用于車輛的照明裝置制造方法

用于車輛的照明裝置制造方法
【專利摘要】一種用于車輛的照明裝置，包括：大量發光二極管；串接電阻，其將大量發光二極管與電源連接；以及控制單元，控制單元被配置用于：借助脈沖寬度調制PWM來控制發光二極管，在一個周期內相繼發出用于發光二極管的PWM控制信號，以及改變用于發光二極管的PWM控制信號的脈沖寬度。
【專利說明】
用于車輛的照明裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于車輛的照明裝置以及一種控制用于車輛的照明裝置的方法。

【背景技術】
[0002]在現代機動車中，氛圍照明(內部空間照明)已借助發光二極管(LED)得到應用。這樣的照明通過能夠發射多色光的照明裝置來實現。在這樣的照明裝置中，在電路板上以如下方式布置有一個或多個不同色的LED (發光二極管)，即:通過照明的不同強度構成混色。在此，照明的不同強度通過各個LED不同的饋電來引發。
[0003]這樣的多色的LED的示例是所謂的紅綠藍(RGB)LED。在RGB-LED中，將不同的芯片布置在一個殼體中。當供電通過固定的電壓(例如車載電源電壓)來實現時，通過LED或芯片的電流在通過應用串接電阻的情況下來界定。附加地，每個單個芯片的亮度可以通過對供電電壓的脈沖寬度調制(PWM)而被調節。
[0004]圖1示出依照現有技術的照明裝置的構型。照明裝置包括三個LED71、72和73。另外，照明裝置包括用于每個LED71、72和73的串接電阻61、62和63。串接電阻將供電電壓與LED的正向電壓匹配。另外，照明裝置包括微型控制器80、開關81、82和83。通過接通和關斷開關81、82和83，供電電壓可以通過脈沖寬度調制針對每個LED來調制。
[0005]在現代氛圍照明中，亮度的匹配通過與在一個且為同一電路板上的RGB-LED自身處的LED驅動器相組合的微型控制器發生。在這種情況下，RGB照明電路板是指完整(vollwertig)的控制裝置。在正常情況下，多個這樣的照明電路板位于一輛汽車中(最多至45塊)。在有些車輛中，電路板通過數據總線(例如LIN(本地互聯網絡))彼此連接。這實現了各個電路板個性化的響應，從而各個電路板能夠依賴于行駛狀況改變其顏色和/或強度。
[0006]圖2示出根據現有技術的LED71、72和73的PWM控制方案。通過在圖2中所示的PWM控制方案產生了混色。對于LED的PWM控制信號在PWM周期的起始處開始，并且具有不同的時間長度。
[0007]由于有大量構造到現代車輛中的LED，所以電路板的尺寸起到決定性作用。特別是電路板應當盡可能小地設定尺寸。這也具有進一步成本高效的目的。


【發明內容】

[0008]本發明基于如下任務，S卩:提供用于車輛的小而成本低廉的照明裝置。本發明的另一任務在于，提供一種照明裝置，該照明裝置可以使所發射的光的亮度不依賴于所調整出的顏色地保持恒定。
[0009]該任務通過具有權利要求1特征的裝置和具有權利要求11特征的方法來解決。具有優點的實施方式在從屬權利要求中加以介紹。
[0010]根據一實施方式，用于車輛的照明裝置包括:多個發光二極管；串接電阻，其將多個發光二極管與電源連接；以及控制單元，控制單元被配置用于:借助脈沖寬度調制來控制發光二極管，在一個周期內相繼發出用于發光二極管的PWM控制信號，以及改變用于發光二極管的PWM控制信號的脈沖寬度。通過對于多個發光二極管應用僅一個串接電阻，照明裝置的尺寸可以保持得很小。此外，可以通過在一個周期內相繼發出用于發光二極管的PWM-控制信號以及改變用于發光二極管的PWM控制信號的脈沖寬度的方式，而同樣僅憑借一個串接電阻不依賴于所調整出的顏色地使亮度保持恒定。
[0011]例如發光二極管、串接電阻和控制單元布置在一個電路板上。與之相應地，照明裝置節約空間地布置在一單獨構件中。
[0012]根據本發明具有優點的實施方式，將該照明裝置用在汽車內部空間中。
[0013]根據本發明的另一具有優點的實施方式，發光二極管分別發出不同顏色并且具有不同的正向電壓。這對于例如RGB-LED來說是這種情況。
[0014]根據本發明的另一具有優點的實施方式，對用于所述發光二極管的所述PWM控制信號的脈沖寬度關于所述周期的整個時間長度進行調整，所述發光二極管具有最小的最大亮度。在RGB-LED中，藍色LED例如是具有最小的最大亮度的LED。
[0015]根據本發明的另一實施方式，發出不同顏色的發光二極管的脈沖寬度的總和小于僅要發出一種顏色的情況下的周期。由此，不同顏色的亮度可以保持相同。這也實現了更好的顏色分辨率。
[0016]根據本發明的另一實施方式，PWM控制信號的頻率是恒定的。這也有助于照明裝置的簡單的結構形式。
[0017]根據本發明的另一具有優點的實施方式，每三個發光二極管布置在一個電路板上。這對于例如RGB-LED來說是這種情況。
[0018]根據本發明的另一具有優點的實施方式，多個發光二極管被分成多個組。這些組通過數據總線相連接。與之相應地，發光二極管的每個組可以被單獨驅控，以便例如表現出個性化的顏色和/或亮度。同樣地，所有的組也可以被共同驅控。
[0019]根據本發明的另一實施方式，提供一種用來控制用于車輛的照明裝置的方法，其中，照明裝置包括:多個發光二極管；串接電阻，串接電阻將多個發光二極管與電源連接起來；以及控制單元，控制單元被配置用于:借助脈沖寬度調制來控制發光二極管。所述方法包括如下步驟:在一個周期內相繼發出用于發光二極管的PWM控制信號，以及改變用于發光二極管的PWM控制信號的脈沖寬度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1示意地示出根據現有技術的照明裝置。
[0021]圖2示意地示出根據現有技術的照明裝置的PWM控制件。
[0022]圖3示出根據本發明的實施方式的、用于車輛的照明裝置。
[0023]圖4示出根據本發明的實施方式的PWM控制信號。
[0024]圖5示出根據本發明的實施方式的、用來控制車輛中的照明裝置的方法。

