用于机动车的照明装置和照明系统以及用于运行机动车照明系统的方法与流程

本发明涉及一种用于机动车的照明装置和一种用于机动车的照明系统以及一种相应的用于运行照明系统的方法，它们能够实现节省空间的布置结构以及照明装置的可靠且扩展的运行。

背景技术：

由现有技术已知在机动车中具有多色led单元(led＝“lightemittingdiode(发光二极管)”)的照明装置。这些led单元通常包括多个单色led并且通常由led驱动器控制，以改变所希望的亮度和色坐标(即混合色)。为此，使用具有微处理器的模块，该模块一方面承担与机动车数据总线通信并且另一方面驱动各led单元，通常通过pwm输出端(pwm＝“puls-widthmodulation(脉冲宽度调制)”)进行驱动。作为机动车数据总线在此经常使用所谓的lin总线(lin＝“localinterconnectnetwork(本地互连网络)”)。

一些多色led单元具有集成电路，该集成电路与通过数据流控制的单色led一起安装在一个壳体中。在此，在具有多色led单元的照明装置中对于运行各个led单元所需的参数化装置存储在中央处理模块中。

文献wo2014/067830a1公开了一种用于借助于查找表而温度校正地控制led的方法和装置。在此，对于每个可通过led模块实现的目标色坐标而言，在由多个led通道组成的led模块中设置有一个查找表，每个led通道根据温度的工作电流存储在所述查找表中。

技术实现要素：

本发明的任务是，提供一种用于机动车的照明装置和一种用于机动车的照明系统以及一种相应的用于运行照明装置的方法，它们能够实现节省空间的布置结构以及能够对照明装置的可靠且扩展的运行做出贡献。

所述任务通过独立权利要求的特征来解决。在各从属权利要求中给出有利的实施方案。

根据本发明的第一方面，用于机动车的照明装置包括处理模块，该处理模块构造用于接收、处理并且发送机动车数据总线的信号。所述照明装置还包括led单元，该led单元构造用于在按照运行的状态下发射具有光，所述光具有能调设的亮度和预定的色坐标，其中，led单元具有微控制器和多个led，并且，该微控制器和这些led被该led单元的壳体包围。所述led单元还构造成与处理模块双向地通信，从而借助于led单元和处理模块能求取所述led单元的、对于该led单元的功能性具有代表性的当前状态值。

借助于所描述的照明装置可实现节省空间的照明功能，以便例如照明在机动车中或在机动车上的一个区段，并且所描述的构型还能够实现调取led单元的当前状态值，其方式为led单元与处理模块在信号技术上通信，从而led单元在其功能性方面能够被监控。该led单元实现如下半导体元件，该半导体元件在发射的运行中在存在电压或电流时射出预定颜色的光。

此外，所述led单元可基于所描述的构型和通信能力被用于提供关于状态的信息，其方式为所述led单元连续地、在预先给定的时间间隔内或基于处理模块的询问将对于功能性具有代表性的状态信号发送给所述信息。例如，这些状态信号包括关于电流/电压特性曲线的数据或工作小时的数量，从而能够推断使用寿命。因此，所描述的具有led单元的照明装置能够实现读取当前运行数据，从而为可靠的并且受控制的运行做出贡献。

例如由于所调取的或所求取的电压特性曲线(该电压特性曲线能够推得所检查的led的亮度低于预先给定的阈值)，能够提高所述led的通电，以便将所述led的亮度提高直到预先给定的公差范围内。此外，例如由于所求取的led的工作时间(该工作时间在不久的将来超过led的预计使用寿命)，可输出通知关于led或所属led单元的所述状态的信息并且建议更换所述led。

基于所描述的照明装置的构型和相应led单元的双向通信能力，可在任何时间提取相应led单元的数据，这些数据尤其是能够对保持预先给定或改进所谓的asil标准(asil＝“automotivesafetyintegritylevel(汽车安全完整性等级)”)做出贡献。所述标准目的在于确保预先给定的基本安全水平。以这种方式，例如可监控机动车档位显示器上的led的可靠性，所述档位显示器对于机动车的受控制的且安全的运行能够可靠地给出关于例如是设置前进挡“d”还是倒挡“r”的消息。

