DE102017116647A1 - Kalibrierung der Versorgungsspannung für Beleuchtungssysteme - 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).

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Energieversorgung von elektronischen Systemen. Insbesondere betrifft sie die Kalibrierung der Versorgungsspannung in elektronischen Automobilsystemen wie etwa Beleuchtungssystemen.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein System für den Antrieb eines oder mehrerer Beleuchtungssysteme mit Spannungskalibrierfähigkeiten insbesondere für Automobilanwendungen bereitzustellen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass ein Bediener die Sicherheit haben kann, dass die Kalibrierung erfolgreich war.
  • Manche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können des Weiteren den Schritt des Durchführens mancher oder aller Schritte des Verfahrens in vorbestimmten Zeitintervallen umfassen.
  • Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass Beleuchtungsschwankungen der LED-Systeme aufgrund von Temperaturänderungen, Degradation usw. regelmäßig kompensiert werden können.
  • In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die voreingestellte Spannung pro Cluster und/oder Strang definiert werden.
  • In weiteren Ausführungsformen kann die voreingestellte Spannung in Übereinstimmung mit der Beleuchtungskonfiguration von Clustern und/oder der Anwendung variiert werden.
  • 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.
  • In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die vordefinierte Fehlerspannung in Übereinstimmung mit der Beleuchtungskonfiguration von Clustern und/oder der Anwendung variiert werden.
  • 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).
  • In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die voreingestellte Spannung und/oder die vordefinierte Fehlerspannung programmiert werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit in eine einzige integrierte Schaltung integriert werden.
  • Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass eine kompakte, modulare Steuerung pro Beleuchtungssystem erhalten werden kann.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In alternativen Ausführungsformen wird ein CAN-Netzwerk zwischen den Steuereinheiten und der MCU bereitgestellt, um eine direkte Verbindung mit einem höherstufigen System bereitzustellen.
  • 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.
  • 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.
  • Es ist ein Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, dass eine kompakte Steuerung erhalten werden kann.
  • 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.
  • Diese und andere Aspekte der Erfindung werden nachstehend erläutert mit Bezug auf die hiernach beschriebene(n) Ausführungsform(en).
  • Figurenliste
  • 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.
  • Die Zeichnungen sind ausschließlich schematisch und nicht einschränkend. In den Zeichnungen kann für veranschaulichende Zwecke die Größe mancher Elemente übertrieben und nicht maßstabsgerecht sein.
  • Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sind als keinerlei Einschränkung des Umfangs aufzufassen. In den unterschiedlichen Zeichnungen betreffen die gleichen Bezugszeichen gleiche oder analoge Elemente.
  • Detaillierte Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 1 dargestellt ist, umfasst ein Beleuchtungssystem für ein Auto mindestens zwei Cluster (zwei sind in 1 veranschaulicht), wovon einer der Cluster eine Vielzahl von Strängen umfasst. Die MCU 10 kann einen Spannungswandler umfassen, z. B. einen DC/DC-Wandler 16 zum Berichtigen der Spannung der Energieversorgung (z. B. Fahrzeugbatterieversorgung) VBAT auf eine Versorgungsspannung VS für z. B. das Rückleuchten-System eines Fahrzeugs. Die Versorgungsspannung VS kann höher oder niedriger als die Autobatterieversorgung sein.
  • Das Beleuchtungssystem kann unterschiedliche LED-Cluster 29, 30 umfassen und jeder LED-Cluster kann einen oder mehrere LED-Stränge 27, 31 umfassen, wobei die LED-Stränge jeweils mindestens eine LED, möglicherweise eine Vielzahl von LEDs 26, die in Reihe geschaltet sind, einschließen. Obwohl die vorliegende Erfindung an Strängen verwendet werden kann, die eine einzige LED umfassen, ist es vorteilhaft mehrere LEDs in Reihe zu haben, da die korrekte Energieversorgung aller LEDs in dem Strang sichergestellt ist, wodurch ein System mit viel besseren Beleuchtungs- und Sichtbarkeitsfähigkeiten als eine einzige LED erlaubt wird.
  • Des Weiteren kann die MCU 10 möglicherweise eine Spannungsmesseinheit 14, zum Beispiel einen ADC oder einen Komparator mit einer justierbaren Referenzspannung, zum Messen der Ausgangsversorgungsspannung VS des Spannungswandlers, z. B. DC/DC-Wandler, mit der die unterschiedlichen LED-Stränge versorgt werden, umfassen.
  • Die MCU 10 kann des Weiteren eine Speichereinheit 11 zum Speichern eines Wertes der Versorgungsspannung VS umfassen, der zu Beginn eines Kalibrierverfahrens zu verwenden ist. Sie kann die Einstellungen des Spannungswandlers zum Berichtigen der VBAT-Spannung auf die Versorgungsspannung für die Beleuchtungssysteme speichern. Die Speichereinheit 11 kann optional andere Werte speichern, wie etwa erforderliche Mindestspannungen für LED-Stränge und Informationen hinsichtlich vorheriger Kalibrierungen.
  • Während die Ausgangsversorgungsspannung VS zur Versorgung der LED-Stränge von der MCU 10 gesteuert und gemessen werden kann, können der Spannungsabfall oder der Strom durch die LED-Stränge von einer Steuereinheit, z. B. einer Steuereinheit 20, die zu jedem entsprechenden LED-Cluster 29, 30 zugehörig ist, ebenfalls gesteuert und gemessen werden. Die Steuereinheit 20 in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann nicht nur die Energieversorgung der zugehörigen LED-Cluster steuern (z. B. durch Steuern des Stroms durch jeden Strang), sondern kann ebenfalls auf die Energieversorgung bezogene Parameter messen, wie etwa die Spannung an jedem Stift, optional auch an der Versorgungsspannung VS, und sie kann daraus auch den Spannungsabfall in jedem Strang des Clusters ableiten. Bezug nehmend auf 1 umfasst eine Steuereinheit 20, z. B. eine Steuer-IC der Rückleuchte, eine LED-Antriebseinheit zum Antreiben der LED-Stränge 27, 31 und z. B. zum Steuern ihrer Einschaltung und ihrer Helligkeit. Die LED-Antriebseinheit kann zum Beispiel eine steuerbare Stromquelle 23, ein Schaltelement 22 (z. B. einen Transistor), das von einer PWM-Antriebseinheit gesteuert wird, oder eine Kombination von beiden einschließen.
