DE102017116647A1 - Calibration of the supply voltage for lighting systems - Google Patents
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Abstract
Offenbart wird ein Verfahren zur Kalibrierung einer Versorgungsspannung für Beleuchtungssysteme, die eine Vielzahl von LED-Strängen umfassen, umfassend Einstellen (301) der Versorgungsspannung von LED-Strängen (und Steuereinheiten, die mit Clustern von Strängen verbunden sind) auf einen ersten Wert, von dem zu erwarten ist, dass alle LEDs in der Vielzahl von LED-Strängen damit funktionieren, Messen (303) einer Spannung in einer Verbindung zwischen jeder Steuereinheit und ihren verbundenen LED-Strängen, und Vergleichen (304) der gemessenen Spannung mit einer voreingestellten Spannung für jeden Strang. Wenn die gemessene Spannung höher ist als eine vordefinierte Fehlerspannung über der voreingestellten Spannung, oder niedriger ist als die voreingestellte Spannung, wird ein Meldesignal in der Steuereinheit erzeugt (305), um einer Master-Einheit zu melden, dass die Versorgungsspannung hoch, beziehungsweise niedrig ist. Basierend auf dem Meldesignal, wird der erste Spannungswert berichtigt (306). Mindestens die Einstellungen zum Erhalten des höchsten Wertes der berichtigten Versorgungsspannung werden gespeichert (307, 317).Disclosed is a method of calibrating a supply voltage for lighting systems comprising a plurality of LED strings, comprising adjusting (301) the supply voltage of LED strings (and control units connected to clusters of strings) to a first value, from the it is expected that all the LEDs in the plurality of LED strings will function therewith, measuring (303) a voltage in a connection between each controller and its associated LED strings, and comparing (304) the measured voltage with a preset voltage for each Strand. If the measured voltage is higher than a predefined error voltage above the preset voltage, or lower than the preset voltage, a notification signal is generated in the controller (305) to notify a master unit that the supply voltage is high or low , Based on the message signal, the first voltage value is corrected (306). At least the settings for obtaining the highest value of the corrected supply voltage are stored (307, 317).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Energieversorgung von elektronischen Systemen. Insbesondere betrifft sie die Kalibrierung der Versorgungsspannung in elektronischen Automobilsystemen wie etwa Beleuchtungssystemen.The present invention relates to the field of power supply of electronic systems. In particular, it relates to the calibration of the supply voltage in electronic automotive systems, such as lighting systems.
Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art
Eine übliche Anforderung an Beleuchtungs-systeme, zum Beispiel zur Signalisierung, ist die Stabilität der Beleuchtung. Diese Anforderung ist speziell für LED-Beleuchtungssysteme gültig, die gegenwärtig in zahlreichen Anwendungen aufgrund ihres niedrigen Energieverbrauchs eingeschlossen sind. Sie sind oft in Licht- und Signalsystemen von Fahrzeugen zu finden.A common requirement for lighting systems, for example for signaling, is the stability of the lighting. This requirement is especially valid for LED lighting systems that are currently included in numerous applications due to their low power consumption. They are often found in light and signal systems of vehicles.
LED-Beleuchtungssysteme umfassen üblicherweise eine oder mehrere LEDs, die in Reihe geschaltet sind und einen LED-Strang bilden. Für besondere Anwendungen können LEDs auch parallel geschaltet werden. Lichtquellen, die LEDs umfassen, weisen üblicherweise das Problem auf, dass sie ihre Intensität aufgrund von Degradation, z. B. aufgrund thermischen Abbausändern. Des Weiteren ist die Leuchtkraft eines solchen LED-Strangs stromabhängig. Um eine vorgegebene Leuchtkraft für einen solchen LED-Strang sicherzustellen, ist ein vorgegebener Strom erforderlich. Der Strom kann geregelt werden, um eine vorgegebene Leuchtkraft sicherzustellen. Alterungseffekte und thermischer Abbau können möglicherweise ausgeregelt werden. Während der Stromregelung, kann die Spannung über dem LED-Strang möglicherweise variieren. Um eine Stromregelung sicherzustellen, zum Beispiel durch eine Stromquelle oder ein Schaltelement, ist eine Mindestspannung über dieser Stromquelle oder dem Schaltelement notwendig. Außerdem sollte die Spannung über dem LED-Strang nicht unter eine Mindestgröße absinken, um eine vorgegebene Leuchtkraft (Helligkeit) sicherzustellen. Wenn die Spannung über der Stromquelle oder dem Schaltelement zu hoch ist, wird eine hohe Verlustleistung über der Stromquelle oder dem Schaltelement auftreten, was möglicherweise zu Schäden, einer Verringerung der Lebensdauer wegen Überhitzung, Degradationseffekten usw. führen kann. Diese Probleme, einzeln oder in Kombination, können gefährliche Situationen entstehen lassen. Deshalb ist es von Interesse, eine Energieversorgung für den LED-Strang und seine Antriebselemente, wie z. B. eine Stromquelle oder ein Schaltelement, zu verwenden, die hoch genug ist für die Stromregelung, aber niedrig genug für eine optimale Verlustleistung.LED lighting systems typically include one or more LEDs connected in series to form an LED string. For special applications, LEDs can also be connected in parallel. Light sources comprising LEDs typically have the problem of reducing their intensity due to degradation, e.g. B. due to thermal degradation. Furthermore, the luminosity of such a LED string is current-dependent. To ensure a given luminosity for such a LED string, a predetermined current is required. The current can be regulated to ensure a given luminosity. Aging effects and thermal degradation may possibly be corrected. During current regulation, the voltage across the LED string may possibly vary. In order to ensure current regulation, for example by a current source or a switching element, a minimum voltage across this current source or the switching element is necessary. In addition, the voltage across the LED string should not fall below a minimum size to ensure a given brightness (brightness). If the voltage across the power source or switching element is too high, there will be high power dissipation across the power source or switching element, which can potentially lead to damage, reduced life due to overheating, degradation effects, and so on. These problems, individually or in combination, can create dangerous situations. Therefore, it is of interest, a power supply for the LED strand and its drive elements, such. As a power source or a switching element to use, which is high enough for the current control, but low enough for optimum power dissipation.
In dem besonderen Fall von Automobilanwendungen gibt es mehrere unterschiedliche Arten von Beleuchtungssystemen. Zum Beispiel können diese Frontbeleuchtungs- oder Lichtsysteme (Scheinwerfer, Zusatzlampen wie etwa Nebelscheinwerfer), Signal- und Sichtbarkeitssysteme (Tagfahrlicht, Rückfahrscheinwerfer und Parklicht, Schluss- oder Rückleuchten, Fahrtrichtungsanzeiger usw.), Innenbeleuchtungen, Kennzeichenbeleuchtungen usw. einschließen. Diese Systeme müssen stabil und effizient sein, aber sie werden selten alle gleichzeitig verwendet. Zum Beispiel werden bei Automobilanwendungen Fahrtrichtungsanzeiger nur bei Bedarf verwendet, unabhängig von der Verwendung von z. B. Scheinwerfern. Darüber hinaus sind unterschiedliche Beleuchtungssysteme normalerweise nicht aufeinander abgestimmt, zum Beispiel weil unterschiedliche Arten von LEDs und/oder Anzahl davon erforderlich sind. Trotz der Tatsache, dass Systeme üblicherweise nicht aufeinander abgestimmt sind, schließen Fahrzeuge üblicherweise eine einzige Energiequelle für alle ihre elektrischen Vorrichtungen, einschließlich Beleuchtungssystemen (üblicherweise eine Batterie) mit ein. Um eine Beeinträchtigung der Beleuchtungszustände eines Systems bei Verwendung zu vermeiden, wenn ein zweites System aktiviert wird, wird üblicherweise eine individuelle Steuerung jedes Systems bereitgestellt. Auf diese Weise können Systeme eine stabile Beleuchtung auf Kosten größerer Komplexität aufweisen. Zum Beispiel, um eine optimale Versorgungsspannung zu erhalten, die den Bedarf für alle möglichen LED-Stränge z. B. in den Rückleuchten abdeckt, müsste das Energiesteuerungssystem für jedes LED-Modell und/oder jede Architektur maßgeschneidert sein, was vom Fahrzeugtyp und sogar von der Marke abhängt. Es müsste außerdem über eine Endkalibrierung, in Abhängigkeit von dem Modell der Rückleuchte, zum Beispiel auf der Fertigungslinie beim Zulieferer des Energiesteuerungssystems verfügen. Dies impliziert die Verwendung unterschiedlicher Teile und Vorrichtungen für jedes unterschiedliche Modell, was zu einem höheren logistischen Aufwand führt, um mit den unterschiedlich konfigurierten Master-Steuereinheiten zurechtzukommen. Alternativ dazu kann die Kalibrierung auf der Fertigungslinie des Fahrzeugherstellers erfolgen, was ebenfalls die Kosten und Fertigungszeit erhöht. Langfristige Degradation kann jedoch in diesen Systemen nicht berücksichtigt werden, weshalb es Raum für Verbesserung gibt.In the particular case of automotive applications, there are several different types of lighting systems. For example, these may include headlamp or lighting systems (headlamps, auxiliary lights such as fog lights), signal and visibility systems (daytime running lights, reversing lights and parking lights, tail or tail lights, direction indicators, etc.), interior lights, license plate lights, etc. These systems need to be stable and efficient, but they are rarely used all at once. For example, in automotive applications, direction indicators are used only when needed, regardless of the use of e.g. B. headlamps. In addition, different lighting systems are usually not matched, for example, because different types of LEDs and / or number of them are required. Despite the fact that systems are usually not matched, vehicles typically include a single power source for all their electrical devices, including lighting systems (usually a battery). To avoid compromising the lighting conditions of a system in use when a second system is activated, custom control of each system is usually provided. In this way, systems can have stable lighting at the expense of greater complexity. For example, to get an optimal supply voltage that meets the needs of all possible LED strings, e.g. For example, in the taillights, the power management system would need to be tailored for each LED model and / or architecture, depending on the type of vehicle and even the brand. It would also have to have a final calibration, depending on the model of the tail light, for example on the production line at the supplier of the energy management system. This implies the use of different parts and devices for each different model, resulting in a higher logistic effort to cope with the differently configured master control units. Alternatively, the calibration can be done on the vehicle manufacturer's production line, which also adds cost and manufacturing time. However, long-term degradation can not be taken into account in these systems, so there is room for improvement.