【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖詳細介紹本發明的優選實施方式。但要注意的是:下面的說明僅包含示例，并且不應受局限地視為本發明。
[0026]圖3示意地示出根據本發明的實施方式的用于車輛的照明裝置。該照明裝置包括三個發光二極管21、22和23。發光二極管21例如是藍色LED，發光二極管22例如是紅色LED，并且發光二極管23例如是綠色LED。另外，該照明裝置包括串接電阻，該串接電阻將大量發光二極管與電源連接。電源例如可以是車載電源的車輛電池，該車輛電池提供12V的電壓。
[0027]另外，照明裝置包括控制單元30。控制單元30被供給電池電壓Vbat。所述電壓供給通過極性反轉保護件50進行。另外，控制單元與LIN總線連接。通過LIN總線，控制單元獲得例如對于要由照明裝置發出的光的亮度和/或顏色的調整值。另外，控制單元與接地GND連接。
[0028]控制單元30借助脈沖寬度調制(PWM)來控制發光二極管21、22和23。為此，控制單元30包括開關31、32和33。優選的是，開關31、32和33構造為半導體開關，例如金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(MOSFET)。
[0029]控制單元30例如構造為微型控制器(μ C)，以便實現照明裝置緊湊的結構形式。為了相同目的，發光二極管21、22和23以及串接電阻10和控制單元布置在一個電路板上。
[0030]特別地，照明裝置30可以用于車輛的內部空間照明。在這種情況下，可以將大量照明裝置布置在車輛內部空間中并且借助LIN總線加以個性化控制。
[0031]本發明實現了對于全部三個發光二極管21、22和23應用一個串接電阻，而取代了如常見那樣對于每個LED應用一個串接電阻(參見圖1)。
[0032]對于車輛中的氛圍照明而言一個重要方面是不依賴于所調整出的顏色地規定恒定的亮度。在電流相同的情況下，藍色LED21最不亮地發光，并且由此表現為最糟情況。每種其他產生的顏色在相同電流下更亮地發光或者以較小的電流同樣程度的發光。因此，對于所有發光二極管應用唯一的串接電阻對PWM控制產生效果。特別是僅在對于每個發光二極管分別應用一個串接電阻時，能同時接通PWM控制信號，這是因為各個發光二極管的正向電壓進而還有發光二極管中的電壓降是不同的。
[0033]基于上面介紹的電流與亮度之間的關系，所述照明裝置對于發光二極管以具有最小的最大亮度或最大正向電壓來設計。這例如可以是藍色LED。
[0034]圖4示出發光二極管21、22、23的PWM控制件。特別地，圖4示出對于各個LED而言PWM控制信號的時間分布。在圖4中，落到X軸上的100%相當于PWM周期(PWM-Takt)或者說周期的長度。這樣的周期的時間長度可以例如為0.1毫秒。其他百分數表示發光二極管在一個PWM周期內被驅控多長時間。特別是百分比表明了 PWM控制信號的占空比。占空比被定義為脈沖時間除以周期時長的商數。
[0035]通過照明裝置根據藍色LED來設計的方式，照明裝置的最大亮度通過對藍色LED的100%驅控來限定。對于每種其他顏色(混色)，藍色LED的脈沖寬度降低，并且其他LED的脈沖寬度提高。基于恒定的亮度要求，LED(紅、綠、藍)的各脈沖寬度的總量總是小于100%。
[0036]另外，圖4示出對二極管21、22、23相繼加以驅控。特別是用于發光二極管21、22、23的PWM控制信號并不疊加。當PWM控制信號相繼開始時，藍色LED (其根據最糟情況設計)的串接電阻在混色的情況下同樣用于其他LED。因為用于三個LED的總電流總是小于最糟情況(藍色LED占100%地被驅控)，所以所留下的電阻的最大消耗功率不需要被匹配(擴大)。這里的最大消耗功率同樣出現在最糟情況時。由此，為藍色LED設定的相同的電阻可以被用于所有三個LED。由此，不僅可以降低成本(電阻、配件、AOI(自動光學檢測)測試等)，而且首要地可以減小電路板上所需的結構空間。因為照明電路板自然非常小(例如8mmX Ilmm),除了降低成本外,這是決定性的優點。
