüsse des Treibers für das Leuchtmittel etc.; KLEDD technischer Hardware-Aufwand des Treibers für das Leuchtmit- tel, der von der Integrationsform unabhängig ist;
KGLEDLEDD technischer Hardware-Aufwand der Schnittstelle zwischen dem Treiber für das Leuchtmittel, und dem Leuchtmittel, das der betreffende Treiber für das Leuchtmittel mit elektrischer Ener- gie versorgt, auf Seite des Treibers für das Leuchtmittel, um- fassend z.B. Bond-Pads, Gehäuseanschlüsse des Treibers für das Leuchtmittel etc.;
KTDB Halbleitertechnologie spezifischer, monetärer Kostenfaktor für die Realisierung des Hardware-Aufwands des Treibers für das Leuchtmittel; nLED Anzahl an Leuchtmitteln bzw. Leuchtmittelgruppen und damit an Treibern für Leuchtmittel in dem Gesamtsystem;
Kgd wirtschaftlicher Aufwand für das Gesamtsystem mit diskreten
Komponenten;
Man könnte z.B. die Gesamtsystemanteile, deren Chip-Fläche von Leistungs- treibern dominiert wird, was bei der Datenbus- und/oder Testschnittstelle und/oder Sensorikschnittstelle und den Leuchtmitteltreibern sowie bei einem Spannungsregler, sofern vorhanden, der Fall wäre, in einer ersten Technologie auf einem ersten Halbleitersubstrat (IC-Chip) in einer ersten Halbleitertechno- logie mit einer ersten Strukturgröße gefertigt werden während das Rechner- system, das vorwiegend kleine Digitaltransistoren aufweist, auf einem zweiten Halbleitersubstrat (IC-Chip) in einer zweiten Halbleitertechnologie mit einer zweiten Strukturgröße gefertigt werden, wobei die zweite Strukturgröße klei- ner ist als die erste Strukturgröße.
Definiert werden kann somit:
KgLEDDDS wirtschaftlicher Aufwand für ein System, bei dem nur das
Rechnersystem separat von der Datenbusschnittstelle und den Treibern für die Leuchtmittel realisiert wird; Dieser wirtschaftliche Aufwand berechnet sich dann wie folgt:
KgLEDDDS = KTDB* ( KDBDB + KDB + KGDBRS +nLED *(KGLEDDRS + KLEDD + KGLEDDLED)) + KTRS* ( KGRSDB+ KRS+ KGRSLEDD) .
Gesucht wird nun:
Kgd> KgLEDDDS
Dies entspricht:
KTDB* ( KDBDB+ KDB+ KGDBRS) + KTRS* ( KGRSDB+ KRS+ KGRSLEDD) +nLED * KTLEDD*(KGLEDDRS+KLEDD+ KGLEDDLED)
<KTDB*(KDBDB+KDB+KGDBRS+nLED * ( KGLEDDRS+ KLEDD +
KGLEDDLED)) + KTRS* (KGRSDB+KRS+ KGRSLEDD)
Dies ist äquivalent zu:
KTDB* (KDBDB+KDB+ KGDBRS) +nLED * KTLEDD*(KGLEDDRS+KLEDD+
KGLEDDLED) < KTDB* (KDBDB+KDB+KGDBRS+nLED *( KGLEDDRS+KLEDD+ KGLEDDLED))
Für KTLEDD= KTDB ergibt sich hier kein wesentlicher Unterschied, was ja auch im Markt beobachtet werden kann und ursächlich für die erfindungsgemäß vorge- schlagene Lösung ist, die im Stand der Technik, nicht existiert.
Die mit der Erfindung vorgeschlagene Integration bezieht sich jedoch darauf, dass alle Gesamtsystemanteile in einer gemeinsamen Halbleitertechnologie auf und in einem gemeinsamen Halbleitersubstrat (IC-Chip) gefertigt werden, wo- bei diese Halbleitertechnologie vornehmend durch diejenige zur Realisierung der Leuchtmitteltreiber bestimmt wird.