  • Die in 1 dargestellten Steuereinheiten 20 schließen jeweils zwei LED-Antriebseinheiten ein; wobei dies jedoch für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend ist. In der in 1 veranschaulichten Implementierung werden beide LED-Antriebseinheiten der Steuereinheit 20, die mit dem Cluster 29 verbunden ist, der zwei LED-Stränge umfasst, verwendet. Es wird jedoch nur eine LED-Antriebseinheit der Steuereinheit, die mit dem Cluster 30 verbunden ist, der einen einzigen LED-Strang umfasst, verwendet. Man sieht, dass die gleiche Architektur für einen breiten Bereich von Anwendungen, Konfigurationen und Fahrzeugmodellen verwendet werden kann, ohne eigene Steuerungen herstellen zu müssen. Die Steuereinheiten 20 schließen eine Spannungsmesseinheit 24, z. B. einen ADC, zum Ablesen der Spannung an der Verbindung zwischen der Steuereinheit 20 und dem LED-Strang ein. Insbesondere kann jede LED-Antriebseinheit der Steuereinheit mit einem Strang des zugehörigen Clusters verbunden werden. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Treiberstift an der Verbindung zwischen der Steuereinheit und dem LED-Strang in einem Cluster eingeschlossen werden. Zum Beispiel kann ein Treiberstift einen Mikrochip, der die Steuereinheit umfasst, und den LED-Strang verbinden. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann es potentiell unterschiedliche Spannungen Vpin an den Treiberstiften für unterschiedliche LED-Stränge geben. Zum Beispiel kann ein LED-Strang 31 möglicherweise mit dem Stift DRV1 verbunden werden und folglich mit einer LED-Antriebseinheit. Ein anderer LED-Strang 27 kann möglicherweise mit einem anderen Stift DRV2 verbunden werden und folglich mit einer anderen LED-Antriebseinheit desselben Clusters 29.
  • Die Spannungsmesseinheit 24 kann möglicherweise z. B. über einen Multiplexer (hier nicht dargestellt) mit jedem Stift, einschließlich des Stifts für die Versorgungsspannung VS verbunden werden. Ein Multiplexer hat den Vorteil, dass er fähig ist, Spannungen an einer Vielzahl von Stiften mit einer einzigen Vorrichtung abzulesen, wodurch sich folglich die Kompaktheit verbessert. Eine solche Spannungsmesseinheit 24 kann z. B. einen ADC und/oder einen Komparator mit einer konfigurierbaren Referenzspannung umfassen. Die Steuereinheit 20 kann des Weiteren eine Verarbeitungseinheit umfassen, zum Beispiel einen Mikrocontroller 25, der die Messungen der Spannungsmesseinheit 24 ablesen und verarbeiten kann. Der Mikrocontroller 25 kann auch die Energieversorgung der LED-Stränge steuern, indem die Steuerung über die Treiber, z. B. über die steuerbare Stromquelle 23, und/oder die PWM-Antriebseinheit 21 bereitgestellt wird. Die Steuereinheit 20 kann Zugriff auf eine Speichereinheit haben (z. B. eine Einheit, die in der Steuereinheit 20 eingeschlossen ist, oder Zugriff auf die Speichereinheit 11, die in der MCU implementiert ist), die mehrere erforderliche Spannungen Vr speichert, um den Vergleich durchzuführen. Der Speicher kann programmierbare Fähigkeiten umfassen, sodass die Vr gemäß jeder besonderen Anwendung variiert und berichtigt werden können.
  • Die Verarbeitungseinheit 25 kann des Weiteren mit einer Kommunikationsschnittstelle 28 der Steuereinheit 20 verbunden werden, um der MCU 10 mitzuteilen, ob die Messung innerhalb der übernommenen Parameter liegt oder nicht. Die Steuereinheit 20 umfasst einen Signalgenerator, um ein Signal zu erzeugen und es an die MCU 10 zu senden, wenn die Messung höher oder niedriger als erwartet ist, zum Beispiel außerhalb einer vorbestimmten Fehlerspanne liegt. Die MCU 10 würde die Versorgungsspannung VS dann jeweils verringern beziehungsweise erhöhen.
  • Es ist anzumerken, dass jeder beliebige Teil oder alle Teile der Steuereinheit 20 in einer einzigen integrierten Schaltung, wie etwa einem Halbleiterchip, enthalten sein können, wodurch sich die Kompaktheit weiter verbessert.
  • Die Master-Steuereinheit 10 kann eine sekundäre Kommunikationsschnittstelle 15 für den Datenaustausch mit der Kommunikationsschnittstelle 28 jeder Steuereinheit 20 des Systems umfassen. Folglich kommunizieren die MCU 10 und die Steuereinheiten 20 miteinander über dieses sekundäre Netzwerk, z. B. über die Leitungen 17 des sekundären Netzwerks. Dies ist in vielen Fahrzeugen vorteilhaft, die eine eigene Netzwerkarchitektur für manche oder alle Beleuchtungssysteme umfassen, getrennt vom Rest der Netzwerkarchitektur und verringert Risiken für Interferenzen mit anderen Systemen des Fahrzeugs, z. B. Sicherheitssystemen, Motorsteuerung und Tempomat, Abstands- und Aufprallsensoren, Klimaanlage, Kommunikationssystemen usw. Vorteilhafterweise muss dieses sekundäre Netzwerk keine Hochleistung zeigen, sodass die Implementierungskosten gesenkt werden können, z. B. durch Verwenden eines LIN. Die Implementierung mehrerer Steuereinheiten in ein sekundäres Netzwerk ist üblicherweise billiger als deren Implementierung auf dem CAN mit Verdrahtung durch ein komplettes Fahrzeug und die Bereitstellung einer einzigen Verbindung zu dem CAN über die MCU. In diesem Fall ist die MCU ein CAN-LIN-Gateway. Andere Implementierungen sind jedoch gestattet. Zum Beispiel kann ein CAN möglicherweise für MCU und Steuereinheiten verwendet werden, wenn das System als sicherheitskritisches System gesehen wird, wie in 2 dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann die MCU für sehr niedrige Netzwerkkosten mit einem LIN verbunden werden. In einem solchen Fall ist die MCU ein Slave hinsichtlich eines höherstufigen Netzwerks, aber ein Master hinsichtlich aller Steuereinheiten. In diesem Fall ist die MCU ein LIN-LIN-Gateway.
  • Die ausgetauschten Daten können mindestens Daten darüber einschließen, ob die Messung des Spannungsabfalls durchgeführt wurde, und das Ergebnis davon (von der Steuereinheit 20 zu der MCU 10), aber sie können auch andere Signale einschließen, zum Beispiel Signale zum Aktivieren der Kalibrierung.
  • Der Spannungswandler 16, z. B. der DC/DC-Wandler, der MCU 10 stellt eine justierbare Ausgangsversorgungsspannung VS bereit. Wird eine erste Gruppe von Clustern verwendet, kann ein berichtigter Versorgungsspannungswert VS erhalten werden, der sich von dem berichtigten Wert unterscheiden kann, wenn eine zweite, unterschiedliche Gruppe von Clustern verwendet wird. Die Vielzahl von erhaltenen berichtigten Versorgungsspannungen VS kann eine Liste von Kalibrierwerten bilden. Diese Kalibrierwerte können gespeichert werden, zum Beispiel in einem zentralen Speicher des Fahrzeugs oder in einer Speichereinheit 11, die in der MCU 10 eingeschlossen ist.