Kurzdarstellung der Erfindung Brief description of the invention
Es ist Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein System für den Antrieb eines oder mehrerer Beleuchtungssysteme mit Spannungskalibrierfähigkeiten insbesondere für Automobilanwendungen bereitzustellen.It is an object of embodiments of the present invention to provide a system for driving one or more lighting systems with voltage calibration capabilities, particularly for automotive applications.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass sie ein Kalibrierverfahren für Beleuchtungssysteme mit großer Flexibilität und Einfachheit und unter Bereitstellung einer Beleuchtungsstabilität für eine breite Palette von Anwendungen, Beleuchtungssystemen und Konfigurationen bereitstellen.It is an advantage of embodiments of the present invention to provide a calibration method for lighting systems with great flexibility and simplicity, and providing lighting stability for a wide range of applications, lighting systems, and configurations.
In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Kalibrierung einer Versorgungsspannung für Beleuchtungssysteme, umfassend eine Vielzahl von LED-Strängen aus lichtemittierenden Dioden (LEDs), beschrieben, wobei das Verfahren umfasst:
- - Einstellen der Versorgungsspannung auf einen ersten Spannungswert, von dem zu erwarten ist, dass alle LEDs in der Vielzahl von LED-Strängen damit funktionieren,
- - Bereitstellen des ersten Spannungswertes für die Vielzahl von LED-Strängen und für Steuereinheiten, die mit Clustern von LED-Strängen verbunden sind, wobei jeder Cluster mindestens einen LED-Strang umfasst,
- - Messen einer Spannung in einer Stiftverbindung zwischen jeder Steuereinheit und ihren jeweiligen verbundenen LED-Strängen, und Vergleichen der gemessenen Spannung mit einer voreingestellten Spannung für den jeweiligen Strang. Wenn die gemessene Spannung höher ist als eine vordefinierte Fehlerspannung über bzw. oberhalb der voreingestellten Spannung, beziehungsweise niedriger ist als die voreingestellte Spannung, kann ein Meldesignal in der entsprechenden Steuereinheit erzeugt werden, um einer Master- bzw. Haupt-Steuereinheit (MCU) zu melden, dass die Versorgungsspannung hoch, beziehungsweise niedrig ist,
- - basierend auf dem Meldesignal, Berichtigen bzw. Einstellen des ersten Spannungswertes auf eine berichtigte Versorgungsspannung, und
- - Speichern von Einstellungen zum Erhalten des höchsten Wertes der berichtigten Versorgungsspannung unter den Versorgungsspannungen, die pro Cluster zum Erreichen der voreingestellten Spannung in jedem Cluster notwendig ist, wenn mindestens eine Steuereinheit jedes Clusters eine gemessene Spannung erkennt, die höher ist als die voreingestellte Spannung und um weniger als die vordefinierte Fehlerspannung von der voreingestellten Spannung für diesen Strang abweicht.
- Adjusting the supply voltage to a first voltage value that is expected to cause all the LEDs in the plurality of LED strings to function therewith;
- Providing the first voltage value for the plurality of LED strings and for control units connected to clusters of LED strings, each cluster comprising at least one LED string,
- Measuring a voltage in a pin connection between each control unit and their respective connected LED strings, and comparing the measured voltage with a preset voltage for the respective string. If the measured voltage is higher than a predefined error voltage above or above the preset voltage, or lower than the preset voltage, a notification signal can be generated in the corresponding control unit to notify a master control unit (MCU) in that the supply voltage is high, or low,
- based on the notification signal, adjusting the first voltage value to an adjusted supply voltage, and
- Storing settings for obtaining the highest value of the rectified supply voltage among the supply voltages necessary per cluster to reach the preset voltage in each cluster when at least one controller of each cluster detects a measured voltage higher than the preset voltage and at less than the predefined error voltage deviates from the preset voltage for that string.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass eine Steuerung eines komplexen Beleuchtungssystems oder komplexer Beleuchtungssysteme mit einer begrenzten Menge von Steuereinheiten und einer einzigen Master-Steuereinheit bereitgestellt werden kann. Es ist ein weiterer Vorteil, dass eine Kalibrierung von Spannungsabfallschwankungen über den LED-Strängen in Abhängigkeit von der Systemnutzung, dem Aktivierungsschema davon und/oder der Degradation erhalten werden kann. In manchen Ausführungsformen können die Einstellungen in einem Speicher gespeichert werden. Die Einstellungen können zum Beispiel die Einstellungen eines Spannungswandlers zum Erhalten mindestens der höchsten Versorgungsspannung unter allen Versorgungsspannungen, welche die Cluster benötigen könnten, umfassen. Das Speichern der Einstellungen kann ebenfalls das Speichern der (Einstellungen eines Spannungswandlers zum Erhalten der) höchsten berichtigten Versorgungsspannung und der besonderen Konfiguration, z. B. der besonderen verwendeten Cluster, die eine solche höchste berichtigte Versorgungsspannung benötigen, umfassen. Das Speichern der Einstellungen kann ebenfalls das Speichern der Einstellungen eines Spannungswandlers zum Erhalten jeder berichtigten Spannung, die von jedem Cluster benötigt wird, umfassen. Es ist ein Vorteil, dass mindestens die maximale Versorgungsspannung verwendet werden kann, oder eine berichtigte Versorgungsspannung, die für eine besondere Konfiguration optimiert ist, oder die höchste berichtigte Spannung aus einem Pool von berichtigten Spannungen pro Cluster, gewählt in Übereinstimmung mit dem besonderen Cluster, der verwendet wird.It is an advantage of embodiments of the present invention that control of a complex lighting system or complex lighting systems can be provided with a limited amount of control units and a single master control unit. It is a further advantage that a calibration of voltage drop variations across the LED strings can be obtained depending on the system usage, the activation scheme thereof, and / or the degradation. In some embodiments, the settings may be stored in memory. The settings may include, for example, the settings of a voltage converter to obtain at least the highest supply voltage among all the supply voltages that the clusters might need. Saving the settings may also include saving the (highest voltage supply settings to obtain the highest corrected supply voltage and configuration, e.g. The particular cluster used, which require such highest corrected supply voltage. Storing the settings may also include storing the settings of a voltage converter to obtain each corrected voltage needed by each cluster. It is an advantage that at least the maximum supply voltage can be used, or a rectified supply voltage optimized for a particular configuration, or the highest corrected voltage from a pool of corrected voltages per cluster selected in accordance with the particular cluster is used.
Manche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können des Weiteren das Bereitstellen eines Signals umfassen, das anzeigt, dass die Kalibrierung beendet ist, wenn alle Steuereinheiten eine gemessene Spannung erkennen, die höher ist als die voreingestellte Spannung und um weniger als die vordefinierte Fehlerspannung von der voreingestellten Spannung für diesen Strang abweicht.Some embodiments of the present invention may further include providing a signal indicating that calibration is complete when all controllers detect a measured voltage that is higher than the preset voltage and less than the predefined error voltage from the preset voltage for deviates from this strand.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass ein Bediener die Sicherheit haben kann, dass die Kalibrierung erfolgreich war.It is an advantage of embodiments of the present invention that an operator can be confident that the calibration has been successful.
Manche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können des Weiteren den Schritt des Durchführens mancher oder aller Schritte des Verfahrens in vorbestimmten Zeitintervallen umfassen. Some embodiments of the present invention may further comprise the step of performing some or all of the steps of the method at predetermined time intervals.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass Beleuchtungsschwankungen der LED-Systeme aufgrund von Temperaturänderungen, Degradation usw. regelmäßig kompensiert werden können.It is an advantage of embodiments of the present invention that illumination variations of the LED systems due to temperature changes, degradation, etc. can be compensated regularly.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die voreingestellte Spannung pro Cluster und/oder Strang definiert werden.In some embodiments of the present invention, the preset voltage per cluster and / or strand may be defined.
In weiteren Ausführungsformen kann die voreingestellte Spannung in Übereinstimmung mit der Beleuchtungskonfiguration von Clustern und/oder der Anwendung variiert werden.In further embodiments, the preset voltage may be varied in accordance with the illumination configuration of clusters and / or the application.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass die voreingestellte Spannung gewählt werden kann in Übereinstimmung mit der Art von LED, der Anzahl von LEDs in einem Strang und der erforderlichen Beleuchtung, wodurch folglich die Granularität des Beleuchtungssystems berücksichtigt wird.It is an advantage of embodiments of the present invention that the preset voltage can be selected in accordance with the type of LED, the number of LEDs in a string, and the required illumination, thus taking into account the granularity of the lighting system.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die vordefinierte Fehlerspannung in Übereinstimmung mit der Beleuchtungskonfiguration von Clustern und/oder der Anwendung variiert werden.In some embodiments of the present invention, the predefined error voltage may be varied in accordance with the illumination configuration of clusters and / or the application.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass die erhaltene Beleuchtung robuster sein kann gegenüber Änderungen, ungewollten Spitzen oder Störungen der Versorgungsspannung und/oder der externen Versorgung (z. B. Batterie).It is an advantage of embodiments of the present invention that the resulting illumination may be more robust to changes, unwanted spikes, or supply and / or external supply (eg, battery) disturbances.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die voreingestellte Spannung und/oder die vordefinierte Fehlerspannung programmiert werden.In some embodiments of the present invention, the preset voltage and / or the predefined error voltage may be programmed.
Manche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können des Weiteren das Speichern der Einstellung des Wandlers zum Erhalten des höchsten berichtigten Versorgungsspannungswertes, der von allen Clustern benötigt wird, umfassen, und des Weiteren das Anpassen der Versorgungsspannung an den höchsten berichtigten Versorgungsspannungswert nach einem weiteren Einschalten umfassen.Some embodiments of the present invention may further comprise storing the setting of the converter to obtain the highest corrected supply voltage value required by all clusters, and further comprising adjusting the supply voltage to the highest adjusted supply voltage value after another power up.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass die Energieversorgung für alle LED-Stränge gesichert werden kann, was die Chance verringert, dass ein LED-Strang energieunterversorgt ist und weniger Beleuchtung produziert. Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass eine einzige VS verwendet werden kann, wodurch die Rechenlast und Speichernutzung verringert werden.It is an advantage of embodiments of the present invention that the power supply for all LED strings can be secured, which reduces the chance that an LED string will be under powered and produce less illumination. It is an advantage of embodiments of the present invention that a single VS can be used, thereby reducing computational load and memory usage.
Alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können das Speichern jeder der Einstellungen des Spannungswandlers zum Bereitstellen berichtigter Versorgungsspannungswerte, die von jedem Cluster benötigt werden, umfassen, und des Weiteren das Anpassen der Versorgungsspannung in Übereinstimmung mit dem höchsten berichtigten Versorgungsspannungswert umfassen, der von mindestens irgendeiner der aktiven Steuereinheiten nach einem weiteren Einschalten dieser Steuereinheiten auferlegt wird, um die voreingestellte Spannung zur Energieversorgung mindestens jedes LED-Strangs zu erreichen.Alternative embodiments of the present invention may include storing each of the settings of the voltage converter to provide corrected supply voltage levels required by each cluster, and further comprising adjusting the supply voltage in accordance with the highest adjusted supply voltage value from at least one of the active control units is imposed after further turning on these control units to reach the preset voltage for powering at least each LED string.