借助于管理模块可在相应的led中询问是否存在发射光的运行状态以及因此是否检查led的功能。以这种方式，任意单独的led单元可有针对性地受操控并且询问当前状态值，其中，用于运行和操控led单元的同一界面也被用于诊断。这能够通过如下方式实现，即每个led单元具有本身设置在壳体中的微控制器并且是能数字操控的并且相应地对此不需要借助于供电的操控。基于双向的通信能力，能够用于照明的led单元还可被用于能够实现led单元数据的可回读性，这些数据包含关于led单元功能的信息。

所述照明装置设置用于机动车、如轿车并且必要时也用于载重汽车。优选地，所述照明装置具有多个led单元，这些led单元分别包括一个微控制器以及多个led，它们分别集成在各自led单元的一个共同的壳体中。因此，各个led单元实现如下半导体元件，该半导体元件由于内部的微控制器也可被称作“智能”led。

优选地，所述相应的led单元衔接到内部数据总线(也就是说在照明装置内部的数据总线)上，该数据总线又与处理模块耦合。借助于所述处理模块可接收、处理并且发送信号。这些信号例如包括机动车数据总线的外部控制指令，这些外部控制指令借助于处理模块能够被转换成内部控制指令并且被给定到内部数据总线上，以便调设一个或多个led单元的亮度和色坐标。所述内部数据总线例如可以是spi数据总线(spi＝“serialperipheralinterface(串行外围接口)”)或必要时也可以是另一种数据总线，例如差分数据总线，该数据总线将数字数据通过两个导线之间的电压差编码。机动车数据总线例如可以是lin总线(lin＝“localinterconnectnetwork(本地互连网络)”)亦或can总线(can＝“controllerareanetwork(控制器局域网络)”)。

所述一个或多个led单元各自在其亮度(也就是说光强度)方面能被调设并且发射具有预定的色坐标的光。术语“色坐标”说明所发射的光的色彩并且能以单色或混合色的形式实现，其由相应的led单元产生。色坐标例如可表示为颜色图中的坐标、尤其是cie标准色度系统(cie＝“commissioninternationaledel'éclairage”国际照明委员会)的颜色图中的坐标。

例如，led单元可具有多个led，这些led相应发射蓝光或不同颜色或者说波长的光。在后一种情况下，led单元实现具有可调设色坐标的多色led单元。相应的led单元作为单独的半导体元件具有优选至少三个不同颜色的单色led，这些led与led单元的微控制器一起被安装在一个共同的半导体元件壳体中。这样的半导体元件的结构基于电子的半导体特性能够实现预先给定的光发射并且还能够被用于求取相应led单元的状态值，该状态值能够被提供给处理模块和/或微控制器。可以不仅在发射光的运行期间而且独立于这样的运行地实施这样求取led或led单元的状态值。

因此，所描述的照明装置具有多个功能，这些功能分别集成在led单元的一个半导体壳体中，使得具有处理模块的led单元所需要的线缆敷设或者说布线可被减少，并且所述处理模块作为操控控制器可被设计得更小。以这种方式能够实现照明装置的节省空间的结构，该结构可有利地影响在机动车中或在机动车上可能的安装位置。这样的结构空间优点尤其是在具有大数量的led单元的照明装置中呈现。

根据所述照明装置的一种扩展方案，所述微控制器和处理模块构造用于相互双向地通信。所述处理模块尤其是设计用于与led单元或与微控制器在信号技术上通信并且求取当前状态值。这种通信包括接收和发送数据并且可直接在相应的能够用于通信的部件之间进行。

根据所述照明装置的一种扩展方案，所述led单元构造成多色led单元，并且这些led各自构造成单色led。根据所述照明装置的另一种扩展方案，所述led单元包括rgb-led单元和/或rgbw-led单元。rgb-led单元以本身已知的方式包括红色、绿色、和蓝色的单色led，并且rgbw-led单元除了红色、绿色和蓝色led之外还包括白光led。