Man kann also definieren:
KgV wirtschaftlicher Aufwand für ein System, bei dem nur das
Rechnersystem und die Datenbusschnittstelle und die Treibern für die Leuchtmittel auf einem gemeinsamen Halbleiterkristall realisiert wird;
Dieser berechnet sich dann wie folgt, wobei KGDBRS, KGLEDDRS, KGRSDB und KGLEDDLED als Kosten für die Gesamtsystem-internen Schnittstellen nun entfal- len:
KgV =KTDB*(KDBDB+KDB+KRS +nLED *KLEDD+ nLED * KGLEDDLED)
Gesucht ist nun:
KgV< KgLEDDDS
Dies entspricht:
KTDB* ( KDBDB+ KDB+ KRS+nLED * KLEDD+ nLED * KGLEDDLED) < KTDB*(KDBDB+KDB+KGDBRS+nLED *(KGLEDDRS+KLEDD+ KGLEDDLED)) + KTRS*(KGRSDB+KRS+ KGRSLEDD)
Diese Berechnung kann vereinfacht werden zu:
KRS < KGDBRS+nLED * ( KGLEDDRS) + ( KTRS/ KTDB) * ( KGRSDB+ KRS + KGRGLEDD)
Auflösen nach nLED ergibt:
((KRS - KGRSDB )*(1-(KTRS/ KTDB))- (KTRS/ KTDB)*KGRSLEDD)/ (KGLEDDRS)< nLED
Es wurde somit erfindungsgemäß erkannt, dass es ab einer gewissen Anzahl an Treibern für die Leuchtmittel günstiger ist, diese entgegen der allgemein verbreiteten Meinung der Fachwelt vorteilhafterweise das Gesamtsystem aus Datenbusschnittstelle, Rechnersystem und Treibern der Leuchtmittel auf einem Halbleiterkristall unterzubringen.
Somit wird hier insbesondere die Integration eines z.B. CAN -Transceivers als beispielhafte Datenbusschnittstelle zusammen mit einem Mikrocontroller als Rechnersystem zur Abarbeitung des CAN -Protokolls und zur Steuerung eines Aktors zusammen mit dem Aktor-Treiber (z.B. Treiber des Leuchtmittels) vor- geschlagen.
Es wird hier somit eine Steuervorrichtung für eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer z.B. CAN-Bus-Datenbusschnittstelle und mit einem Rechnersystem und mit einer Treiberschaltung als Treiber für ein oder mehrere LED- Leuchtmittel vorgeschlagen, die typischerweise ein oder mehrere Leuchtdioden umfassen kann.
Der CAN-Bus-Transceiver und das Rechnersystem und die Treiberschaltung für das eine Leuchtmittel oder die mehreren Leuchtmittel sind dabei auf einem ge- meinsamen Halbleiterkristall - oder -Substrat wie z.B. einem p-dotierten Silizi- umsubstrat, untergebracht.
Statt für die Ansteuerung einer LED-Beleuchtungsvorrichtung kann die erfin- dungsgemäße Vorrichtung auch zur Ansteuerung von Beleuchtungsvorrichtun- gen mit anderen Leuchtmitteln, oder zur Ansteuerung einer optischen und/oder akustischen und/oder taktilen Signalisierungsvorrichtung oder zur Ansteuerung eines Messmittels, insbesondere eines optischen, elektrischen, in- duktiven oder kapazitiven Messmittels eingesetzt werden. Entsprechend han- delt es sich dann bei der mindestens einen Treiberschaltung um einen Treiber für ein Signalisierungsmittel (Leuchte, Lautsprecher, Buzzer, Vibrationsele- ment) oder für ein Messmittel (Messwertaufnehmer).