Es ist ein Vorteil, dass die höchste Versorgungsspannung von den aktiven Clustern abhängig sein kann, und sie kann sich während der Nutzung ändern, wodurch ein optimaler Antrieb in Abhängigkeit von dem spezifischen Betrieb bereitgestellt wird.It is an advantage that the highest supply voltage may be dependent on the active clusters, and may change during use, providing optimum drive depending on the specific operation.
In einem zweiten Aspekt, ein System zur Energieversorgung einer Vielzahl von Clustern, die mindestens einen LED-Strang umfassen. Das System kann eine Master-Steuereinheit (MCU), die einen Spannungswandler zum Bereitstellen einer Ausgangsversorgungsspannung und mindestens eine Schnittstelle zur Kommunikation mit einer Vielzahl von Steuereinheiten umfasst, wobei mindestens' eine Steuereinheit zur Energieversorgung mindestens jedes LED-Clusters dient (folglich eine oder mehrere Steuereinheiten pro Cluster). Jede Steuereinheit umfasst:
- - mindestens eine LED-Antriebseinheit pro LED-Strang in dem Cluster,
- - eine Spannungslesevorrichtung zum Ablesen der Spannung an einem Knoten zwischen der Steuereinheit und jedem LED-Strang,
- - einen Spannungskomparator zum Vergleichen der gemessenen Spannung mit einer voreingestellten Spannung für diesen Strang,
- - einen Signalgenerator zum Erzeugen eines ersten Signals, falls die gemessene Spannung eine vordefinierte Fehlerspannung über der voreingestellten Spannung übersteigt, oder eines zweiten Signals, falls die gemessene Spannung die voreingestellte Spannung nicht erreicht,
- - Übertragungsmittel zum Senden mindestens irgendeines ersten oder zweiten erzeugten Signals an die MCU, wobei die MCU des Weiteren Mittel zum Berichtigen der Ausgangsversorgungsspannung in Übereinstimmung mit den Signalen umfasst, die in jeder der Steuereinheiten erzeugt werden.
- at least one LED drive unit per LED string in the cluster,
- a voltage reading device for reading the voltage at a node between the control unit and each LED string,
- - a voltage comparator for comparing the measured voltage with a preset voltage for that string,
- a signal generator for generating a first signal if the measured voltage exceeds a predefined error voltage above the preset voltage or a second signal if the measured voltage does not reach the preset voltage,
- Transmission means for transmitting to the MCU at least any first or second generated signal, the MCU further comprising means for adjusting the output supply voltage in accordance with the signals generated in each of the control units.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass eine MCU für einen oder alle LED-Stränge bereitgestellt wird, die von der Energiequelle entfernt sein kann. Es ist ein weiterer Vorteil, dass weniger Steuereinheiten als LED-Stränge benötigt werden, wenn LED-Stränge gruppiert werden, zum Beispiel eine Steuerung pro LED-Clusteroder z. B. eine Steuerung für jedes Rückleuchten-Beleuchtungssystem. Es ist ein weiterer Vorteil, dass diese Implementierung auf eine große Vielfalt von Fahrzeugen und Marken angewendet werden kann; z. B. kann die vorliegende Erfindung ein Universalbeleuchtungssystem bereitstellen.It is an advantage of embodiments of the present invention that an MCU be provided for one or all LED strings that may be remote from the power source. It is a further advantage that fewer control units than LED strings are needed when grouping LED strings, for example one controller per LED cluster or z. B. a controller for each taillight illumination system. It is another advantage that this implementation can be applied to a wide variety of vehicles and brands; z. For example, the present invention may provide a universal lighting system.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit in eine einzige integrierte Schaltung integriert werden.In some embodiments of the present invention, the control unit may be integrated into a single integrated circuit.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass eine kompakte, modulare Steuerung pro Beleuchtungssystem erhalten werden kann.It is an advantage of embodiments of the present invention that a compact, modular control per lighting system can be obtained.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die MCU des Weiteren einen Konfigurationsspeicher zum Speichern einer Vielzahl von Einstellungen des Spannungswandlers zum Erhalten berichtigter Versorgungsspannungen sowie eine Clusterbeleuchtungskonfiguration, für die der Wert erhalten wurde.In some embodiments of the present invention, the MCU further comprises a configuration memory for storing a plurality of settings of the voltage converter for obtaining rectified supply voltages, and a cluster lighting configuration for which the value has been obtained.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass die erste Versorgungsspannung in einer vorherigen Kalibrierung optimiert werden kann, wodurch die Chancen einer benötigten weiteren Kalibrierung potentiell verringert werden.It is an advantage of embodiments of the present invention that the first supply voltage can be optimized in a prior calibration, thereby potentially reducing the chances of further calibration required.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein sekundäres LIN-Netzwerk zwischen den Steuereinheiten und der MCU bereitgestellt, getrennt von einem primären Netzwerk zum Verbinden der Master-Steuereinheit mit einem höherstufigen System.In some embodiments of the present invention, a secondary LIN network is provided between the controllers and the MCU, separate from a primary network for connecting the master controller to a higher level system.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass eine Isolation zwischen dem primären Netzwerk und dem sekundären Netzwerk erhalten wird, wodurch Interferenzen verringert werden, wodurch zum Beispiel Übersprechen zwischen den Elementen des primären Netzwerks und dem Beleuchtungssystem verringert wird.It is an advantage of embodiments of the present invention that isolation between the primary network and the secondary network is obtained, thereby reducing interference, thereby reducing, for example, crosstalk between the elements of the primary network and the lighting system.
In alternativen Ausführungsformen wird ein CAN-Netzwerk zwischen den Steuereinheiten und der MCU bereitgestellt, um eine direkte Verbindung mit einem höherstufigen System bereitzustellen.In alternative embodiments, a CAN network is provided between the controllers and the MCU to provide a direct connection to a higher level system.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass das Kommunikationsnetzwerk einfacher gemacht werden kann, wobei alle Elemente zu einem einzigen Netzwerk verbunden werden, was zum Beispiel die Problemdiagnose verbessert.It is an advantage of embodiments of the present invention that the communication network can be made simpler, with all elements connected to a single network, which for example improves the problem diagnosis.
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Steuereinheit des Weiteren eine Verarbeitungseinheit zum Steuern der LED-Antriebs- bzw. Treibereinheiten, zum Erhalten der gemessenen Spannungen von der Spannungslesevorrichtung und Vergleichen von diesen mit den voreingestellten Spannungen, und zum Erzeugen von Meldesignalen.In some embodiments of the present invention, the control unit further comprises a processing unit for controlling the LED drive units, obtaining the measured voltages from the voltage reading device and comparing them with the preset voltages, and generating signaling signals.
Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass eine kompakte Steuerung erhalten werden kann.It is an advantage of embodiments of the present invention that a compact control can be obtained.
Besondere und bevorzugte Aspekte der Erfindung werden in den beigefügten unabhängigen und abhängigen Ansprüchen dargelegt. Merkmale aus den abhängigen Ansprüchen können kombiniert werden mit Merkmalen der unabhängigen Ansprüche und mit Merkmalen von anderen abhängigen Ansprüchen, soweit angemessen, und nicht bloß wie in den Ansprüchen explizit dargelegt.Particular and preferred aspects of the invention are set forth in the appended independent and dependent claims. Features of the dependent claims may be combined with features of the independent claims and with features of other dependent claims, as appropriate, and not solely as set forth in the claims.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden nachstehend erläutert mit Bezug auf die hiernach beschriebene(n) Ausführungsform(en). These and other aspects of the invention will be explained below with reference to the embodiment (s) described hereinafter.
Figurenlistelist of figures
Es zeigen:
-
1 eine erste Ausführungsform eines Systems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfassend ein sekundäres Netzwerk zwischen einer Master-Steuereinheit und einer Vielzahl von Steuereinheiten, -
2 eine weitere Ausführungsform eines Systems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfassend ein einzelnes Netzwerk zur Kommunikation zwischen einem höherstufigen System, der Master-Steuereinheit und der Vielzahl von Steuereinheiten, -
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, einschließlich optionaler Schritte, -
4 ein Ablaufdiagramm eines Kalibrierverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, das auf einzelne Cluster oder auf viele Cluster gleichzeitig anwendbar ist, mit einer ersten niedrigen Versorgungsspannung, -
5 ein Ablaufdiagramm eines Kalibrierverfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, das auf einzelne Cluster oder auf viele Cluster gleichzeitig anwendbar ist, mit einer hohen Versorgungsspannung.
-
1 A first embodiment of a system according to an aspect of the present invention comprising a secondary network between a master controller and a plurality of controllers; -
2 another embodiment of a system according to one aspect of the present invention comprising a single network for communication between a higher level system, the master controller and the plurality of controllers; -
3 3 is a flowchart of a method according to embodiments of the present invention, including optional steps; -
4 3 is a flow chart of a calibration method according to embodiments of the present invention that can be applied to individual clusters or to many clusters simultaneously, with a first low supply voltage; -
5 a flowchart of a calibration method according to embodiments of the present invention, which is applicable to individual clusters or to many clusters simultaneously, with a high supply voltage.
Die Zeichnungen sind ausschließlich schematisch und nicht einschränkend. In den Zeichnungen kann für veranschaulichende Zwecke die Größe mancher Elemente übertrieben und nicht maßstabsgerecht sein.The drawings are purely schematic and not restrictive. In the drawings, for illustrative purposes, the size of some elements may be exaggerated and may not be to scale.
Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sind als keinerlei Einschränkung des Umfangs aufzufassen. In den unterschiedlichen Zeichnungen betreffen die gleichen Bezugszeichen gleiche oder analoge Elemente.Any reference numbers in the claims are to be construed as not limiting the scope. In the different drawings, the same reference numerals refer to the same or analogous elements.
Detaillierte Beschreibung veranschaulichender AusführungsformenDetailed Description of Illustrative Embodiments
Die vorliegende Erfindung wird im Hinblick auf besondere Ausführungsformen und mit Bezug auf bestimmte Zeichnungen beschrieben, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, sondern nur durch die Ansprüche. Die Zeichnungen sind ausschließlich schematisch und nicht einschränkend. In den Zeichnungen kann für veranschaulichende Zwecke die Größe mancher Elemente übertrieben und nicht maßstabsgerecht sein. Die Dimensionen und die relativen Dimensionen entsprechen nicht den tatsächlichen Verkleinerungen der Ausübung der Erfindung.The present invention will be described with respect to particular embodiments and with reference to certain drawings, but the invention is not limited thereto, but only by the claims. The drawings are purely schematic and not restrictive. In the drawings, for illustrative purposes, the size of some elements may be exaggerated and may not be to scale. The dimensions and relative dimensions do not correspond to actual reductions in the practice of the invention.