  • 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.
  • 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 13, die in der MCU 10 eingeschlossen ist, die eine Verbindung zu dem primären Netzwerk, z. B. über Netzwerkleitungen 18 bereitstellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Architektur beschränkt. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind das primäre und sekundäre Netzwerk in einem einzigen, gemeinsamen Netzwerk enthalten, wie oben beschrieben.
  • Eine solche Ausführungsform ist in 2 skizziert, die eine besondere Fahrzeugarchitektur mit einem gemeinsamen Netzwerk zeigt. Ein gemeinsames Netzwerk kann auf einfache Weise mit einer CAN-Implementierung des primären und sekundären Netzwerks erhalten werden. In diesem Fall wird nur eine Kommunikationsschnittstelle 113 in der MCU 10 benötigt. Zwei Kommunikationspfade, eine Leitung CAN-High 101 (CANH) und eine Leitung CAN-Low 102 (CANL), können zusammen mit einer Masseleitung eingeschlossen sein. In diesem Fall kann ein Signal durch das CAN an die MCU 10 gesendet werden, um eine Kalibrierung zu starten. Die Kommunikation zwischen Steuereinheiten 120 und der MCU 10 erfolgt durch das CAN über allgemeine Schnittstellen 128 in den Steuereinheiten 120. Die Aktivierungsschemata unter Verwendung dieser Leitungen sind dem Fachmann bekannt.
  • 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.
  • Das Verfahren, das schematisch im Ablaufdiagramm von 3 skizziert ist, umfasst die Schritte des Einstellens 301 der Versorgungsspannung auf eine erste Spannung VS, von der zu erwarten ist, dass alle LEDs in der Vielzahl von LED-Strängen damit funktionieren. Diese erste Spannung kann ein Kalibrierwert sein, zum Beispiel ein Kalibrierwert, der während eines vorherigen Kalibrierverfahrens erhalten und in einem Speicher gespeichert wurde. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellt ein Spannungswandler (z. B. der DC/DC-Wandler 16, 116) die Versorgungsspannung VS von einer externen Energiequelle (z. B. der Batterie eines Fahrzeugs) durch Umwandeln der Spannung in die Ausgangsversorgungsspannung ein. Das Verfahren umfasst des Weiteren den Schritt des Bereitstellens 302 des ersten Spannungswertes für die Vielzahl von LED-Strängen 27, 31 und für Steuereinheiten 20, 120. Die LED-Stränge 27, 31 sind zu Clustern 29, 30 gruppiert, wobei jeder Cluster 29, 30 mindestens einen LED-Strang umfasst. Das Verfahren kann vorteilhafterweise für eine Vielzahl von Clustern 29, 30 verwendet werden, wodurch folglich die gleiche Spannung auf eine Vielzahl von Clustern angewendet und eine zentralisierte Steuerung erhalten wird. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren zur Energieversorgung einer Vielzahl von Clustern verwendet, wobei mindestens ein Cluster eine Vielzahl von LED-Strängen umfasst. Unterschiedliche Cluster können, müssen aber nicht, eine unterschiedliche Anzahl von LED-Strängen umfassen. Eine hohe Ausführungs- und Installationsflexibilität kann durch Gruppieren mehrerer LED-Stränge und deren Verbindung mit der gleichen Steuereinheit 20, 120 erhalten werden, während gleichzeitig eine justierbare gemeinsame Versorgungsspannung VS für alle LED-Stränge eines oder mehrerer Cluster bereitgestellt wird. Ein weiterer Vorteil ist die Verbesserung von Kompaktheit und Kosten des Systems. Eine Antriebseinheit benötigt einen gewissen Bereich eines Pakets und/oder einer IC. Ein kompakter Mikrocontroller sollte fähig sein, mindestens zwei oder drei Stränge eines Clusters anzutreiben.
  • Das Verfahren umfasst des Weiteren das Messen 303 mindestens eines Parameters in Bezug auf die Energieversorgung des LED-Strangs. Zum Beispiel kann das Verfahren das Messen einer Spannung Vpin an einem Knoten zwischen jeder Steuereinheit 20, 120 und ihrem jeweiligen Strang oder mehreren Strängen umfassen. Zum Beispiel kann der Knoten die Verbindung eines LED-Strangs gegenüber der Verbindung zu der MCU 10 sein, oder analog dazu, die Verbindung des LED-Strangs zu der entsprechenden LED-Antriebseinheit in der Steuereinheit 20, 120. Der Spannungsabfall (VS-Vpin) über jedem Strang, zwischen der Versorgungsspannung und der Spannung an dem Knoten zwischen jedem Strang und der Steuereinheit, kann zusätzlich erhalten werden, was von Cluster zu Cluster unterschiedlich sein kann, oder sogar zwischen Strängen desselben Clusters.
  • Die erhaltene Spannung Vpin an dem Knoten zwischen einem Strang und der Steuereinheit wird dann mit einer voreingestellten Spannung Vr verglichen 304, die für den jeweiligen Strang erforderlich ist. Die voreingestellte Spannung kann die analoge Mindestspannung sein, die erforderlich ist, um benötigte Lichtinformationen eines gegebenen LED-Strangs, der mit der Steuereinheit verbunden ist, bereitzustellen. Die voreingestellte Spannung Vr kann vorteilhafterweise so niedrig wie möglich sein, um über eine minimale Verlustleistung in der Steuereinheit zu verfügen, aber so hoch wie nötig, um eine ordentliche Strom- oder Spannungssteuerung des verbundenen LED-Strangs zu ermöglichen.
  • 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.