根据所述照明装置的一种扩展方案，所述led单元包括光传感器，该光传感器构造用于测量在led单元上的当前亮度值并且与处理模块双向地通信，从而借助于光传感器和处理模块可调取或可求取在led单元上的当前亮度值。以这种方式可在任何时间独立于相应led的操控和运行地求取和调取在相应led单元的位置处的当前亮度值，该亮度值尤其是可包含关于环境光亮度的信息。

根据所述照明装置的一种扩展方案，所述led单元包括温度传感器，该温度传感器构造用于测量在led单元上的当前温度值并且与处理模块双向地通信，从而借助于温度传感器和处理模块可调取或可求取在led单元上的当前温度值。借助于所述温度传感器能够提取led单元的其它数据，这些数据能够对照明装置的可靠且扩展的运行做出贡献。

根据照明装置或相应led单元所描述的构型，处理模块作为操控模块可实施得更小，从而进一步有助于清楚的并且节省空间的结构。此外，借助于多个在安装的状态下设置在机动车中和/或机动车上的led单元可求取与机动车的车辆集体的关系并且获得关于相应构造的led单元的状态值和局部特性的信息。这样的数据提取实现即使在此期间不再有电压也能够实现取回数据。在这种情况下，然后例如调取led单元的之前的实际状态。

根据本发明的另一个方面，用于机动车的照明系统包括前文所述照明装置的至少一种实施方案以及所述机动车。所述照明装置尤其是设置和安装在机动车中或机动车上并且构成内部空间照明器和/或外部照明器。机动车也可具有所描述的照明装置的多种实施方案，其中例如一个照明装置设置在机动车中并且另一个照明装置设置在机动车上并且实现相应的照明功能。由此，可产生所响应的具有均一外观的光效应。此外，所述照明装置能够实现也与led的工作状态以及必要时激活的照明功能无关地调取在相应led单元上的当前状态值。由于照明系统包括前文所述照明装置的至少一个实施方案，所述照明装置的全部特征和特性也对于该照明系统来说被公开，并且反之亦然。

根据本发明的另一个方面，用于运行前文所述的用于机动车的照明系统的一种构型的方法包括：接收led单元的、对于led单元的功能性具有代表性的状态信号。所述方法还包括根据所接收的led单元的状态信号求取led单元的当前状态值，并且根据所求取的led单元的状态值控制机动车的功能。

所述方法能够实现调取照明系统或照明装置的相应led单元的当前状态值，从而例如能够求取关于电流或电压特性曲线的信息或关于单个led或相应led单元的运行小时数量的信息。控制机动车的功能可包括照明装置的led单元或照明功能的运行，但所述方法也能够实现控制与在led单元的发射光运行之外所求取的状态值有关的功能。

借助于led单元所提取的数据由处理模块收集并且分析或提供用于之后的处理。所求取的状态值例如可存储在机动车的数据库中或外部数据库中并且存储用于其它的分析处理，以便例如能够求取亮度变化过程。所求取的状态值也可被用于例如适配照明装置的照明功能或提供输出关于所求取的状态值的信息。

这样提供的输出例如可借助于为此能够输出的信号而通知机动车驾驶员：led或led单元的功能受到限制并且未给出。此外，由于所求取的包含关于不起作用的或错误作用的led单元的数据的状态值可引起停用机动车的功能。例如求取到在档位显示器上的led单元不起作用，从而停止机动车的运行或要求至少一个单独释放。

附图说明

下文借助示意性的附图详细阐述本发明的各实施例。在附图中：

图1示出用于机动车的照明装置的一种实施例的示意性俯视图，

图2示出用于机动车的照明装置的一种实施例的示意性示图，

图3示出根据图2的照明装置的led单元的一种实施例的详细视图。

具体实施方式

相同结构或功能的元件在附图中全面地利用相同的附图标记来标记。出于清楚的原因必要时并不是所有示出的元件在全部附图中用所属的附图标记来标记。

图1示意性地以俯视图图解一种照明系统110，该照明系统包括机动车100以及具有多个led单元3的照明装置10。所述led单元3分别与一个内部数据总线2耦合，该数据总线将led单元3又与处理模块1耦合。所述处理模块1又与机动车数据总线6耦合。

如借助后续的附图2和图3详细阐述的，照明装置10或照明系统110能够实现节省空间的照明功能，以便例如照明在机动车中或在机动车上的一个区段，并且此外求取在相应led单元3的位置处的当前亮度值。