Die Begriffe erste/r, zweite/r und dergleichen in der Beschreibung und in den Ansprüchen werden verwendet, um zwischen ähnlichen Elementen zu unterscheiden und nicht notwendigerweise um eine Sequenz entweder zeitlich, räumlich, reihenfolgemäßig oder in irgendeiner anderen Weise zu beschreiben. Es versteht sich, dass die so verwendeten Begriffe unter angemessenen Umständen untereinander austauschbar sind und dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in anderen Sequenzen als den hierin beschriebenen oder veranschaulichten betriebsfähig sind.The terms first, second and the like in the description and in the claims are used to distinguish between similar elements and not necessarily to describe a sequence either temporally, spatially, orderly or in any other way. It will be understood that the terms so used are interchangeable with each other in appropriate circumstances and that the embodiments of the invention described herein are operable in sequences other than those described or illustrated herein.
Darüber hinaus werden die Begriffe oben, unten und dergleichen in der Beschreibung und den Ansprüchen für Beschreibungszwecke verwendet und nicht notwendigerweise zum Beschreiben relativer Positionen. Es versteht sich, dass die so verwendeten Begriffe unter angemessenen Umständen untereinander austauschbar sind und dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in anderen Ausrichtungen als den hierin beschriebenen oder veranschaulichten betriebsfähig sind.Moreover, the terms top, bottom and the like are used in the description and claims for descriptive purposes and not necessarily for describing relative positions. It should be understood that the terms so used are interchangeable with each other in appropriate circumstances and that the embodiments of the invention described herein are operable in other orientations than those described or illustrated herein.
Es ist zu bemerken, dass der Begriff „umfassend“, der in den Ansprüchen verwendet wird, nicht als auf die danach aufgelisteten Mittel beschränkt interpretiert werden sollte; er schließt andere Elemente oder Schritte nicht aus. Folglich ist er so zu interpretieren, dass er das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte oder Komponenten wie Bezug nehmend spezifiziert, aber das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten oder Komponenten oder Gruppen davon nicht von vornherein ausschließt. Folglich sollte der Umfang des Ausdrucks „eine Vorrichtung umfassend Mittel A und B“ nicht auf Vorrichtungen, die ausschließlich aus den Komponenten A und B besteht, beschränkt werden. Es bedeutet mit Bezug auf die vorliegende Erfindung, dass die einzig relevanten Komponenten der Vorrichtung A und B sind.It should be noted that the term "comprising" as used in the claims should not be interpreted as limited to those listed thereafter; he does not exclude other elements or steps. Consequently, it should be interpreted to specify the presence of the specified features, integers, steps, or components as referenced, but the presence or addition of one or more other features, integers, steps, or components or groups thereof, not a priori excludes. Consequently, the scope of the term "a device comprising means A and B" should not be limited to devices consisting solely of components A and B. become. It means with reference to the present invention that the only relevant components of the device are A and B.
Die Bezugnahme in dieser ganzen Spezifikation auf „die Ausführungsform“ oder „eine Ausführungsform“ bedeutet, dass ein besonderes Merkmal, eine Struktur oder ein Kennzeichen, beschrieben in Verbindung mit der Ausführungsform, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingeschlossen ist. Folglich nehmen Vorkommen der Phrasen „in der Ausführungsform“ oder „in einer Ausführungsform“ an verschiedenen Stellen in dieser ganzen Spezifikation nicht notwendigerweise allesamt Bezug auf dieselbe Ausführungsform, aber sie können es. Zudem können die besonderen Merkmale, Strukturen oder Kennzeichen in jeder beliebigen geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden, wie es für den Fachmann aus dieser Offenlegung hervorgehen würde.The reference throughout this specification to "the embodiment" or "an embodiment" means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, occurrences of the phrases "in the embodiment" or "in one embodiment" at various points in this entire specification may not necessarily all refer to the same embodiment, but they may. In addition, the particular features, structures, or features may be combined in any suitable manner in one or more embodiments, as would be apparent to those skilled in the art from this disclosure.
Ähnlich sollte man zu schätzen wissen, dass in der Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung verschiedene Merkmale der Erfindung manchmal in einer einzigen Ausführungsform, Figur oder Beschreibung davon zwecks Verschlankung der Offenlegung und Hilfestellung beim Verstehen von einem oder mehreren der verschiedenen erfindungsgemäßen Aspekte zusammen gruppiert sind. Dieses Offenlegungsverfahren ist jedoch nicht so zu interpretieren, dass eine Absicht widergespiegelt wird, die beanspruchte Erfindung erfordere mehr Merkmale als ausdrücklich in jedem Anspruch angeführt. Stattdessen liegen die erfindungsgemäßen Aspekte, wie es die folgenden Ansprüche wiedergeben, in weniger als allen Merkmalen einer einzigen vorhergehend offengelegten Ausführungsform. Folglich werden die Ansprüche, die der detaillierten Beschreibung folgen, hierbei ausdrücklich in diese detaillierte Beschreibung eingegliedert, wobei jeder Anspruch für sich als eine separate Ausführungsform dieser Erfindung steht.Similarly, it should be appreciated that in describing exemplary embodiments of the invention, various features of the invention are sometimes grouped together in a single embodiment, figure or description thereof for the purpose of streamlining disclosure and assistance in understanding one or more of the various aspects of the invention. However, this disclosure method is not to be interpreted as reflecting an intention that the claimed invention requires more features than expressly recited in each claim. Rather, as the following claims reflect, inventive aspects lie in less than all features of a single previously disclosed embodiment. Accordingly, the claims which follow the detailed description are hereby expressly incorporated into this detailed description, with each claim standing on its own as a separate embodiment of this invention.
Während zudem manche hierin beschriebenen Ausführungsformen nur bestimmte Merkmale einschließen, die in anderen Ausführungsformen eingeschlossen sind, sollen Kombinationen von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen und unterschiedliche Ausführungsformen bilden, wie es der Fachmann verstehen würde. Zum Beispiel kann in den folgenden Ansprüchen jede beliebige der beanspruchten Ausführungsformen in jeder beliebigen Kombination verwendet werden.Moreover, while some embodiments described herein include only certain features included in other embodiments, combinations of features of different embodiments are intended to be within the scope of the invention and to formulate various embodiments, as those skilled in the art would understand. For example, in the following claims, any of the claimed embodiments may be used in any combination.
In der hierin bereitgestellten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt. Es versteht sich jedoch, dass Ausführungsformen der Erfindung ohne diese spezifischen Details angewendet werden können. In anderen Fällen wurden bekannte Verfahren, Strukturen und Techniken nicht im Detail gezeigt, um das Verständnis dieser Beschreibung nicht zu erschweren.In the description provided herein numerous specific details are set forth. It is understood, however, that embodiments of the invention may be practiced without these specific details. In other instances, well-known methods, structures and techniques have not been shown in detail so as not to obscure the understanding of this description.
Im Allgemeinen wünscht man bei Beleuchtungssystemen, über eine stabile Beleuchtungsintensität zu verfügen. Wenn eine Vielzahl von Beleuchtungssystemen, die sich in der Art und Ausführung unterscheiden können, von einer einzigen Energiequelle versorgt werden, ist eine Kompensation erforderlich um sicherzustellen, dass alle Systeme eine Spannung bekommen, die zum Aktivieren der Lichtquellen hoch genug ist. Andererseits ist es ebenfalls wünschenswert, die Verlustleistung zu reduzieren, die üblicherweise auftritt, wenn Lichtquellen oder ihre Antriebselemente mit einer Spannung überlastet werden, die höher ist als jene, die zum Bereitstellen ausreichender Beleuchtung erforderlich ist.In general lighting systems require a stable illumination intensity. When a variety of lighting systems, which may vary in style and design, are powered by a single power source, compensation is required to ensure that all systems receive a voltage that is high enough to activate the light sources. On the other hand, it is also desirable to reduce the power dissipation that usually occurs when light sources or their drive elements are overloaded with a voltage higher than that required to provide sufficient illumination.
Diese Anforderungen sind insbesondere bei Automobilanwendungen wichtig, wo typischerweise eine einzige konstante Energiequelle in dem Fahrzeug (z. B. eine Batterie) vorhanden ist. Aus Sicherheitsgründen sollte eine ausreichende Intensität in allen Beleuchtungssystemen bereitgestellt werden. In einem extremen Beispiel sollten die Scheinwerfer ihre Beleuchtung nicht verringern, wenn die Fahrtrichtungsanzeiger verwendet werden. Die einzige Energiequelle muss fähig sein, alle elektronischen Systeme, einschließlich der unterschiedlichen Arten von Beleuchtungssystemen, aufrechtzuerhalten und in allen davon eine stabile Energieversorgung bereitzustellen. Das elektronische Netzwerk sollte jedoch nicht übermäßig komplex sein. Weniger Komplexität erleichtert Installation, Problemdiagnose, Austausch von Teilen, führt zu geringeren Systemkosten usw.These requirements are particularly important in automotive applications where there is typically a single constant source of energy in the vehicle (eg, a battery). For safety reasons, sufficient intensity should be provided in all lighting systems. In an extreme example, the headlights should not dim their lighting when the direction indicators are used. The only energy source must be able to sustain all of the electronic systems, including the different types of lighting systems, and provide a stable energy supply in all of them. However, the electronic network should not be overly complex. Less complexity facilitates installation, problem diagnosis, parts replacement, lower system costs, etc.
LED-basierte Beleuchtungssysteme in Fahrzeugen sind üblicherweise in mehreren LEDs verteilt, einschließlich einer Vielzahl von LEDs, die in Reihe geschaltet sind. LEDs weisen einen niedrigeren Energieverbrauch auf, aber sie neigen dazu, mit der Zeit (mit fortschreitendem Alter) unter Degradation und auch unter thermischem Abbau zu leiden.Vehicle-based lighting systems in vehicles are typically distributed in multiple LEDs, including a plurality of LEDs connected in series. LEDs have lower energy consumption, but they tend to suffer degradation as well as thermal degradation over time (with advancing age).