  • Messen und Vergleichen können in jeder beliebigen geeigneten Spannungsmessschaltung, z. B. einem ADC 24, 124, und Verarbeitungseinheit der Steuereinheit 20, 120 (z. B. in dem Mikrocontroller 25, 125) erfolgen. Ein Signal kann gemäß dem Ergebnis des Vergleichs erzeugt 305 werden. Wenn die an dem Knoten zwischen dem LED-Strang und der Steuereinheit gemessene Spannung niedriger ist als eine vordefinierte Fehlerspannung, niedriger als die voreingestellte Spannung Vr, wird der MCU 10 gemeldet 308, dass die Versorgungsspannung VS zu niedrig ist. Die voreingestellte Spannung Vr kann in typischen Fahrzeuganwendungen zum Beispiel zwischen 0,5 V und 3,0 V, z. B. 0,5 V oder 1 V oder 2 V oder 3 V betragen. Die vordefinierte Fehlerspannung kann zum Beispiel zwischen 5 und 20 % der Vr betragen. Im Allgemeinen darf die Fehlerspannung nicht zu niedrig sein, um einen robusten Antrieb bereitzustellen. In manchen Ausführungsformen der Erfindung kann ein „NIEDRIG“-Meldesignal in der entsprechenden Verarbeitungseinheit erzeugt werden, zum Beispiel in dem Mikrocontroller, um der MCU 10 zu melden, dass die Versorgungsspannung VS zu niedrig ist. Das erzeugte Signal kann Informationen hinsichtlich des Wertes der Messung (wie niedrig die Messung ist), und/oder wie viel sie von der voreingestellten Spannung Vr abweicht, umfassen. Die Kommunikation kann durch jedes beliebige geeignete Kommunikationsnetzwerk erfolgen, wie zum Beispiel ein drahtloses Netzwerk (obwohl weniger bevorzugt, da die Kosten höher sind). Vorzugsweise tauscht (empfängt und/oder sendet) die MCU 10 Daten mit den Steuereinheiten über ein verdrahtetes Kommunikationsnetzwerk aus. Die Steuereinheiten empfangen Informationen zum Antreiben des Beleuchtungssystems und senden Diagnoseinformationen zurück zu der Master-Einheit 10. Zum Beispiel können die Informationen den Strom durch den LED-Strang, den Spannungsabfall über einem LED-Strang, die Spannung an dem Verbindungspunkt des LED-Strangs mit den Antriebselementen, die Versorgungsspannung VS usw. betreffen. In manchen Ausführungsformen kann die MCU 10 die Informationen an ein primäres Netzwerk in einer Gateway-Funktion senden. In manchen Ausführungsformen sind alle Steuereinheiten 20, 120 und die MCU 10 in der gleichen Netzwerkhierarchie und werden von dem primären Netzwerk gesteuert. In anderen Ausführungsformen sind eine beliebige oder alle Steuereinheiten 20, 120 mit der MCU 10 über ein sekundäres Netzwerk verbunden, und der Datenaustausch mit dem primären Netzwerk erfolgt durch die MCU 10. Jedes beliebige andere, geeignete Kommunikationsmittel kann verwendet werden, was zu einem höchst flexiblen Verfahren führt.
  • 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 309, dass die Versorgungsspannung zu hoch ist, und es kann Informationen hinsichtlich des Wertes der Messung, und/oder um wie viel sie von der voreingestellten Spannung Vr abweicht, umfassen.
  • 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.
  • Das Verfahren umfasst des Weiteren das Berichtigen 306 der Versorgungsspannung VS in eine berichtigte Versorgungsspannung VS, basierend auf dem empfangenen Meldesignal. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (z. B. der Ausführungsform von 1) kann eine Änderung der von dem Spannungswandler ausgegebenen, z. B. DC/DC ausgegebenen, Versorgungsspannung VS von einer Steuereinheit, z. B. einem Mikrocontroller 12, 112 in der MCU 10 durchgeführt werden.
  • Wenn die MCU 10 ein „NIEDRIG“-Signal empfängt, dann erhöht die MCU 10 die Versorgungsspannung VS (z. B. durch Erhöhen der Spannungsumwandlung, zum Beispiel durch Ändern der Konfiguration oder Einstellung eines DC/DC-Wandlers mittels eines Mikrocontrollers), um eine korrekte Beleuchtung und Steuerung jedes LED-Strangs jedes Clusters sicherzustellen. Die MCU 10 erhöht die Versorgungsspannung VS, bis die Spannung Vpin an dem Knoten zwischen dem LED-Strang und der Steuereinheit die voreingestellte Spannung Vr erreicht oder übersteigt. Wenn dieser Zustand für alle LED-Stränge aller Steuereinheiten eines gegebenen Clusters erreicht ist, ist die Kalibrierung für diesen gegebenen Cluster beendet und eine bestimmte VS-Einstellung für diesen gegebenen Cluster wird von der MCU 10 gespeichert, zumindest temporär gespeichert. Die ganze Kalibrierung ist beendet, wenn alle Steuereinheiten aller Cluster erfasst worden sind. Die MCU 10 hat dann während der Kalibrierung individuelle VS-Einstellungen pro Cluster abgeleitet.
  • Andererseits, wenn die MCU 10 ein „HOCH“-Signal empfängt, dann verringert die MCU 10 die Versorgungsspannung VS, bis die Spannung Vpin an dem Knoten zwischen dem LED-Strang und der Steuereinheit die voreingestellte Spannung Vr erreicht, wodurch die Verlustleistung und Erwärmung in den Antriebselementen der Steuereinheit verringert werden und letztlich die Risiken einer Beschädigung oder Verringerung der Lebensdauer der Antriebselemente der Steuereinheiten verringert werden. Die Kalibrierung für einen gegebenen Cluster ist beendet, wenn die erste Steuerung diesen Zustand für den ersten verbundenen Strang erreicht. Die MCU 10 kann die Spannung VS dann möglicherweise nur in einem kleinen Schritt erhöhen, sodass die Vpin dann wieder höher ist als die Vr. Die Kalibrierung ist insgesamt beendet, wenn alle Steuereinheiten aller Cluster erfasst worden sind. Die MCU 10 hat dann während der Kalibrierung ebenfalls individuelle VS-Einstellungen pro Cluster abgeleitet.
  • 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 Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet die MCU 10 jene Einstellung, die zu der höchsten VS führt, dem Wert aus den abgeleiteten individuellen VS-Einstellungen für jeden Cluster, und sie speichert 307 diese Einstellung zur weiteren Verwendung. Die MCU 10 kann so programmiert werden, dass sie die höchste der unterschiedlichen erforderlichen Versorgungsspannungen als die berichtigte Ausgangsversorgungsspannung VS wählt 310. Folglich ist kein LED-Strang energieunterversorgt, und eine korrekte Beleuchtung kann erhalten werden.
  • 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 307. Wenn dieselben Cluster aktiviert werden, verwendet die MCU die höchste VS, die für diese Konfiguration gespeichert ist. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet die MCU 10 alle abgeleiteten individuellen VS-Einstellungen pro Cluster und speichert diese Einstellungen 317 zur weiteren Verwendung. Da die MCU 10 möglicherweise über die Busschnittstelle gemäß 1 alle Cluster des Beleuchtungssystems steuert, hat die MCU 10 immer die Informationen darüber, welcher Cluster in Betrieb ist. Die individuelle VS-Einstellung für einen gegebenen Cluster kann möglicherweise gewählt werden, um das Beleuchtungssystem mit VS zu versorgen. Wenn mehrere Cluster gleichzeitig in Betrieb sind, kann möglicherweise die VS-Einstellung des Clusters gewählt werden, die zu der höchsten VS für alle Beleuchtungssysteme (z. B. alle Cluster) führt.