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung weisen die nachfolgenden Merkmale auf:
1) Steuervorrichtung für eine Beleuchtungs- oder optische Signalisierungs- vorrichtung oder ein optisches Messmittel in Fahrzeugen mit einer Datenbusschnittstelle, die eine CAN-Bus- Datenbusschnittstelle sein kann, und mit einem Rechnerkern und mit einer Anzahl nLED mehrerer Treiberschaltungen, wobei nL ED eine ganze positive Zahl größer 1 ist, wobei jede Treiberschaltung dazu bestimmt ist, jeweils mindestens eine Leuchtmittelgruppe mit elektrischer Energie versorgen zu kön- nen, und wobei die nLED-Treiberschaltungen somit dazu bestimmt sind, zumin- dest nL ED -Leuchtmittelgruppen mit elektrischer Energie versorgen zu können, und wobei jede Leuchtmittelgruppe ein oder mehrere Leuchtmittel, die ein oder mehrere Leuchtdioden umfassen können, umfasst, und wobei die Datenbusschnittstelle und der Rechnerkern und die nL ED - Treiberschaltung auf einem gemeinsamen Halbleiterkristall unterge- bracht sind. Steuervorrichtung für eine Beleuchtungs- oder optische Signalisierungs- vorrichtung oder ein optisches Messmittel in Fahrzeugen mit einer Datenbusschnittstelle in Form eines CAN-Bus-Transceivers und mit einem Rechnerkern und mit einer Anzahl nL ED mehrerer Treiberschaltungen, wobei nLED eine ganze positive Zahl größer 1 ist, wobei jede Treiberschaltung dazu bestimmt ist, jeweils mindestens eine Leuchtmittelgruppe mit elektrischer Energie versorgen zu kön- nen, und wobei die nLED Treiberschaltungen somit dazu bestimmt sind, zumin- dest nL ED Leuchtmittelgruppen mit elektrischer Energie versorgen zu können, und wobei jede Leuchtmittelgruppe ein oder mehrere Leuchtmittel, die ein oder mehrere Leuchtdioden umfassen können, umfasst, wobei das Gesamtsystem aus Datenbusschnittstelle und Rechnersys- tem und Treibern der Leuchtmittel auf einem Halbleiterkristall unter- gebracht ist und wobei somit der CAN-Bus-Transceiver und der Rechnerkern und die nL ED -Treiberschaltungen der Leuchtmittel auf einem gemeinsamen Halbleiterkristall untergebracht sind. Folgende Merkmale können einzeln oder in Kombination Gegenstand von Aus- führungsbeispielen der Erfindung sein:
1. Ein halbleitendes Substrat, in dem die Schaltungselemente der Datenbus- schnittstelle (Transceivers), des Mikrocontrollers und der mindestens einen LED-Treiberschaltung und ggf. auch des Spannungsreglers integriert sind, wobei es sich bei dem Halbleitersubstrat typischerweise um ein p-halblei- tendes Substrat handelt.
2. Ein Metallisierungsstapel, der den zuvor genannten drei bzw. vier Kompo- nenten sowie den ggf. vorhandenen weiteren Schaltungselemente aufwei- senden Komponenten gemeinsam ist.
3. Der Metallisierungsstapel kann isolierende Schichten umfassen, die den zuvor genannten drei oder vier Komponenten sowie den ggf. vorhandenen weiteren Schaltungselemente aufweisenden Komponenten gemeinsam sind.
4. Der Metallisierungsstapel kann Metallschichten umfassen, die den zuvor genannten drei oder vier Komponenten sowie den ggf. vorhandenen weite- ren Schaltungselemente aufweisenden Komponenten gemeinsam sind.
5. Die Metallschichten des Metallisierungsstapels weisen mittels einer Mikro- strukturtechnik strukturierte elektrische Leitungen auf. Zumindest eine dieser Leitungen verbindet jeweils zwei der zuvor genannten Komponenten bzw. weitere Schaltungselemente aufweisende Komponenten des halblei- tenden Substrats.