Überall, wo in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird auf einen „LED-Strang“, wird Bezug genommen auf eine Vielzahl von LEDs, die in Reihe geschaltet sind. Unterschiedliche LED-Stränge jedes beliebigen oder aller Beleuchtungssysteme können mittels einer Energieversorgung versorgt werden. Überall, wo in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird auf eine „Versorgungsspannung (VS)“, wird Bezug genommen auf die Versorgungsspannung für die unterschiedlichen LED-Stränge und ihre Antriebselemente eines besonderen Systems oder für alle Beleuchtungssysteme.Wherever reference is made to an "LED string" in embodiments of the present invention, reference will be made to a plurality of LEDs connected in series. Different LED strings of any or all lighting systems can be powered by a power supply be supplied. Wherever reference is made to a "supply voltage (VS)" in embodiments of the present invention, reference will be made to the supply voltage for the different LED strings and their drive elements of a particular system or for all lighting systems.
Ein besonderes Beleuchtungssystem gemäß den Ausführungsformen kann einen oder mehrere LED-Stränge umfassen, die einen „LED-Cluster“ bilden. Ein besonderes Beleuchtungssystem kann mindestens einen LED-Cluster umfassen.A particular lighting system according to the embodiments may include one or more LED strings forming an "LED cluster." A particular lighting system may include at least one LED cluster.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System beschrieben, das eine Steuerung und Kompensation von Schwankungen im Spannungsabfall von elektronischen Systemen, einschließlich Beleuchtungssystemen bereitstellt. Insbesondere wird eine Spannungskalibrierung für ein oder mehrere LED-Beleuchtungssysteme, die LED-Cluster umfassen, unter Verwendung einer Master-Steuereinheit (MCU) und mindestens einer Steuereinheit bzw. Steuerungseinheit pro LED-Cluster bereitgestellt.In a first aspect of the present invention, a system is provided that provides control and compensation for variations in the voltage drop of electronic systems, including lighting systems. In particular, voltage calibration is provided for one or more LED lighting systems comprising LED clusters using a master control unit (MCU) and at least one control unit per LED cluster.
Die MCU umfasst mindestens eine Verbindung zu einer Energiequelle (z. B. einer Batterie, zum Beispiel einer 12 V- oder einer 48 V-Batterie) und mindestens Verbindungen zu der Vielzahl von LED-Clustern, zum Beispiel parallele Verbindungen zu den LED-Clustern, um eine Versorgungsspannung VS zu den Beleuchtungssystemen bereitzustellen. Zum Beispiel kann die MCU mindestens einen Wandler zum Berichtigen einer Spannung aus einer Energiequelle (z. B. Batterie) auf eine Ausgangsversorgungsspannung VS für das Beleuchtungssystem umfassen. Auf diese Weise stellt die MCU eine gemeinsame Versorgungsspannung für alle LED-Stränge über den Wandler bereit.The MCU includes at least one connection to a power source (eg, a battery, for example, a 12V or 48V battery) and at least connections to the plurality of LED clusters, for example, parallel connections to the LED clusters to provide a supply voltage VS to the lighting systems. For example, the MCU may include at least one converter for adjusting a voltage from a power source (eg, battery) to an output supply voltage VS for the lighting system. In this way, the MCU provides a common supply voltage for all LED strings across the converter.
Folglich sind alle LED-Stränge mit nur einer gemeinsamen Versorgungsspannung verbunden, die von der MCU ausgegeben wird. Da die LED-Stränge in der Anzahl und Art der LEDs unterschiedlich sein können, stellt die vorliegende Erfindung zum Optimieren der Versorgungsspannung VS eine MCU bereit, die angepasst ist, ihre Ausgangsversorgungsspannung in Übereinstimmung mit dem Energiebedarf der LED-Cluster zu berichtigen. Zum Beispiel kann die MCU einen Regler, wie etwa einen Spannungsregler oder -kalibrator, umfassen. Die Regelung kann alternativ dazu oder zusätzlich durch Steuern des Wandlers unter Verwendung eines Mikrocontrollers bereitgestellt werden. Die Regelung kann z. B. durch jeden beliebigen geeigneten, justierbaren, linearen Spannungsregler erfolgen. Zum Beispiel kann ein Regler ein justierbares Schaltnetzteil umfassen. Die besondere Implementierung des Schaltnetzteils kann einen Abwärtswandler, einen Aufwärtswandler, einen Inverswandler oder jedes beliebige andere Schaltnetzteil zur Regelung des Autobatterie-Spannungspegels auf einen Versorgungsspannungspegel, der zur Energieversorgung eines LED-Strangs/von LED-Strängen und ihrer Antriebselemente angepasst ist, umfassen.Consequently, all LED strings are connected to only one common supply voltage output from the MCU. Since the LED strings may differ in the number and type of LEDs, the present invention provides for optimizing the supply voltage VS an MCU adapted to correct its output supply voltage in accordance with the energy requirements of the LED clusters. For example, the MCU may include a regulator, such as a voltage regulator or calibrator. The control may alternatively or additionally be provided by controlling the converter using a microcontroller. The scheme can z. B. be done by any suitable, adjustable, linear voltage regulator. For example, a controller may include an adjustable switching power supply. The particular implementation of the switched mode power supply may include a buck converter, a boost converter, an inverse converter, or any other switching power supply for regulating the car battery voltage level to a supply voltage level adapted for powering an LED string / strings and their drive elements.
Die MCU kann optional Ausfallsicherungs- und Diagnosemechanismen und -funktionen einschließen, zum Beispiel durch Einschließen einer Spannungsmesseinheit zum Messen der Ausgangsversorgungsspannung VS. Die MCU kann fähig sein, die tatsächliche Spannung zu erkennen, die an dem Ausgang bereitgestellt wird. Die MCU kann die Anforderungen der verbundenen Steuereinheiten, die Spannung zu erhöhen oder zu senken, in Übereinstimmung mit den Kalibrierwerten, die von den Steuereinheiten benötigt werden, um eine ordentliche Energieversorgung jedes Strangs sicherzustellen, vergleichen. In manchen Ausführungsformen hat die MCU eine Erwartung, welche Spannung, oder welche Spannung innerhalb eines erwarteten Bereichs, für eine gegebene Steuereinheit bereitgestellt werden soll. Die Erwartung kann auf einem Kalibrierwert basieren, der zum Beispiel von einer vorherigen Kalibrierung gespeichert ist. Wenn eine Steuereinheit eine Spannung außerhalb des erwarteten Spannungsbereichs anfordert, kann die MCU möglicherweise diagnostizieren, dass ein Ausfall im System vorliegt. Beispiele für Spannungsmesseinheiten schließen Analog-Digital-Wandler (ADCs), Komparatoren, optional mit einer justierbaren Referenzspannung usw. ein.The MCU may optionally include fail-safe and diagnostic mechanisms and functions, for example, by including a voltage measuring unit to measure the output supply voltage VS. The MCU may be capable of detecting the actual voltage provided at the output. The MCU may compare the requirements of the connected controllers to increase or decrease voltage in accordance with the calibration values needed by the controllers to ensure a proper power supply to each string. In some embodiments, the MCU has an expectation of what voltage, or voltage within an expected range, should be provided to a given controller. The expectation may be based on a calibration value stored, for example, from a previous calibration. If a controller requests a voltage outside the expected voltage range, the MCU may be able to diagnose a failure in the system. Examples of voltage measuring units include analog-to-digital converters (ADCs), comparators, optionally with an adjustable reference voltage, etc.
Die MCU kann auch programmiert werden oder elektronische Vorrichtungen umfassen, um eine Gateway-Funktion zu einem höherstufigen Netzwerk des Fahrzeugs, z. B. einem primären Netzwerk, zu bilden, das z. B. ein Local Interconnect Network (LIN) oder ein Controller Area Network (CAN), einschließlich entsprechenden Protokollen, sein kann.The MCU may also be programmed or include electronic devices to provide a gateway function to a higher level network of the vehicle, e.g. As a primary network to form, the z. B. a Local Interconnect Network (LIN) or a Controller Area Network (CAN), including appropriate protocols may be.
In manchen Ausführungsformen kann die MCU eine Speichereinheit umfassen, um unterschiedliche Kalibrierwerte zu speichern, zum Beispiel verbunden mit unterschiedlichen Beleuchtungssystemkonfigurationen. Die Speichereinheit kann von jeder beliebigen geeigneten Art sein. Es kann ein programmierbarer Speicher sein, wie etwa ein Direktzugriffsspeicher (RAM) usw. Es kann ein nichtflüchtiger Speicher (NVM) sein, wie etwa ein EEPROM, ein Flash-Speicher usw., auf den zu bestimmten Zeitpunkten (z. B. nach jedem Einschalten des Beleuchtungssystems oder der -systeme) zugegriffen werden kann und der die darin gespeicherten Werte wiederverwenden kann, wodurch man folglich ein robustes und zuverlässiges System erhält, mit dem Zeit gespart werden kann, wenn das System in Betriebsmodus die vorgegebene Funktion bereitstellen muss. In jedem Fall sollte die Speichereinheit vorzugsweise fähig sein, neue oder aktualisierte Werte jederzeit zu speichern, z. B. im Fall einer Neukalibrierung während des Betriebs, während einer Diagnose oder Instandhaltung in der Werkstatt. Folglich wird ein einziger, einmalig programmierbarer Speicher weniger bevorzugt.In some embodiments, the MCU may include a memory unit to store different calibration values, for example, associated with different lighting system configurations. The storage unit may be of any suitable type. It may be a programmable memory, such as random access memory (RAM), etc. It may be non-volatile memory (NVM), such as EEPROM, flash memory, etc., at certain times (e.g., after each Turning on the lighting system or systems) and which can reuse the values stored therein, thus providing a robust and reliable system with which Time can be saved if the system must provide the specified function in operating mode. In any case, the storage unit should preferably be able to store new or updated values at any time, e.g. In the case of a recalibration during operation, during a diagnosis or maintenance in the workshop. Consequently, a single, one-time programmable memory is less preferred.
Die vorliegende Erfindung kann eine Steuerung der Energieversorgung von LEDs durch Bereitstellen mindestens einer Steuereinheit pro Cluster bereitstellen. Die MCU kann Informationen mit den Steuereinheiten der Cluster austauschen. Dies kann durch elektrische Verbindungen erfolgen. Zum Beispiel kann die MCU über eine BUS-Schnittstelle (z. B. einen LIN-Bus oder CAN-Bus) mit einer oder mehreren Steuereinheiten verbunden werden. Dieses Netzwerk kann als sekundäres Netzwerk gesehen werden, zum Beispiel ein Netzwerk, das eine Vielzahl oder alle Beleuchtungssysteme z. B. in einem Fahrzeug steuert (es könnte jedoch auch jede beliebige Datenübertragung verwendet werden).The present invention may provide for controlling the powering of LEDs by providing at least one controller per cluster. The MCU can exchange information with the controllers of the clusters. This can be done by electrical connections. For example, the MCU may be connected to one or more controllers via a bus interface (eg, a LIN bus or CAN bus). This network can be seen as a secondary network, for example, a network containing a variety or all of the lighting systems, e.g. B. in a vehicle controls (but it could also be used any data transfer).