  • 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.
  • 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.
  • 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 11 der MCU zum Beispiel gespeichert werden. Wenn Nebelscheinwerfer und Rückleuchten eingeschaltet sind, wird die Einstellung des Wandlers, die die höchste VS bereitstellt, von der MCU gewählt (entweder Nebelscheinwerfer oder Rückleuchte), denn wenn die niedrigste VS gewählt würde, dann könnte ein Beleuchtungssystem nicht in Übereinstimmung mit der vorgegebenen Leuchtkraft funktionieren. Folglich passt die MCU die VS nicht in Übereinstimmung mit einer Anforderung für niedrigere VS an („NIEDRIG“-Signal), wenn die Vpin die Vr übersteigt, in diesem besonderen Fall von Clustern mit unterschiedlichen Vr.
  • 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.
  • Das Verfahren umfasst des Weiteren das Speichern 307 der berichtigten Versorgungsspannungseinstellungen wie zuvor beschrieben. Die berichtigte Versorgungsspannung kann in einer externen Speichereinheit gespeichert werden oder sie kann in einer internen Speichereinheit gespeichert werden, zum Beispiel einer Speichereinheit in der MCU 10.
  • In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Signal von der MCU 10 erzeugt 312 werden, das an einen Ausgang durch das primäre Netzwerk gesendet werden kann, wodurch angezeigt wird, dass die Kalibrierung beendet ist (zum Beispiel Setzen einer „Konfiguration fertig-Fahne“).
  • 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 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.
  • a) 4 veranschaulicht eine erste Möglichkeit, wobei eine niedrige Versorgungsspannung VS eingestellt 313 wird: Der Zustand Vpin > Vr ist für keine Vpin erfüllt. Die Mikrocontroller senden 308 ein NIEDRIG-Signal und die MCU erhöht 306 die Versorgungsspannung. Der Zustand Vpin > Vr kann möglicherweise für eine erste Vpin in einem gegebenen Cluster erfüllt werden. Der Rest der Stränge dieses Clusters (und anderer Cluster) fordert eine höhere Versorgungsspannung VS, weshalb die Versorgungsspannung VS erhöht wird. Wenn der Zustand Vpin > Vr für alle Vpin (aller Stränge) eines ersten besonderen Clusters erfüllt ist, wird die Einstellung S, die in dieser Versorgungsspannung VS resultiert, für diesen besonderen Cluster gespeichert 307, und die Kalibrierung dieses Clusters ist beendet 316. Zum Beispiel kann die Einstellung als ein Datenfeld, z. B. „S (Cluster 1)“, gespeichert werden. Im Fall eines einzigen Clusters würde die Kalibrierung komplett beendet, aber im Fall mehrerer Cluster stimmt der Rest der Cluster noch immer nicht notwendigerweise mit dem Zustand in jedem seiner Stränge überein. Daher werden NIEDRIG-Signale erzeugt, und die Versorgungsspannung VS wird weiter erhöht. Wenn der Zustand Vpin > Vr für alle Vpin eines nächsten Clusters erreicht ist, wird die neue Einstellung für diesen Cluster gespeichert, z. B. S (Cluster 2) und so weiter. Wenn alle Cluster fertig sind und Vpin > Vr für alle Vpin aller Cluster erfüllt ist, wird die Kalibrierung beendet 312.
  • 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.
  • b) 5 zeigt eine zweite Möglichkeit, wobei eine hohe Versorgungsspannung VS eingestellt 314 wird: Der Zustand Vpin > Vs ist für alle Vpin erfüllt. Die Mikrocontroller senden ein HOCH-Signal und die MCU verringert die Versorgungsspannung VS, bis der Zustand Vpin < Vr für eine erste Vpin für einen ersten Cluster erreicht ist. Der Wert der Versorgungsspannung VS wird wieder um eine kleine Spanne erhöht 315 (zum Beispiel indem er um eine vordefinierte Fehlerspannung erhöht wird) um sicherzustellen, dass der Zustand Vpin > Vr wieder vorliegt. Alternativ dazu kann die MCU die Versorgungsspannung VS verringern, bis Vpin strikt über Vr liegt, innerhalb einer vorbestimmten Fehlerspanne. In jedem Fall liegt der neue Vpin-Wert näher bei Vr als der erste hohe Wert der Versorgungsspannung VS, wodurch die Verlustleistung folglich reduziert wird. Die Einstellungen werden gespeichert oder aufgezeichnet wie zuvor, z. B. „S (Cluster 1)“. Die Kalibrierung für diesen Cluster wäre beendet 316. Im Fall eines einzigen Clusters wäre die Kalibrierung des gesamten Systems beendet 312, aber im Fall mehrerer Cluster wird die Versorgungsspannung VS weiter verringert, bis die erste Vpin für einen anderen Cluster den Zustand Vpin < Vr erfüllt. Der Wert der Versorgungsspannung VS wird dann wieder geringfügig erhöht, bis für diese erste Vpin des nächsten Clusters der Zustand Vpin > Vr eintritt. Die Einstellung wird in einem Speicher z. B. als S (Cluster 2) aufgezeichnet. Der Prozess wird für die restlichen Cluster weiter wiederholt. Für jede Cluster-Kalibrierung gibt der bereits kalibrierte Cluster NIEDRIG-Signale aus, die von der MCU ignoriert werden, da die Einstellung entsprechend den kalibrierten Clustern bereits gespeichert ist.
  • In diesem Fall wird die Einstellung der Mindestversorgungsspannung VS für jeden Cluster gespeichert 317, sodass der Zustand Vpin > Vr für alle Vpin aller Steuerungen für einen gegebenen Cluster erreicht ist.
  • 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.
  • In einer nachfolgenden Aktivierung von Beleuchtungssystemen (z. B. in einer folgenden Einschaltung von einem oder mehreren Beleuchtungssystemen) wird die MCU entweder:
    1. 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.
    2. 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.