6. Eine Beleuchtungsvorrichtung nach der Erfindung kann ein oder mehrere Merkmale der nachfolgend genannten Liste von Merkmalen aufweisen:
1. eine Masseleitung,
2. eine Versorgungsspannungsleitung,
3. einen Datenbus, 4. eine oder mehrere LED-Gruppen, wobei jede LED-Gruppe ein oder mehrere LEDs umfasst,
5. ein Steuerungs-IC,
6. Das Steuerungs-IC kann folgende Komponenten aufweisen:
6.1. LED-Treiber,
6.2. PWM-Einheiten zur PWM-Modulation der Ansteuerung der LEDs,
6.3. Referenzspannungsquelle oder Referenzstromquelle,
6.4. eine Recheneinheit (Mikrocontroller),
6.5. eine (z. B. CAN-)Datenbus-Schnittstelle,
6.6. eine Testschnittstelle für die Durchführung eines Produktionstests und/oder eines Boundary Scan Tests, wobei die Testschnittelle mit Anschlüssen des Steuerungs-ICs gemultiplext sein kann,
6.7. einen Taktgeber,
6.8. einen ADC mit mehreren ADC-Eingängen,
6.9. einen Spannungsregler (optional),
7. wobei die Recheneinheit einen Speicher in Form eines RAMs und/oder ROMs oder Flash-Speichers oder eines One Time Programmable (OTP)-Speichers oder eines anderen nichtflüchtigen Speichers um- fasst und/oder
8. wobei die Recheneinheit eine CPU oder ALU umfasst und/oder
9. wobei die Recheneinheit eine Interrupt-Logik umfasst und/oder
10. wobei die Rechnereinheit Steuerregister oder Steuersignalgenerato- ren umfasst, die Steuersignale für die Steuerung der PWM-Einheiten erzeugen und/oder
11. wobei die CPU der Rechnereinheit diese Steuerregister oder Steuer- signalgeneratoren beeinflussen kann und/oder
12. wobei die Recheneinheit mit der CAN-Datenbus-Schnittstelle über einen Datenbus verbunden ist und/oder
13. wobei die LED-Treiber die LEDs mit einem PWM-modulierten oder sonst wie pulsmodulierten Strom in Abhängigkeit vonP WM- Signalen der PWM-Einheiten und in Abhängigkeit von Signalen der Referenz- spannungsquelle und/oder Referenzstromquelle und in Abhängigkeit von einem Signal des Taktgebers bestromen und/oder 14. wobei die PWM-Einheiten in Abhängigkeit von Zuständen der Steuer- signale die PWM-Signale erzeugt und/oder
15. wobei die Vorrichtung ein Autoadressierungsverfahren durchführt und/oder
16. wobei die Recheneinheit mit dem ADC über einen Datenbus verbun- den ist und/oder
17. wobei der Spannungsregler die Komponenten des Steuer-ICs mit elektrischer Energie aus der Versorgungspannungsleitung und der Masseleitung versorgt.
Vorteil der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht einen kompakteren Aufbau und eine kostengünstige Herstellung von Beleuchtungsvorrichtungen für z.B. Fahr- zeuganwendungen als Innenraumbeleuchtung oder für Ambientlight-Anwen- dungen in Fahrzeugen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Ansteuerung einer LED- Beleuchtungsvorrichtung mit einem als Datenschnittstelle für den Anschluss an einen Kommunika- tionsdatenbus ausgebildeten Eingang, einem Ausgang mit mindestens einem Anschluss für mindestens ein LED-Leuchtmittel, das eine LED oder eine Serienschaltung von LEDs oder eine Gruppe verschiedenfarbiger LEDs oder eine Serienschaltung von Gruppen jeweils verschiedenfarbiger LEDs aufweist, einem Mikrocontroller, einer oder mehreren LED-Treiberschaltungen, wobei jedem Anschluss des Ausgangs für ein LED-Leuchtmittel eine LED-Treiberschaltung zu- geordnet ist, wobei die Datenschnittstelle, der Mikrocontroller und die LED- Treiberschaltung oder die LED-Treiberschaltungen elektronische und/oder elektrische Schaltungselemente aufweisen, und einem Halbleitersubstrat, in dem die Schaltungselemente der Daten- schnittstelle, des Mikrocontrollers und der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen unter Verwendung einer Halbleitertech- nologie zur Herstellung integrierter Schaltungen mit einer durch die Halbleitertechnologie bedingt vorgegebenen kleinstmöglichen Struk- turgröße integriert sind, wobei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach bestimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Da- tenschnittstelle und der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen zur Sicherstellung von deren Funktionalität zuläs- sig ist und wobei kleinstmögliche Strukturgröße aufweisende Schaltungsele- mente der Datenschnittstelle und/oder der mindestens einen LED- Treiberschaltung die gleiche Strukturgröße aufweisen wie kleinste Strukturgröße aufweisende Schaltungselemente des Mikrocontrollers.