Die Steuereinheiten der vorliegenden Erfindung umfassen eine Verbindung zu jedem LED-Strang eines gleichen Clusters. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Verbindung den allgemeinen Namen „Knoten“ oder „Stift“ bekommen.The controllers of the present invention include a connection to each LED string of a same cluster. In embodiments of the present invention, the connection may be given the generic name "node" or "pen".
Des Weiteren umfassen die Steuereinheiten eine Spannungsmesseinheit, die verwendet wird, um den Spannungsabfall in dem LED-Strang zu erhalten. Zum Beispiel kann die Spannung an einem Knoten zwischen dem LED-Strang und der Steuereinheit gemessen werden, z. B. zwischen dem LED-Strang und einem entsprechenden Antriebselement in der Steuereinheit. Diese Spannung wird in der vorliegenden Erfindung den Namen Vpin bekommen. Diese Bezeichnung kann auf jede beliebige Art von Verbindung ausgeweitet werden.Furthermore, the control units include a voltage measuring unit that is used to obtain the voltage drop in the LED string. For example, the voltage may be measured at a node between the LED string and the control unit, e.g. B. between the LED string and a corresponding drive element in the control unit. This voltage will be named Vpin in the present invention. This name can be extended to any type of connection.
Die Steuereinheit umfasst des Weiteren einen Zugang zu einem Speicher zum Speichern von Werten der Spannung Vr, wobei diese Vr die Mindestspannung an dem Stift ist, die erforderlich ist, um einen LED-Strang anzutreiben. Zum Beispiel kann die Steuereinheit eine Verbindung oder Schnittstelle umfassen, um die Informationen von einem externen Speicher abzufragen (z. B. eine Verbindung zu einem primären oder sekundären Netzwerk usw.). In bevorzugten Ausführungsformen können die Informationen in einem Speicher gespeichert sein, der in der Steuereinheit selbst implementiert ist.The control unit further includes access to a memory for storing values of voltage Vr, which Vr is the minimum voltage required at the pin to drive an LED string. For example, the controller may include a connection or interface to retrieve the information from an external memory (eg, a connection to a primary or secondary network, etc.). In preferred embodiments, the information may be stored in a memory implemented in the control unit itself.
Jede Steuereinheit umfasst des Weiteren einen LED-Treiber (umfassend z. B. variable Stromquellen, Schaltelemente, die durch eine PWM-Einheit gesteuert werden, eine Kombination von beliebigen aus diesen usw.) pro LED-Strang in jedem Cluster. Zum Beispiel können zwei oder drei LED-Stränge in einem Cluster jeweils mit einem entsprechenden Treiber der Steuereinheit verbunden werden. In diesem Fall sollte die Steuereinheit mindestens zwei oder drei Treiber umfassen. Falls eine Steuereinheit eine integrierte Treiberschaltung ist, kann die Anzahl von Treibern begrenzt sein. In einem solchen Fall könnte der Cluster, wenn ein Cluster mehr LED-Stränge als Treiber in der verfügbaren Steuereinheit umfasst, mit zwei oder mehr Steuereinheiten verbunden werden. Wenn zum Beispiel die Anzahl von LED-Strängen sehr hoch ist, kann der Cluster mit einer Vielzahl von Steuereinheiten verbunden werden, wobei jeder LED-Strang einen Antriebskanal, z. B. eine Verbindung über den Stift bzw. Pin, zu einer Antriebseinheit einer Steuereinheit aus der Vielzahl davon aufweist. Die Steuereinheiten desselben Clusters wiederum können Werte der erforderlichen Mindestspannung Vr für dieselben Anforderungen von z. B. Helligkeit entsprechend der Funktion dieses besonderen Clusters speichern.Each control unit further includes an LED driver (including, for example, variable current sources, switching elements controlled by a PWM unit, a combination of any of these, etc.) per LED string in each cluster. For example, two or three LED strings in a cluster may each be connected to a corresponding controller driver. In this case, the control unit should include at least two or three drivers. If a controller is an integrated driver circuit, the number of drivers may be limited. In such a case, if one cluster comprises more LED strings than drivers in the available control unit, the cluster could be connected to two or more controllers. For example, if the number of LED strings is very high, the cluster may be connected to a plurality of controllers, each LED string having a drive channel, e.g. B. has a connection via the pin or pin to a drive unit of a control unit of the plurality thereof. In turn, the controllers of the same cluster may obtain values of the required minimum voltage Vr for the same requirements of e.g. B. Save brightness according to the function of this particular cluster.
Die Steuereinheiten können des Weiteren eine Einheit zum Vergleichen einer gemessenen Spannung mit der erforderlichen Spannung Vr umfassen. Zum Beispiel kann ein Komparator implementiert werden. Zum Beispiel kann eine Verarbeitungseinheit eingeschlossen werden, um die Signale von der Spannungsmesseinheit zu verarbeiten. Zum Beispiel kann die Verarbeitungseinheit ein Mikrocontroller, eine CPU oder jede beliebige sonstige geeignete Hardwareeinheit sein. Die Verarbeitungseinheit kann der MCU ein Signal bereitstellen, das Informationen hinsichtlich der Spannung an dem Stift oder eines Spannungsabfalls über dem LED-Strang einschließt, insbesondere ob sie höher oder niedriger als ein vorbestimmter Wertebereich ist. Die Steuereinheit kann diese Informationen mit der MCU über Kommunikationsschnittstellen in einem Netzwerk teilen.The control units may further comprise a unit for comparing a measured voltage with the required voltage Vr. For example, a comparator can be implemented. For example, a processing unit may be included to process the signals from the voltage measuring unit. For example, the processing unit may be a microcontroller, a CPU, or any other suitable hardware device. The processing unit may provide the MCU with a signal that includes information regarding the voltage on the pin or a voltage drop across the LED string, in particular whether it is higher or lower than a predetermined value range. The control unit may share this information with the MCU via communication interfaces in a network.
Des Weiteren kann die Steuereinheit optional eine Diagnosefunktion umfassen, in einer ähnlichen Art und Weise wie die MCU. Die Steuereinheit kann die Spannung an dem Ausgang der MCU ablesen. Wenn die Spannung an der verbundenen LED zu niedrig ist, kann sie Nachrichten an die MCU senden, zum Beispiel während des normalen Betriebsmodus (nicht nur während der Kalibrierung). Dies kann wie zuvor ermöglicht werden durch Einschließen einer Spannungsmesseinheit, wie etwa von ADCs, Komparatoren, optional mit einer justierbaren Referenzspannung usw., angepasst zum Ablesen der Spannung VS an dem Ausgang der MCU, oder indem den Steuereinheiten gestattet wird, auf eine Spannungsmesseinheit in der MCU zum Messen der VS zuzugreifen.Furthermore, the control unit may optionally include a diagnostic function in a similar manner as the MCU. The control unit can read the voltage at the output of the MCU. If the voltage on the connected LED is too low, it can send messages to the MCU, for example during normal operating mode (not just during calibration). This may be enabled as before by including a voltage measuring unit, such as ADCs, comparators, optionally with an adjustable reference voltage, etc., adapted to read the voltage VS at the output of the MCU or by allowing the controllers to access a voltage measurement unit in the MCU to measure the VS.
Die Steuereinheiten können in einer separaten integrierten Schaltung, zum Beispiel in monolithischen Schaltungen, bereitgestellt werden. Die Steuereinheiten können ebenfalls als eine Vielzahl von Schaltungen angeordnet werden, wobei ihre vielfachen Komponenten als separate Schaltungen implementiert werden, z. B. ein ADC, ein Kommunikationstransceiver (z. B. LIN-Transceiver oder CAN-Transceiver), eine CPU oder eine Zustandsmaschine, eine PWM-Einheit, gebildet als separate Einheiten.The controllers may be provided in a separate integrated circuit, for example in monolithic circuits. The controllers may also be arranged as a plurality of circuits with their multiple components implemented as separate circuits, e.g. An ADC, a communication transceiver (eg LIN transceiver or CAN transceiver), a CPU or a state machine, a PWM unit formed as separate units.
Hinsichtlich des Beleuchtungssystems oder der - systeme können die Cluster Teil derselben Art von Beleuchtungssystem sein oder jeder Cluster kann Teil einer unterschiedlichen Art von System sein. Zum Beispiel kann ein Cluster, der zwei LED-Stränge umfasst, Teil der Rückleuchten-Beleuchtung sein, während ein anderer Cluster, der einen einzigen LED-Strang umfasst, Teil des Fahrtrichtungsanzeiger-Systems sein kann. In jedem sind, gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, alle Cluster mit derselben MCU verbunden, aber jeder Cluster ist mit mindestens einer zugehörigen Steuereinheit verbunden.With regard to the lighting system or systems, the clusters may be part of the same type of lighting system or each cluster may be part of a different type of system. For example, a cluster comprising two LED strings may be part of the taillight illumination, while another cluster comprising a single LED string may be part of the turn signal system. In each, according to embodiments of the present invention, all clusters are connected to the same MCU, but each cluster is connected to at least one associated control unit.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst ein Beleuchtungssystem mindestens einen Cluster, der mindestens einen LED-Strang umfasst. Da die Steuereinheiten mit Clustern verbunden sind, können ein genauer Antrieb und eine Spannungsablesung und Kompensation für jeden Strang in einem Cluster durch Verwenden einer einzigen Steuereinheit erhalten werden, wodurch folglich die Komplexität des Systems verringert wird. In manchen Ausführungsformen kann ein Cluster einen einzigen Strang umfassen, der eine oder mehrere LEDs umfasst. In manchen Ausführungsformen kann ein Cluster einen Strang mit vier LEDs oder drei LEDs umfassen. In manchen Ausführungsformen können Kombinationen mehrerer Cluster unterschiedlicher Art, Anzahl von Strängen und/oder Anzahl von LEDs pro Strang eingeschlossen sein. Das System ist fähig, jede beliebige dieser Clusterkombinationen anzutreiben, die Beleuchtungssysteme bilden, die untereinander unterschiedlich sein können, und einen korrekten Antrieb und eine Beleuchtung aller Systeme sicherzustellen.In embodiments of the present invention, a lighting system comprises at least one cluster comprising at least one LED string. Since the controllers are connected to clusters, accurate drive and voltage reading and compensation for each leg in a cluster can be obtained by using a single controller, thus reducing the complexity of the system. In some embodiments, a cluster may comprise a single strand comprising one or more LEDs. In some embodiments, a cluster may include a string with four LEDs or three LEDs. In some embodiments, combinations of multiple clusters of different types, number of strands, and / or number of LEDs per strand may be included. The system is capable of driving any of these cluster combinations that form lighting systems that may be different from one another and to ensure correct drive and illumination of all systems.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in
Das Beleuchtungssystem kann unterschiedliche LED-Cluster
Des Weiteren kann die MCU
Die MCU
Während die Ausgangsversorgungsspannung VS zur Versorgung der LED-Stränge von der MCU
Die in
Die Spannungsmesseinheit
Die Verarbeitungseinheit
Es ist anzumerken, dass jeder beliebige Teil oder alle Teile der Steuereinheit
Die Master-Steuereinheit
Die ausgetauschten Daten können mindestens Daten darüber einschließen, ob die Messung des Spannungsabfalls durchgeführt wurde, und das Ergebnis davon (von der Steuereinheit
Der Spannungswandler
Der Status des Systems oder der Systeme kann einer höherstufigen Verarbeitungseinheit (z. B. dem Bordnetzsteuergerät (BCM) oder einer ähnlichen Steuerung eines Fahrzeugs) mitgeteilt werden, zum Beispiel zum Empfangen von Befehlen für die zentrale Verarbeitungseinheit.The status of the system or systems may be communicated to a higher level processing unit (eg, the onboard power supply control module (BCM) or similar control of a vehicle), for example, to receive commands to the central processing unit.