  • Eine beispielhafte Implementierung des Verfahrens kann mit Ausführungsformen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung angewendet werden, zum Beispiel der in 2 gezeigten Ausführungsform. Ein Wandler 116 in der MCU 10 stellt die Versorgungsspannung VS ein. Dies kann durch Umwandeln der Spannung einer externen Quelle oder Batterie, Ausgeben einer ersten Versorgungsspannung VS an die Cluster 29, 30 erfolgen. Die Steuereinheiten 120 empfangen die Versorgungsspannung VS, die wiederum aktiv werden, ebenso wie jeder LED-Strang 27, 31 in den Clustern 29, 30. Die Steuereinheiten 120 können Elemente zur Steuerung der Energieversorgung der LED-Stränge ihrer zugehörigen Cluster einschließen. Diese Energieversorgung kann zum Beispiel durch Stromsteuerung, z. B. mit einem LED-Strang-Treiber 123, in Übereinstimmung mit der erforderlichen Helligkeit erfolgen. Die Spannung Vpin wird an jedem Knoten 103, 104 zwischen jedem LED-Strang 27, 31 jedes Clusters 29, 30 und seiner entsprechenden Steuereinheit 120 gemessen und mit einer voreingestellten erforderlichen Spannung Vr verglichen (die in einer Speichereinheit, in der Steuerung 120 oder in der MCU 10 gespeichert werden kann). Ist das Ergebnis niedriger als Vr oder höher als eine Fehlerspanne über der voreingestellten erforderlichen Spannung Vr, wird ein Signal erzeugt, das Informationen darüber einschließt, ob die Spannung Vpin an dem Knoten 103, 104 zu hoch oder zu niedrig ist. Jede Steuereinheit 120 führt diese Handlung durch. Ablesen, Vergleichen der Spannung und Signalerzeugung können mit einer oder mehreren Lesevorrichtungen und optional integrierten Komparatoren in jeder beliebigen Kombination erfolgen. Zum Beispiel können das Ablesen mit einer Lesevorrichtung 124 und das Vergleichen und die Signalerzeugung mit einer Verarbeitungseinheit 125 oder durch jedes beliebige andere Mittel erfolgen. Diese Konfiguration ist jedoch nicht einschränkend und die Lesevorrichtung und der Komparator können in derselben Einheit integriert sein.
  • Wird mindestens ein Meldesignal erzeugt, wird das Signal der MCU 10 gemeldet, zum Beispiel zwischen einer allgemeinen Kommunikationsschnittstelle 128 in der Steuerung und der Kommunikationsschnittstelle 113 in der MCU 10 über das CAN-Netzwerk. Nach Empfang der Meldung regelt die MCU 10 die erste Versorgungsspannung VS auf eine berichtigte Versorgungsspannung VS. Werden mehrere Meldesignale empfangen, kann die MCU 10 so programmiert werden, dass sie eine Versorgungsspannung VS auswählt, die eine Energieversorgung aller LED-Stränge sicherstellen wird, wodurch folglich sichergestellt wird, dass der optimale Spannungsabfall für mindestens einem LED-Strang bereitgestellt wird, und gleichzeitig ein höherer Spannungsabfall für den Rest der LED-Stränge bereitgestellt wird.
  • Die MCU 10 kann dann den Wert der berichtigten Versorgungsspannung VS und die Konfiguration des Beleuchtungssystems (z. B. Einstellungen des Wandlers, die einen solchen Spannungswert erzielen, welche Systeme energieversorgt werden, und ihre erforderliche Helligkeit) in einem Speicher 11 („Konfigurationsspeicher“) speichern. Die Regelung, Steuerung der Spannungsmessung der Versorgungsspannung VS und andere Handlungen wie Ablesen der Versorgungsspannung VS an dem Ausgang (z. B. über eine Spannungsmesseinheit 14) können mittels einer einzigen Verarbeitungseinheit 112 innerhalb der MCU 10 gesteuert werden. Wird eine gegebene Konfiguration das nächste Mal aktiviert, kann die MCU 10 die zuvor gespeicherte berichtigte Versorgungsspannung VS, die für diese Konfiguration erhalten wurde, als die erste Ausgangsversorgungsspannung VS bereitstellen.
  • Es ist anzumerken, dass im Fall von 2 die Schnittstelle 113 zur Kommunikation mit den Steuereinheiten ebenfalls zur Kommunikation mit einer höherstufigen Verarbeitungseinheit verwendet wird, aber wie in 1 ersichtlich, können alternativ dazu zwei Schnittstellen 15, 13 in der MCU 10 verwendet werden, eine zur Kommunikation mit den Steuereinheiten durch ein sekundäres Netzwerk, die andere zur Kommunikation mit einer zentralen Einheit durch ein primäres Netzwerk. Darüber hinaus könnten manche oder alle Elemente auf jede beliebige Implementierung der vorliegenden Erfindung angewendet und damit kombiniert werden, nicht nur in Fahrzeugen, sondern auch in Industriemaschinen, Haushaltsgeräten usw.
  • Die vorliegende Erfindung kann mit mehreren Strängen mit unterschiedlicher Anzahl und Art von LEDs 26 verwendet werden. Die Granularität des Beleuchtungssystems (z. B. wie viele LEDs pro Strang, wie viele LEDs pro Cluster) wird hauptsächlich bestimmt durch die Ausführung, die optischen Anordnungen, die geforderte Leuchtkraft, das Wärmemanagement, die Lichtfarbe und andere Parameter.
  • 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 120, zum Beispiel einem in der Verarbeitungseinheit 125 der Steuereinheiten eingeschlossenen Speicher, oder in dem Speicher 11 der MCU 10 oder in einer höherstufigen Steuereinheit gespeichert sein. Jeder beliebige oder alle diese Werte können programmierbar sein.
  • Mehrere Kalibrierwerte für den Spannungswandler können auch gespeichert werden, z. B. in dem Konfigurationsspeicher 11 der MCU 10 oder in einem externen Speicher. Sind mehrere Cluster eingeschaltet, kann der höchste Wert der Versorgungsspannung VS verwendet werden.
  • Informationen hinsichtlich der Steuerung und des Status eines Beleuchtungssystems können zum Beispiel über das primäre Netzwerk an die MCU 10 gesendet werden. Zum Beispiel können Kalibrierwerte für die Versorgungsspannung VS für eine Anzahl von Konfigurationen von Beleuchtungssystemen extern programmiert werden. Diese Informationen können an die MCU 10 gesendet werden, welche dementsprechend die erforderliche Versorgungsspannung VS für eine gegebene Konfiguration (über den Wandler) nach dem Einschalten der Beleuchtungssysteme entsprechend der programmierten Konfiguration bereitstellt. Die Ausgangsversorgungsspannung VS kann zum Beispiel durch Berechnung erhalten werden, da die gegebene Lichtquelle und ihre Konfiguration bekannt sind. In anderen Ausführungsformen kann die erste Versorgungsspannung VS durch Verwenden des Kalibrierverfahrens bei einer vorherigen Kalibrierung erhalten werden, wobei folglich die Geschichte (Degradation usw.) der Lichtquellen berücksichtigt wird. Wenn zum Beispiel mehrere Lichtquellen gleichzeitig eingeschaltet werden, wird jener Kalibrierwert verwendet, der zum höchsten Wert der Energieversorgung VS für die Lichtquellen passt. Dies gewährleistet ein anwendungsabhängiges, verbessertes, vorzugsweise optimales Energiemanagement, sodass die Versorgungsspannung einerseits so niedrig wie möglich ist, aber immer noch hoch genug, sodass eine individuelle Strom- oder Spannungsregelung jedes LED-Strangs möglich ist.