[0037]另外，本發明的照明裝置的長處在于，PWM控制動態地執行。特別是可以動態地改變用于發光二極管的PWM控制信號的脈沖寬度。脈沖寬度僅以如下方式加以限制，即:實現恒定的亮度。特別地，沒有為各個LED分配周期內確定的時間段。由此可以實現照明裝置較大程度的機動性并且呈現更多的色數。特別是在不同的PWM周期里，脈沖寬度可以任意改變。
[0038]圖5示意地示出用來控制用于車輛的照明裝置的方法。照明裝置包括:大量發光二極管；串接電阻，該串接電阻將大量發光二極管與電源連接；以及控制單元，該控制單元被配置用于借助脈沖寬度調制來控制發光二極管。特別地，所述方法包括用于在一個周期內相繼發出用于發光二極管的PWM控制信號的步驟SI。另外，該方法包括用于改變用于發光二極管的PWM控制信號的脈沖寬度的步驟S2。
[0039]在前面的說明書中，照明裝置作為車輛(特別是機動車)的部件得到介紹。但可以看到:根據本發明的裝置的方案同樣可以用在其他環境中，其中，需要以不同顏色和恒定亮度來進行照明。
[0040]特別地，專業人士發現:本發明的所述裝置和方法的不同修改方案和變動方案可以在不離開本發明范圍的情況下來實施。
[0041]另外，本發明參照確定的示例得到介紹，但這些示例應當僅用于更好地理解本發明，并且不應限制本發明。專業人士同樣馬上發現:元件的大量不同組合可以用于實施本發明。因此，本發明的范圍通過下面的權利要求表明特征。
【權利要求】
1.一種用于車輛的照明裝置，包括: 多個發光二極管(21、22、23)； 串接電阻(10)，所述串接電阻(10)將所述多個發光二極管與電源連接； 以及控制單元(30)，所述控制單元(30)被配置成:利用脈沖寬度調制PWM來控制所述發光二極管，在一個周期內相繼發出用于所述發光二極管的PWM控制信號，以及改變用于所述發光二極管的所述PWM控制信號的脈沖寬度。
2.根據權利要求1所述的照明裝置，其中，所述發光二極管(21、22、23)、所述串接電阻(10)和所述控制單元(30)布置在一個電路板上。
3.根據權利要求1或2所述的照明裝置，其中，所述照明裝置被用在車輛內部空間中。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的照明裝置，其中，所述發光二極管分別發出不同顏色并且具有不同的正向電壓。
5.根據權利要求4所述的照明裝置，其中，對用于所述發光二極管的所述PWM控制信號的脈沖寬度關于所述周期的整個時間長度進行調整，所述發光二極管具有最小的最大亮度。
6.根據權利要求4或5所述的照明裝置，其中，發出不同顏色的發光二極管的脈沖寬度的總和小于發出一種顏色的情況下的所述周期。
7.根據權利要求1至6中任意一項所述的照明裝置，其中，通過對所述PWM控制信號的脈沖寬度的匹配，改變所發出的光的亮度。
8.根據權利要求1至7中任意一項所述的照明裝置，其中，所述PWM控制信號的頻率是恒定的。
9.根據權利要求1至8中任意一項所述的照明裝置，其中，每三個所述發光二極管布置在一個電路板上。
10.根據權利要求1至9中任意一項所述的照明裝置，其中，所述多個發光二極管被分成多個組，該多個組通過數據總線來連接。
11.一種控制用于車輛的照明裝置的方法，其中，所述照明裝置包括:多個發光二極管；串接電阻，所述串接電阻將所述多個發光二極管與電源連接；以及控制單元，所述控制單元被配置成:利用脈沖寬度調制PWM來控制所述發光二極管，其中，所述方法包括: 在一個周期內相繼發出用于所述發光二極管的PWM控制信號(SI);以及 改變用于所述發光二極管的所述PWM控制信號的脈沖寬度(S2)。
【文檔編號】H05B37/02GK104214629SQ201410242894
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年6月3日 優先權日:2013年6月3日
【發明者】邁克爾·斯特克爾 申請人:利薩·德雷克塞邁爾有限責任公司