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Spannungs- regler, der Schaltungselemente aufweist, die in dem Halbleitersubstrat in- tegriert sind, wobei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach be- stimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Datenschnittstelle, der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen und des Spannungsreglers zur Sicherstellung von de- ren Funktionalität zulässig ist und wobei kleinstmögliche Strukturgröße aufweisende Schaltungselemente der Datenschnittstelle und/oder der mindestens einen LED-Treiberschaltung und/oder des Spannungsreglers die gleiche Strukturgröße aufweisen wie kleinste Strukturgröße aufweisende Schaltungselemente des Mikrocontrollers.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine in dem Halbleitersubstrat integrierte elektronische und/oder elektrische Schal- tungselemente aufweisende Testschnittstelle zum Testen der Funktionali- tät der Datenschnittstelle und/oder des Mikrocontrollers und/oder der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen und/oder des Spannungsreglers, sofern vorhanden, wobei sich die verwendete Halblei- tertechnologie danach bestimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Datenschnittstelle, der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen, des Spannungsreglers und der Test- schnittstelle zur Sicherstellung von deren Funktionalität zulässig ist und wobei kleinstmögliche Strukturgröße aufweisende Schaltungselemente der Datenschnittstelle und/oder der Testschnittstelle und/oder der min- destens einen LED-Treiberschaltung und/oder des Spannungsreglers die gleiche Strukturgröße aufweisen wie kleinste Strukturgröße aufweisende Schaltungselemente des Mikrocontrollers.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine in dem Halbleitersubstrat integrierte elektrische und/oder elektroni- sche Schaltungselemente aufweisende Sensorikschnittstelle für den An- schluss mindestens eines Sensors wie z.B. eines Lichthelligkeits- und/oder eines Lichtfarbensensors und/oder eines Sonnensensors, der oder die an einen mit der Sensorikschnittstelle verbindbaren Datenkom- munikationsbus angeschlossen sind oder angeschlossen sein können, wobei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach bestimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Daten- schnittstelle, der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen, des Spannungsreglers, der Testschnittstelle und der Sensorikschnittstelle zur Sicherstellung von deren Funktionalität zulässig ist und wobei kleinst- mögliche Strukturgröße aufweisende Schaltungselemente der Daten- schnittstelle und/oder der Testschnittstelle und/oder der Sensorikschnitt- stelle und/oder der mindestens einen LED-Treiberschaltung und/oder des Spannungsreglers die gleiche Strukturgröße aufweisen wie kleinste Struk- turgröße aufweisende Schaltungselemente des Mikrocontrollers.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller lediglich eine Funktionalität aufweist, die zur An- steuerung der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen entsprechend von der Datenschnittstelle empfangenen Signalen und/oder von der Sensorikschnittstelle, sofern vorhanden, empfangenen Signalen erforderlich ist und zur Verarbeitung von der Testschnittstelle, sofern vor- handen, empfangenen Signalen erforderlich ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Schaltungselementen, deren Funktionalität bei Her- stellung mittels der verwendeten Halbleitertechnologie sichergestellt sein muss, um Transistoren und/oder Leiterbahnen handelt.
7. LED- Beleuchtungsvorrichtung, die versehen ist mit einem LED-Leuchtmittel, das eine LED oder eine Serienschaltung von LEDs oder eine Gruppe verschiedenfarbiger LEDs oder eine Serien- schaltung von Gruppen jeweils verschiedenfarbiger LEDs aufweist, wobei das LED-Leuchtmittel mit dem Ausgang einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche elektrisch verbunden ist.
8. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Ansteuerung einer LED- Beleuchtungsvorrichtung, wobei die Vorrichtung versehen ist mit: einer als Datenschnittstelle für den Anschluss an einem Kommuni- kationsdatenbus ausgebildeten Eingang, einem Ausgang mit mindestens einem Anschluss für mindestens ein LED-Leuchtmittel, das eine LED oder eine Serienschaltung von LEDs oder eine Gruppe verschiedenfarbiger LEDs oder eine Seri- enschaltung von Gruppen jeweils verschiedenfarbiger LEDs auf- weist, einem Mikrocontroller, einer oder mehreren LED-Treiberschaltungen, wobei jedem An- schluss des Ausgangs für ein LED-Leuchtmittel eine LED- Treiberschaltung zugeordnet ist, wobei die Datenschnittstelle, der Mikrocontroller und die LED- Treiberschaltung oder die LED-Treiberschaltungen elektronische und/oder elektrische Schaltungselemente aufweisen, und einem Halbleitersubstrat, wobei die Schaltungselemente der Datenschnittstelle, des Mikrocontrollers und der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen unter Verwendung einer Halbleitertechnologie zur Herstellung integrierter Schaltungen mit einer durch die Halbleitertechnologie bedingt vorgegebenen kleinstmöglichen Strukturgröße in das Halbleitersubstrat integriert werden und wobei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach bestimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Datenschnittstelle und der LED- Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen zur Sicherstellung von deren Funktionalität zulässig ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrich- tung einen Spannungsregler mit Schaltungselementen aufweist, die in dem Halbleitersubstrat integriert sind, wobei sich die verwendete Halblei- tertechnologie danach bestimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Datenschnittstelle, der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen und des Spannungsreglers zur Sicher- stellung von deren Funktionalität zulässig ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine in dem Halbleitersubstrat integrierte elektronische und/oder elektrische Schaltungselemente aufweisende Testschnittstelle zum Testen der Funktionalität der Datenschnittstelle und/oder des Mikro- controllers und/oder der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen und/oder des Spannungsreglers, sofern vorhanden, wobei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach bestimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Daten- schnittstelle, der LED-Treiberschaltung oder der LED-Treiberschaltungen, des Spannungsreglers und der Testschnittstelle zur Sicherstellung von deren Funktionalität zulässig ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine in dem Halbleitersubstrat integrierte elektrische und/oder elektronische Schaltungselemente aufweisende Sensorikschnitt- stelle für den Anschluss mindestens eines Sensors wie z.B. eines Lichthel- ligkeits- und/oder eines Lichtfarbensensors und/oder eines Sonnen- sensors, der oder die an einen mit der Sensorikschnittstelle verbindbaren Datenkommunikationsbus angeschlossen sind oder angeschlossen sein können, wobei sich die verwendete Halbleitertechnologie danach be- stimmt, welche minimale Strukturgröße für die Schaltungselemente der Datenschnittstelle, der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen, des Spannungsreglers, der Testschnittstelle und der Sensorikschnittstelle (PSI5, PSI3) zur Sicherstellung von deren Funktio- nalität zulässig ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller lediglich mit einer Funktionalität versehen wird, die zur Ansteuerung der LED-Treiberschaltung oder der LED- Treiberschaltungen entsprechend von der Datenschnittstelle empfange- nen Signalen und/oder von der Sensorikschnittstelle, sofern vorhanden, empfangenen Signalen erforderlich ist und zur Verarbeitung von der Test- schnittstelle, sofern vorhanden, empfangenen Signalen erforderlich ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Schaltungselementen, deren Funktionalität bei Her- stellung mittels der verwendeten Halbleitertechnologie sichergestellt sein muss, um Transistoren und/oder Leiterbahnen handelt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleitertechnologie eine Halbleitertechnologie mit einer kleinst- möglichen Strukturgröße verwendet wird, die größer als 85nm oder grö- ßer als 90nm oder größer als 100nm oder größer als 110nm oder größer als 120nm oder größer als 130nm oder größer als 140nm oder größer als 150nm oder größer als 160nm oder größer als 170nm oder größer als 180nm oder größer als 190nm ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleitertechnologie eine Halbleitertechnologie mit einer kleinst- möglichen Strukturgröße verwendet wird, die kleiner als 200nm oder kleiner als 190nm oder kleiner als 180nm oder kleiner als 170nm oder kleiner als 160nm oder kleiner als 150nm oder kleiner als 140nm oder kleiner als 130nm oder kleiner als 120nm oder kleiner als 110nm oder kleiner als 100nm oder kleiner als 90nm oder kleiner als 85nm ist.
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