  • 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 Vpin = 12 V − 13 V = 9 V
      Figure DE102017116647A1_0001
    • - Verlustleistung an der in der IC wäre dann P = 9 W
  • 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 Vpin = 4 V − 3 V = 1 V .
      Figure DE102017116647A1_0002
    • - Verlustleistung an der in der IC: P = 1 W.
  • Folglich stellt die vorliegende Erfindung eine VS-Berichtigung bereit, die für das Wärmemanagement und Energieeinsparungen vorteilhaft ist.
  • 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 10 vorhanden ist, das anzeigt, dass die Kalibrierung durchgeführt wurde („Konfiguration fertig-Fahne“), kann das Signal von dem Prozessor der MCU möglicherweise zurückgesetzt werden. Diese Neukalibrierungsanweisung kann möglicherweise über das mit der MCU verbundene primäre Netzwerk empfangen werden.
  • 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 10 auslösen und die MCU 10 kann die Steuereinheiten 20, 120 auslösen, um eine Kalibrierung zu starten.
  • Wenn das primäre Netzwerk und das sekundäre Netzwerk identisch sind, kann die Initialisierung möglicherweise parallel von dem höherstufigen System an die MCU 10 und die Steuereinheiten 20, 120 gesendet werden.
  • Die Initialisierung kann möglicherweise von der MCU 10 auch lokal gestartet werden, wenn während eines Diagnosezyklus entweder von der MCU 10 oder von den Steuereinheiten 20, 120 eine Störung der VS-Versorgung erkannt wird, z. B. wird die Spannung an einem gegebenen Stift als zu niedrig diagnostiziert.
  • Bezugszeichenliste
  • MCU 10
    Speicher 11
    MCU-Mikrocontroller 12
    Primäre Kommunikationsschnittstelle 13
    Spannungsmesseinheit 14
    Sekundäre Kommunikationsschnittstelle der MCU 15
    Spannungswandler 16
    Sekundäre Netzwerkleitungen 17
    Primäre Netzwerkleitungen 18
    Steuereinheit 20
    PWM-Antriebseinheit 21
    Schaltelement 22
    Steuerbare Stromquelle 23
    Spannungsmesseinheit 24
    Mikrocontroller 25
    LEDs 26
    LED-Strang 27, 31
    Kommunikationsschnittstelle der Steuerung 28
    LED-Cluster 29, 30
    CAN-High 101
    CAN-Low 102
    Knoten (Stift) 103, 104
    MCU-Verarbeitungseinheit 112
    Kommunikationsschnittstelle 113
    Spannungswandler 116
    Steuereinheit 120
    LED-Strang-Treiber 123
    Lesevorrichtung 124
    Verarbeitungseinheit 125
    Allgemeine Schnittstelle der Steuerung 128
    VS-Einstellung 301, 313, 314
    VS-Bereitstellung für Stränge 302
    Messung Vpin 303
    Vergleich mit Vr 304
    Signalerzeugung 305
    VS-Berichtigung 306
    VS-Speicherung 307, 317
    Meldung NIEDRIG-Signal 308
    Meldung HOCH-Signal 309
    Wahl höchster VS 310
    Bereitstellung Signal „keine Berichtigung“ 311
    Erzeugung Kalibrierung fertig-Signal 312
    Geringfügige VS-Erhöhung 315
    Kalibrierung fertig für einen Cluster 316

Claims (16)

  1. Verfahren zur Kalibrierung einer Versorgungsspannung (VS) für Beleuchtungssysteme, umfassend eine Vielzahl von LED-Strängen (27, 31) aus lichtemittierenden Dioden (LEDs) (26), wobei das Verfahren umfasst: - Einstellen (301, 313, 314) der Versorgungsspannung (VS) auf einen ersten Spannungswert, - Bereitstellen (302) des ersten Spannungswertes für die Vielzahl von LED-Strängen (27, 31) und für Steuereinheiten (20, 120), die mit Clustern (29, 30) von LED-Strängen (27, 31) verbunden sind, wobei jeder Cluster (29, 30) mindestens einen LED-Strang (27, 31) umfasst, - Messen (303) einer Spannung (Vpin) in einer Stiftverbindung zwischen jeder Steuereinheit (20, 120) und ihren jeweiligen verbundenen LED-Strängen (27, 31), und Vergleichen (304) der gemessenen Spannung (Vpin) mit einer voreingestellten Spannung (Vr) für den jeweiligen Strang, und - wenn die gemessene Spannung (Vpin) höher ist als eine vordefinierte Fehlerspannung über der voreingestellten Spannung (Vr), beziehungsweise niedriger als die voreingestellte Spannung (Vr), Erzeugen (305) eines Meldesignals in der entsprechenden Steuereinheit, um einer Master-Steuereinheit (10) zu melden, dass die Versorgungsspannung (VS) hoch, beziehungsweise niedrig ist, - basierend auf dem Meldesignal, Berichtigen (306) des ersten Spannungswertes auf eine berichtigte Versorgungsspannung, und - Speichern (307, 317) mindestens der Einstellung zum Erhalten der berichtigten Versorgungsspannung, für die eine Mindestversorgungsspannung (VS) erhalten wird, wobei die Mindestversorgungsspannung (VS) die kleinste Versorgungsspannung (VS) ist, für die die gemessene Spannung (Vpin) höher ist als die voreingestellte Spannung (Vr) für alle Stränge eines Clusters (29, 30).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend Bereitstellen (312) eines Signals, das anzeigt, dass die Kalibrierung beendet ist, wenn eine Mindestversorgungsspannung (VS) für jeden Cluster (29, 30) gespeichert ist, oder wenn alle Steuereinheiten (20, 120) eine gemessene Spannung (Vpin) erkennen, die höher ist als die voreingestellte Spannung (Vr) für jeden Strang jedes Clusters, und die um weniger als die vordefinierte Fehlerspannung von der voreingestellten Spannung (Vr) für mindestens einen Strang (27, 31) abweicht.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend Durchführen des Verfahrens in vorbestimmten Zeitintervallen.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Einstellen (301, 313, 314) der Versorgungsspannung (VS) auf einen ersten Spannungswert des Weiteren Einstellen (313) der Versorgungsspannung auf einen ersten Spannungswert umfasst, sodass die gemessene Spannung niedriger ist als die erforderliche Spannung Vr für jeden Strang eines Clusters, und wobei Erzeugen (305) eines Meldesignals des Weiteren Erzeugen (305) eines Meldesignals in der entsprechenden Steuereinheit dieses Clusters umfasst, nachdem erkannt wurde, dass die gemessene Spannung niedriger ist als die erforderliche Spannung (Vr) für mindestens einen Strang des Clusters, um einer Master-Steuereinheit (10) zu melden, dass die Versorgungsspannung (VS) niedrig ist, - basierend auf dem Meldesignal, Berichtigen (306) des ersten Spannungswertes auf eine berichtigte Versorgungsspannung mittels der Master-Steuereinheit (10), und - Speichern (307, 317) der Einstellung zum Erhalten der berichtigten Versorgungsspannung, für die die gemessene Spannung (Vpin) in jedem des mindestens einen Strangs dieses Clusters höher ist als die erforderliche Spannung (Vr).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Einstellen (301, 313, 314) der Versorgungsspannung (VS) auf einen ersten Spannungswert des Weiteren Einstellen (314) der Versorgungsspannung auf einen ersten Spannungswert umfasst, sodass die gemessene Spannung höher ist als die erforderliche Spannung Vr für jeden Strang eines Clusters, und wobei Erzeugen (305) eines Meldesignals des Weiteren Erzeugen (305) eines Meldesignals in der entsprechenden Steuereinheit dieses Clusters umfasst, nachdem erkannt wurde, dass die gemessene Spannung niedriger ist als die erforderliche Spannung (Vr) für mindestens einen Strang des Clusters, um einer Master-Steuereinheit (10) zu melden, dass die Versorgungsspannung (VS) hoch ist, - basierend auf dem Meldesignal, Berichtigen (306) des ersten Spannungswertes auf eine berichtigte Versorgungsspannung mittels der Master-Steuereinheit (10), und - nach Erkennen, dass die gemessene Spannung (Vpin) niedriger ist als die erforderliche Spannung, Erhöhen (315) der Versorgungsspannung (VS), bis die gemessene Spannung (Vpin) höher ist als die erforderliche Spannung (Vr), und - Speichern (307, 317) der Einstellung zum Erhalten der berichtigten Versorgungsspannung, für die die gemessene Spannung (Vpin) in jedem des mindestens einen Strangs dieses Clusters höher ist als die erforderliche Spannung (Vr).