Die höherstufige Verarbeitungseinheit kann auch eine Steuerung darüber bereitstellen, welches der Beleuchtungssysteme aktiviert werden muss. Die Kommunikation kann bereitgestellt werden durch eine dedizierte primäre Kommunikationsschnittstelle
Eine solche Ausführungsform ist in
In einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Spannungskalibrierung für ein LED-basiertes Beleuchtungssystem vorgestellt. Das Verfahren gestattet die Kalibrierung einer Versorgungsspannung für Beleuchtungssysteme, die eine Vielzahl von LED-Strängen aus lichtemittierenden Dioden (LEDs) umfassen, wobei die Effekte von Unterschieden in den LED-Strängen kompensiert werden, wie zum Beispiel die Anzahl oder die Art von LEDs in den Strängen und folglich der Spannungsabfall über den LED-Strängen.In a second aspect, a method of voltage calibration for an LED-based lighting system is presented. The method permits the calibration of a supply voltage for lighting systems comprising a plurality of light emitting diode (LED) LED strings, compensating for the effects of differences in the LED strings, such as the number or type of LEDs in the LED strings Strands and consequently the voltage drop across the LED strings.
Das Verfahren, das schematisch im Ablaufdiagramm von
Das Verfahren umfasst des Weiteren das Messen
Die erhaltene Spannung Vpin an dem Knoten zwischen einem Strang und der Steuereinheit wird dann mit einer voreingestellten Spannung Vr verglichen
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die voreingestellte Mindestspannung Vr für jeden Cluster unterschiedlich sein, wobei diese gemäß der Anwendung gewählt wird (z. B. haben Lichter für die Beleuchtung andere Anforderungen als Lichter für die Sichtbarkeit, sodass die Vr in Clustern dieser Systeme unterschiedlich sein wird). Es kann auch jedem Strang eine unterschiedliche Vr zugewiesen werden, vorteilhafterweise unter Berücksichtigung einer unterschiedlichen Anzahl von LEDs in jedem Strang für ein und denselben Cluster. In manchen Ausführungsformen können die voreingestellten Mindestspannungspegel Vr programmierbar sein.In embodiments of the present invention, the preset minimum voltage Vr may be different for each cluster, chosen according to the application (eg, lights for lighting have different requirements than lights for visibility, so the Vr in clusters of these systems will be different becomes). Also, each strand may be assigned a different Vr, advantageously taking into account a different number of LEDs in each strand for the same cluster. In some embodiments, the preset minimum voltage levels Vr may be programmable.
Messen und Vergleichen können in jeder beliebigen geeigneten Spannungsmessschaltung, z. B. einem ADC
Zusätzlich kann das Verfahren das Erzeugen eines Meldesignals umfassen, das sich von dem „NIEDRIG“-Signal unterscheidet, wenn die gemessene Spannung höher ist als eine vordefinierte Fehlerspannung, höher als die voreingestellte Spannung Vr. Das Signal, identifiziert als „HOCH“-Signal, meldet
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die vordefinierte Fehlerspannung über und unter der voreingestellten Spannung Vr anwendungsabhängig und für jeden Cluster unterschiedlich sein. Dies hängt von der Auflösungseinstellung der Messung ab, und sie kann für die Stränge eines Clusters unterschiedlich sein, doch üblicherweise ist sie dieselbe . Die vordefinierte Fehlerspannung über der voreingestellten Spannung Vr kann sich von der vordefinierten Fehlerspannung unter der voreingestellten Spannung Vr unterscheiden. Des Weiteren kann eine Vielzahl der vordefinierten Fehlerspannungen gemäß der besonderen Konfiguration und/oder Anwendung gespeichert und verwendet werden, wobei eine Hysterese in dem Regelkreis zwischen Erhöhen oder Verringern der Versorgungsspannung VS sichergestellt wird, wie nachstehend erklärt. In manchen Ausführungsformen können die vordefinierten Fehlerspannungspegel auch programmierbar sein.In embodiments of the present invention, the predefined error voltage above and below the preset voltage Vr may be application-dependent and different for each cluster. This depends on the resolution setting of the measurement, and it may be different for the strands of a cluster, but usually it is the same. The predefined error voltage above the preset voltage Vr may differ from the predefined error voltage below the preset voltage Vr. Furthermore, a plurality of the predefined error voltages may be stored and used in accordance with the particular configuration and / or application, ensuring hysteresis in the control loop between increasing or decreasing the supply voltage VS, as explained below. In some embodiments, the predefined error voltage levels may also be programmable.
Das Verfahren umfasst des Weiteren das Berichtigen
Wenn die MCU
Andererseits, wenn die MCU
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung muss die Spannung Vpin an dem Knoten zwischen dem LED-Strang und der Steuereinheit nicht exakt mit der voreingestellten Spannung Vr übereinstimmen, und es reicht, dass die Spannung Vpin an dem Knoten zwischen dem LED-Strang und der Steuereinheit innerhalb eines vordefinierten Fehlers von, aber höher als, Vr ist. Dies stellt sicher, dass die erforderliche Mindestspannung allen LED-Strängen eines gegebenen Clusters bereitgestellt wird.In embodiments of the present invention, the voltage Vpin at the node between the LED string and the control unit need not exactly match the preset voltage Vr, and it is sufficient that the voltage Vpin at the node between the LED string and the control unit within a predefined error of, but higher than, Vr is. This ensures that the required minimum voltage is provided to all the LED strings of a given cluster.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet die MCU
In anderen Ausführungsformen werden die Einstellung des Wandlers, die zu der höchsten VS führt, und die Konfiguration von Clustern, die in dieser höchsten VS resultierte, gespeichert
Die gespeicherte Einstellung schließt die Einstellung oder Konfiguration des Spannungswandlers zum Umwandeln der Spannung einer Hauptquelle auf die erforderliche berichtigte Ausgangsversorgungsspannung ein, und sie kann auch Informationen hinsichtlich der Anzahl von angetriebenen Strängen, der Beleuchtungsintensität, des VS-Wertes, der benötigt wird, um die Vr für alle Stränge in diesem Cluster zu erreichen, einschließen. Speichern einer Einstellung kann Speichern von Datenwerten umfassen. Zum Beispiel werden während der Kalibrierung unterschiedliche Datenwerte für die Versorgungsspannung VS (in Abhängigkeit von den Clustern) gesammelt. Diese Datenwerte können in einem Speicher gespeichert werden. Der Datenwert für die Versorgungsspannung VS, Daten zur Einstellung des Wandlers und Bereitstellung solcher Datenwerte der Versorgungsspannung VS und der Cluster entsprechend diesen Werten können gespeichert werden. Der Spannungswandler kann ein Steuerregister umfassen. Für ein 8-Bit-Register können Datenwerte in einem Bereich zwischen 00 Hex und FF Hex gespeichert werden. Jeder gespeicherte Datenwert kann möglicherweise einem analogen Ausgangswert einer unterschiedlichen Versorgungsspannung VS entsprechen. Die MCU kann einen Datenwert aus dem Speicher auswählen (in Abhängigkeit davon, welcher Cluster verwendet wird) und kann diesen Wert in das Steuerregister für den Wandler einschließen. Wenn mehr Cluster in einer weiteren Energieversorgung von Beleuchtungssystemen verwendet werden, kann die MCU jene Einstellung auswählen, die den höchsten Wert aller aktivierten Cluster bereitstellt.The stored setting includes the setting or configuration of the voltage converter for converting the voltage of a main source to the required corrected output supply voltage, and may also include information regarding the number of driven strings, the illumination intensity, the VS value needed to produce the Vr to reach for all strands in this cluster. Saving a setting may include storing data values. For example, during calibration, different data values are collected for the supply voltage VS (depending on the clusters). These data values can be stored in a memory. The data value for the supply voltage VS, data for setting the converter and providing such data values of the supply voltage VS and the clusters according to these values can be stored. The voltage converter may include a control register. For an 8-bit register, data values can be stored in a range between 00 Hex and FF Hex. Each stored data value may possibly correspond to an analog output value of a different supply voltage VS. The MCU may select a data value from memory (depending on which cluster is used) and may include that value in the control register for the converter. If more clusters are used in another power supply of lighting systems, the MCU can select the setting that provides the highest value of all activated clusters.
Optional kann eine dritte Art von Meldesignal bereitgestellt werden 311, wenn das Signal innerhalb der vorgeschriebenen Parameter liegt (z. B. innerhalb der vordefinierten Fehlerspannung), wodurch es als Prüfsignal dient um anzuzeigen, dass der LED-Cluster funktioniert und dass die Kommunikationskanäle aktiv sind.Optionally, a third type of alert signal may be provided 311 if the signal is within the prescribed parameters (eg, within the predefined error voltage), thereby serving as a test signal to indicate that the LED cluster is functioning and that the communication channels are active ,
In manchen Ausführungsformen, in denen eine einzige Vr pro Funktion definiert wird (z. B. zum Erhalten der VS, die für alle LED-Stränge eines einzigen Clusters, in dem alle Vr für alle Stränge gleich sind, benötigt wird), kann das Verfahren das Verwenden von „HOCH“- und „NIEDRIG“-Signalen umfassen. In einem solchen Fall speichert die MCU die VS-Einstellung für diesen besonderen Cluster in Übereinstimmung mit dem zum Funktionieren erforderlichen Minimum, was aber zu einer geringeren Verlustleistung führt. Werden jedoch viele Vr verwendet, können nur „NIEDRIG“-Signale verwendet werden. In einem praktischen Beispiel kann sich in normalem Betriebsmodus eine Ausgangsspannung für Nebelscheinwerfersysteme VS(fog) von der Ausgangsspannung für Rückleuchten VS(rear) unterscheiden. Beide Werte können während der Kalibrierung abgeleitet und in dem Speicher
In einer anderen Ausführungsform können möglicherweise mehrere vordefinierte Fehlerspannungen vorgegeben werden, um eine gegebene Hysterese zwischen Erhöhen / Verringern der Versorgungsspannung VS sicherzustellen, um genügend Spielraum gegen Störungen an der Versorgungsspannung VS zu haben.In another embodiment, several predefined error voltages may possibly be given to ensure a given hysteresis between increasing / decreasing the supply voltage VS in order to have enough margin against disturbances on the supply voltage VS.