图2示意性地示出照明装置10的一种实施方式，该照明装置例如像在图1中图解的那样在机动车100中形成内部照明器。替代地，照明装置10可作为外部照明器设置在机动车100上，或照明系统110包括多个照明装置10，这些照明装置安装在机动车100中和/或机动车上。

照明装置10作为照明器件具有多个设置在带上的多色led单元3。这些多色led单元(接下来也简称为led单元3)分别实现一个单独的具有多个单色led301-304以及一个微控制器4的半导体元件。单色led301-304和微控制器4由各自led单元3的壳体7包围。在照明装置10的一种实施方式中，这些部件与传感器8(参见图3)一起集成在半导体元件的壳体7中，该半导体元件例如构造成光传感器，以便能够求取在led单元3处的当前亮度值。替代地或附加地，所述传感器8构造成温度传感器，从而能够求取在led单元3的位置处的当前温度值。

例如单色led301构造成红色led，单色led302构造成绿色led，单色led303构造成蓝色led，并且单色led304构造成白色led。在此，所述颜色说明关于由相应的led发射的光的颜色或者说波长或波长范围。通过这些带状设置的led单元3可实现非常高的封装密度(根据壳体形状例如为144至367个led/m)，从而借助于照明装置10可实现节省空间的结构。

各个led单元3通过比特流形式的数字的数据流被控制，该数据流借助于照明装置10的内部数据总线2被供应给各个led单元3。所述内部数据总线2包括用于时钟的线路cl和用于比特流的线路dl。

在内部数据总线2上的信号来自处理模块1，该处理模块耦合到机动车100的机动车数据总线6上。处理模块1包括lin收发器101以及微处理器102，lin收发器从机动车数据总线6获取用于操控led单元3的相应的数字信号，微处理器将所获取的信号转换成内部数据总线2的数据线dl上相应的数据信号。在机动车数据总线6上传输的信号在此包括被确定用于照明装置10的并且规定要为照明装置10调设的光图案的信号。

这些信号又来自机动车100的控制装置，所述控制装置例如基于驾驶员的输入规定要生成的光图案并且作为相应信号输出到机动车数据总线6上。通过处理模块1识别：是否根据机动车数据总线6上的当前信号而设置光图案用于照明装置。如果是这种情况，则借助微处理器102将该信号转换成用于内部数据总线2的相应信号。

机动车数据总线6例如可以是lin总线(lin＝“localinterconnectnetwork(本地互连网络)”)。内部数据总线2例如可以是spi总线(spi＝“serialperipheralinterface(串行外围接口)”)。在此优选地，用于内部数据总线2的信号由微处理器102借助spi软件生成。spi软件构成程序库，借助该程序库可将微处理器102的任意空闲引脚用于向spi总线输出信号。但是，替代地，也可使用spi硬件。在此，设置专用的spi引脚以用于向spi总线输出信号。使用spi软件是有利的，因为可在内部数据总线2中设置多个线路dl和cl用于操控较大数量的led单元3。作为spi总线的替代方案，内部数据总线2也可设计为差分数据总线或任何其它数据总线。差分数据总线的特点在于其对关于两个线路之间的电压差的数字数据进行编码。

在根据图2的实施方式中，除了线路cl和dl之外还设有两个电线l1和l2，这两个电线衔接到直流电压源5上。基于通过数据线dl接收的比特流对供应给各个led301-304的电流进行脉冲宽度调制(pwm)，以便由此根据数据线dl上的比特流控制各led301-304。

在图3中详细地图解根据图1和图2的一个单个led单元3的结构。在此，led单元3的所示出的部件集成在一个单独的半导体元件中。内部数据总线2的信号通过led单元3的通信接口com接收。时钟线cl的时钟信号被传输到下面进一步描述的微处理器401上，而数据线dl的数据流在通信接口com中解码后被给定到8位-移位寄存器sr0-sr4上。在此，由移位寄存器sr0输出的值表示所希望的led单元3的总亮度，而通过移位寄存器sr1至sr4的值输出各个单色led301-304的颜色分量，以用于产生所希望的混合色。尤其是通过移位寄存器sr1输出发射红色led301的颜色分量，通过移位寄存器sr2输出发射绿色led302的颜色分量，通过移位寄存器sr3输出发射蓝色led303的颜色分量，并且通过移位寄存器sr4输出发射白光led304的颜色分量。