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die voreingestellte Spannung (Vr) pro Cluster und/oder Strang (29, 30 und/oder 27, 31) definiert werden kann und/oder in Übereinstimmung mit der Beleuchtungskonfiguration von Clustern und/oder der Anwendung variiert werden kann.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vordefinierte Fehlerspannung in Übereinstimmung mit der Beleuchtungskonfiguration von Clustern und/oder der Anwendung variiert werden kann.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die voreingestellte Spannung (Vr) und/oder die vordefinierte Fehlerspannung programmiert werden können.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend Speichern (307) der Einstellung des Wandlers zum Erhalten des höchsten berichtigten Versorgungsspannungswertes, der von allen Clustern benötigt wird, und weiter umfassend Anpassen der ersten Versorgungsspannung (VS) an den höchsten berichtigten Versorgungsspannungswert nach einem weiteren Einschalten zum Antreiben der LEDs der Beleuchtungssysteme.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend Speichern (317) jeder der Einstellungen des Spannungswandlers zum Bereitstellen berichtigter Versorgungsspannungswerte, die von jedem Cluster benötigt werden, und weiter umfassend Anpassen der Versorgungsspannung (VS) in Übereinstimmung mit dem höchsten berichtigten Versorgungsspannungswert, der von allen Clustern benötigt wird, nach einem weiteren Einschalten dieser Cluster, um die voreingestellte Spannung (Vr) zur Energieversorgung mindestens jedes LED-Strangs jedes der Cluster zu erreichen.
  11. System zur Energieversorgung einer Vielzahl von Clustern (29, 30), die mindestens einen LED-Strang (27, 31) umfassen, wobei das System eine Master-Steuereinheit (10) umfasst, die einen Spannungswandler (16, 116) zum Bereitstellen einer Ausgangsversorgungsspannung (VS) und mindestens eine Schnittstelle (13, 15; 113) zur Kommunikation mit einer Vielzahl von Steuereinheiten (20, 120) umfasst, wobei das System des Weiteren mindestens eine Steuereinheit (20, 120) zur Energieversorgung mindestens jedes LED-Clusters (29, 30) umfasst, wobei jede Steuereinheit (20, 120) umfasst: - mindestens eine LED-Antriebseinheit (20, 21, 23) pro LED-Strang (27, 31) in dem Cluster (29), - eine Spannungslesevorrichtung (24, 124) zum Ablesen der Spannung (Vpin) an einem Knoten zwischen der Steuereinheit (20, 120) und jedem LED-Strang (27, 31), - einen Spannungskomparator zum Vergleichen der gemessenen Spannung (Vpin) mit einer voreingestellten Spannung (Vr) für diesen Strang, - einen Signalgenerator zum Erzeugen eines ersten Signals, falls die gemessene Spannung (Vpin) eine vordefinierte Fehlerspannung über der voreingestellten Spannung (Vr) übersteigt, oder eines zweiten Signals, falls die gemessene Spannung (Vpin) die voreingestellte Spannung (Vr) nicht erreicht, - Übertragungsmittel (28, 128) zum Senden mindestens eines ersten oder zweiten erzeugten Signals an die Master-Steuereinheit (10), wobei die Master-Steuereinheit (10) des Weiteren Mittel zum Berichtigen der Ausgangsversorgungsspannung (VS) in Übereinstimmung mit den Signalen umfasst, die in jeder der Steuereinheiten (20, 120) erzeugt werden.
  12. System nach Anspruch 11, wobei jede Steuereinheit (20, 120) in einer einzigen integrierten Schaltung integriert ist.
  13. System nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Master-Steuereinheit (10) des Weiteren einen Konfigurationsspeicher (11) zum Speichern einer Vielzahl von Einstellungen mindestens des Spannungswandlers zum Erhalten berichtigter Versorgungsspannungen (VS) sowie eine Clusterbeleuchtungskonfiguration, für die der Wert erhalten wurde, umfasst.
  14. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei ein sekundäres LIN-Netzwerk zwischen den Steuereinheiten (20, 120) und der Master-Steuereinheit (10) bereitgestellt ist, getrennt von einem primären Netzwerk zum Verbinden der Master-Steuereinheit (10) mit einem höherstufigen System.
  15. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei ein CAN-Netzwerk zwischen den Steuereinheiten (20, 120) und der Master-Steuereinheit (10) bereitgestellt ist, um eine direkte Verbindung mit einem höherstufigen System bereitzustellen.
  16. System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Steuereinheit (20, 120) des Weiteren eine Verarbeitungseinheit (25, 125) zum Steuern der LED-Antriebseinheiten (20, 21, 23), zum Erhalten der gemessenen Spannungen (Vpin) von der Spannungslesevorrichtung (24, 124) und Vergleichen von diesen mit den voreingestellten Spannungen (Vr) und zum Erzeugen von Meldesignalen umfasst.
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