Das Verfahren umfasst des Weiteren das Speichern
In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Signal von der MCU
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann diese Fahne auch in einem der beschriebenen Speicher gespeichert werden, sodass während einer nächsten Einschaltung des Systems möglicherweise kein Kalibrierschritt mehr benötigt wird. In one embodiment of the present invention, this flag can also be stored in one of the described memories, so that during a next system start-up possibly no more calibration step is needed.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren das Starten mit einer ersten Versorgungsspannung VS, die sehr niedrig (niedrig genug um sicherzustellen, dass kein Cluster die erforderliche Spannung Vr in einem beliebigen seiner Stränge aufweist) oder sehr hoch (hoch genug um sicherzustellen, dass alle Stränge aller Cluster eine Spannung aufweisen, die mindestens höher als Vr ist) sein kann. Alle Vpin-Spannungen werden an allen Steuerungen und allen Clustern gemessen. Während der Kalibrierung kann es zwei Möglichkeiten geben in Abhängigkeit von der verwendeten ersten Versorgungsspannung VS.In embodiments of the present invention, the method includes starting with a first supply voltage VS that is very low (low enough to ensure that no cluster has the required voltage Vr in any of its strings) or very high (high enough to ensure that all Strands of all clusters have a voltage that is at least higher than Vr) may be. All Vpin voltages are measured on all controllers and all clusters. During calibration, there may be two options depending on the first supply voltage VS.
a)
Dieser Prozess kann gleichzeitig für alle Cluster erfolgen, oder nacheinander Cluster für Cluster, oder gleichzeitig für eine Teilgruppe der Cluster und danach für mindestens eine andere Teilgruppe der Cluster. Wenn der Prozess nicht für alle Cluster gleichzeitig erfolgt, sollten die Cluster in einer besonderen Reihenfolge kalibriert werden, oder alternativ dazu sollte die Versorgungsspannung VS wieder an dem ganz niedrigen ersten Wert für jeden Cluster beginnen. Die besondere Reihenfolge kann auf einer Schätzung der niedrigsten Vr, die von jedem Cluster benötigt wird, basieren, sodass die Cluster in einer Sequenz ansteigender Mindest-Vr kalibriert werden. Alternativ dazu kann, wenn die MCU erkennt, dass ein Cluster kalibriert wurde und seine Kalibriereinstellungen gespeichert sind, jedes beliebige weitere Signal von Mikrocontrollern dieses Clusters ignoriert werden.This process can be done simultaneously for all clusters, or sequentially cluster by cluster, or simultaneously for a subset of clusters, and then for at least one other subset of clusters. If the process is not simultaneous for all clusters, the clusters should be calibrated in a particular order, or alternatively, the supply voltage VS should start again at the very low first value for each cluster. The particular order may be based on an estimate of the lowest Vr needed by each cluster so that the clusters are calibrated in a sequence of increasing minimum Vr. Alternatively, if the MCU detects that a cluster has been calibrated and its calibration settings are stored, any further signal from microcontrollers of that cluster can be ignored.
b)
In diesem Fall wird die Einstellung der Mindestversorgungsspannung VS für jeden Cluster gespeichert
Beide Kalibrierungen können in manchen Fällen kombiniert werden. Wenn zum Beispiel eine Kalibrierung Cluster für Cluster durchgeführt wird, können manche Cluster beginnend mit einer höheren als erforderlichen Versorgungsspannung VS kalibriert werden, um Vr in all ihren Strängen zu erhalten, und andere können beginnend mit einer niedrigeren als erforderlichen Versorgungsspannung VS kalibriert werden, um Vr in all ihren Strängen zu erhalten. Zum Beispiel kann für einen Cluster mit vielen Strängen das Beginnen mit einer hohen Versorgungsspannung VS die Kalibrierung rasch beenden, mit Werten für die Spannung in dem Knoten innerhalb eines vordefinierten Fehlers über Vr. Andererseits kann für einen Cluster mit einem oder nur wenigen Strängen (z. B. zwei) das Beginnen mit einer sehr niedrigen Versorgungsspannung VS zu einer Versorgungsspannung VS führen, die eine der Vr sehr nahe Vpin ergibt, wodurch folglich die Verlustleistung verringert wird. In manchen Ausführungsformen wird nur eine einzige Versorgungsspannung VS gespeichert, der Mindestwert, für den alle Stränge jedes Clusters mit minimaler Verlustleistung funktionieren und zum Erhalten einer Vpin, die etwas höher ist als die erforderliche Spannung.Both calibrations can be combined in some cases. For example, when performing a cluster-by-cluster calibration, some clusters may be calibrated beginning with a higher than required supply voltage VS to obtain Vr in all their strings, and others may starting with a lower than required supply voltage VS to obtain Vr in all their strings. For example, for a high-strands cluster, starting with a high supply voltage VS can quickly end the calibration, with values for the voltage in the node within a predefined error above Vr. On the other hand, for a cluster with one or only a few strings (eg, two), starting with a very low supply voltage VS may result in a supply voltage VS that results in one of Vr being very close to Vpin, thus reducing power dissipation. In some embodiments, only a single supply voltage VS is stored, the minimum value for which all the strings of each cluster operate with minimal power dissipation, and for obtaining a Vpin that is slightly higher than the required voltage.
In einer nachfolgenden Aktivierung von Beleuchtungssystemen (z. B. in einer folgenden Einschaltung von einem oder mehreren Beleuchtungssystemen) wird die MCU entweder:
- i) die Einstellung auswählen, die zu der höchsten Versorgungsspannung VS aller gespeicherten Einstellungen führt. Dies kann auf jene Fälle angewendet werden, in denen alle Cluster zusammen verwendet werden.
- ii) die Einstellung auswählen, die zu der höchsten Versorgungsspannung VS der Cluster führt, die zu diesem Zeitpunkt gerade verwendet werden. Die MCU verfügt über Informationen darüber, welche Cluster gerade verwendet werden und die gewählten Einstellungen stellen die höchste Versorgungsspannung VS aller verwendeten Cluster bereit. Wenn nur ein Cluster verwendet wird, dann wird die Einstellung der Versorgungsspannung VS dieses einzigen Clusters verwendet.
- i) select the setting that leads to the highest supply voltage VS of all stored settings. This can be applied to those cases where all clusters are used together.
- ii) select the setting that results in the highest supply voltage VS of the clusters currently in use. The MCU has information about which clusters are in use and the selected settings provide the highest supply voltage VS of all clusters used. If only one cluster is used then the setting of the supply voltage VS of this single cluster is used.
Eine beispielhafte Implementierung des Verfahrens kann mit Ausführungsformen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung angewendet werden, zum Beispiel der in
Wird mindestens ein Meldesignal erzeugt, wird das Signal der MCU
Die MCU
Es ist anzumerken, dass im Fall von
Die vorliegende Erfindung kann mit mehreren Strängen mit unterschiedlicher Anzahl und Art von LEDs
Deshalb kann eine voreingestellte Spannung Vr (z. B. die erforderliche Mindestspannung zum Betätigen eines gegebenen LED-Strangs, wie zuvor definiert) pro Cluster oder sogar pro Strang definiert werden, wobei die Granularität des Systems berücksichtigt wird. Wie man zuvor gesehen hat, können mehrere voreingestellte Spannungen Vr in Abhängigkeit von den besonderen Lichtquellen (LEDs, Stränge, Cluster, Gruppen davon), die eingeschaltet sind, verwendet werden. Diese Werte können in einem Speicher der Steuereinheiten
Mehrere Kalibrierwerte für den Spannungswandler können auch gespeichert werden, z. B. in dem Konfigurationsspeicher
Informationen hinsichtlich der Steuerung und des Status eines Beleuchtungssystems können zum Beispiel über das primäre Netzwerk an die MCU
Als Beispiel für die Wichtigkeit des Energiemanagements berücksichtigt die folgende Berechnung eine einzige LED, mit einer Stromstärke von ILED = 1 A
- - Ausgangsspannung ist VS = 12 V.
- - Der Spannungsabfall über diese LED = 3 V.
- - Die Spannung an dem Stift ist
- - Verlustleistung an der in der IC wäre dann P = 9 W
- - Output voltage is VS = 12 V.
- - The voltage drop across this LED = 3 V.
- - The tension on the pen is
- - Power loss at the IC would then be P = 9W
Nun, unter Berücksichtigung des gleichen Spannungsabfalls und der gleichen Stromstärke, aber mit niedrigerer Versorgungsspannung VS:
- - Ausgangsspannung ist VS = 4 V
- - Die Spannung an dem Stift ist
- - Verlustleistung an der in der IC: P = 1 W.
- - Output voltage is VS = 4V
- - The tension on the pen is
- - Power loss at the in the IC: P = 1 W.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung eine VS-Berichtigung bereit, die für das Wärmemanagement und Energieeinsparungen vorteilhaft ist.Thus, the present invention provides a VS correction that is advantageous for thermal management and energy savings.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren beim Anfahren des Systems angewendet werden. Zum Beispiel kann die Kalibrierung gleich nach dem „Einschalten“ des Systems aktiv werden. In anderen Ausführungsformen kann sie alternativ dazu oder zusätzlich in einem Diagnosemodus, während einer Instandhaltung in der Werkstatt usw. aktiviert werden. Wenn in diesem Fall ein gespeichertes Signal in der MCU
Die Initialisierung eines Kalibrierschrittes kann möglicherweise von dem höherstufigen System initiiert werden, wenn das Beleuchtungssystem z. B. das 1. Mal in Verwendung ist oder z. B. das 1. Mal eingeschaltet wird oder wenn es zum Beispiel einen Werkstattmodus (Werkstattinstandhaltung) gibt. Das höherstufige System kann die MCU
Wenn das primäre Netzwerk und das sekundäre Netzwerk identisch sind, kann die Initialisierung möglicherweise parallel von dem höherstufigen System an die MCU
Die Initialisierung kann möglicherweise von der MCU
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