各个移位寄存器的值被传送给微控制器4，该微控制器包括逻辑装置或者说微处理器401以及所配设的非易失性的eeprom存储器402。在所述存储器402中尤其是可以存储有校准数据，这些校准数据源于led单元3的校准过程并且对于led单元3的预先给定标准温度值规定要如何调设各个单色led的工作电流，以实现源自移位寄存器sr0的总亮度值以及根据各移位寄存器sr1至sr4的值的颜色混合(即与其相关的色坐标)。

微处理器401采用存储在存储器402中的值并且能够借助于传感器8接收当前亮度值和/或温度值，所述传感器集成在led单元3的半导体元件中。基于led单元3或微控制器4与处理模块1的双向通信能力，可连续地在预先给定的时间间隔内或从处理模块1方面询问求取led单元3的当前状态值，该当前状态值可给出关于led单元3的功能的信息。借助于处理模块1可有针对性地操控各个led单元3并且能够调取当前状态值。

在微处理器401中例如存储有温度和/或亮度算法，该温度和/或亮度算法在访问存储器402的情况下确定用于上述标准温度值的相应工作电流，并且在来自传感器8的当前温度和/或亮度值与标准温度值有偏差的情况下所述工作电流合适地被校正。

以这种方式，所希望的亮度和预先给定的色坐标可根据移位寄存器sr0-sr4中的值受控制地适配于环境光的亮度，以便借助于照明装置10获得所提到的或希望的光图案。因此，在微处理器401的温度和/或亮度算法中考虑如下事实：在led单元3的位置处的温度和/或亮度可能对外观有影响，从而为了达到所希望的亮度和所希望的色坐标可实施与温度和/或亮度有关的校正。

传感器8构造用于借助于通信接口com与处理模块1通信。这种通信包括接收和发送相应部件的信号或数据。例如，处理模块1在预先给定的时间间隔内在传感器8中询问当前温度和/或亮度值，使得传感器8测量温度和/或亮度并且提供用于处理模块1的测量信号。替代地或附加地，处理模块1与传感器8之间的通信可借助于相应led单元3的微控制器401进行，该微控制器与处理模块1以及与传感器8在信号技术上耦合并且能够实现在这两个部件之间的双向通信。

各个led301-304的工作电流通过电压调节器re提供，电压调节器从在图2中所示的电压源5获得正电压vdd和负电压vss。微处理器401还产生用于相应振荡器的时钟，该时钟被供应给pwm发生器g1-g4。在发生器g1至g4中通过脉宽调制产生各个led301-304的工作电流。工作电流的来自用于温度补偿和/或亮度补偿的算法的值由微处理器401给定到各个发生器g1-g4上。发生器g1借助于脉宽调制产生发射红色led301的电流，发生器g2产生发射绿色led302的电流，发生器g3产生发射蓝色led303的电流，并且发生器g4产生发射白色led304的电流。通过由各个发生器生成的pwm信号(其经由电流输出端co到达单色led301-304)，然后根据经由内部数据总线2到达led单元3的信号为led单元3调设具有所希望亮度和所希望色坐标的相应光。

借助于所描述的照明装置10以及照明系统110可有益地控制发射光的运行以及机动车100的其它功能。例如，除了照明功能之外可输出关于所求取的状态值的信息，从而对照明装置10和机动车100的可靠且安全的运行做出贡献。

附图标记列表

1处理模块

10照明装置

100机动车

101lin收发器

102微处理器

110照明系统

2内部数据总线

3多色led单元

301-304单色led

4微控制器

401微处理器

402eeprom

5电压源

6机动车数据总线

7led单元壳体

8传感器

cl用于时钟信号的线

co电流输出端

com通信接口

dl数据线

g1-g4pwm发生器

l1-l2电源线

os振荡器

re电压调节器

sr0-sr4移位寄存器

vdd、vss电压