专利名称：环境发光二极管照明系统的制作方法
技术领域：
本发明实施例总体涉及一种在车辆中的环境发光二极管(LED)系统。
背景技术：
现有的汽车环境照明系统包括电连接到多个LED照明模块的中央控制 器。LED照明模块可位于车辆的不同区域。这些区域可以与车辆的不同内部 和/或外部位置相应。每个LED照明模块可包括三个或四个不同的彩色LED。 这些彩色LED包括红色、绿色和蓝色(RGB )。在有些情况中，可与RGB LED 一起实J见白色LED。
中央控制器包括用于驱动彩色LED的多个输出驱动器。输出驱动器可产 生脉宽调制(PWM)信号，并按不同的占空比驱动彩色LED以产生不同颜 色和强度。例如，中央控制器可使用相同的PWM占空比驱动红色、绿色和 蓝色LED以产生白光。在另一示例中，可通过4^不同的PWM占空比驱动红 色和蓝色LED中的每个来获得紫色。如上描述，有些LED配置可包括专用 的白色LED,而不是按相似的占空比驱动红色、绿色和蓝色LED阵列 (arrangement)以产生白色。当前的汽车环境照明系统通常将单根电线连接 在位于中央控制器中的每个输出驱动器与位于照明模块中的每个彩色LED之 间。接地电路或回路通常连接在中央控制器与位于车辆的特定区域的所有 LED照明模块之间。这样，每个LED照明模块可通过4个或5个电路连接到 中央控制器。系统的成本受到电线(例如，切割线头(cutlead))的成本的影 响，并且需要任何这些接线来电连接到切割线头。
通常，由于制造公差会引起彩色LED的颜色和强度变化。这种颜色和强 度的变化对于人眼是可视的。为了帮助减小这种变化，LED制造商可将生产 的LED划分为颜色、强度、正向电压等级(bin)。由于成本因素，汽车环境 应用中所需的大体积LED通常阻止从相同等级组合中订购所有LED的选择。 对RGB LED被封装为单个LED部件的三色LED来说，这种情况尤为明显。 对RGB LED的组合颜色/强度等级的总数通常是数千个(例如，每个三色LED
4可具有15个不同的强度等级和4个或更多个颜色等级，从而导致多个颜色/ 强度组合)。
常用的替代是从产生合理地可接受的颜色和强度的光的有限数量的等级 中使用LED。这种替代可以对很多颜色很好地工作，但是可能对白色(或其 它特征(signature)颜色)可能具有更高的难度。因为即使很小的变化人眼也 很容易看到，所以白色和其它特征颜色可能是难以使用RGB LED制造的颜 色。这种问题的一般解决方法是如上所述将白色(或其它特征颜色)LED添 加到每个照明模块。白色LED通常产生一致的、高品质的白光。缺点是白色 LED对系统增加系统成本。考虑到各种环境照明方案逐渐普及，校正LED变 化的努力得到更多车辆制造商的关注。
发明内容
在至少一个实施例中，提供了一种车辆中的环境照明系统。所述系统包 括照明模块和中央控制器。照明模块被配置为电连接到车辆并驱动至少 一个 一个发光二极管(LED)阵列以显示期望的环境颜色和强度。中央控制器被 配置为通过数据通信总线将点名命令发送到照明模块以确定照明模块是否电 连接到车辆。
图l描述了根据本发明实施例的环境照明系统；
图2描述了根据本发明另 一实施例的环境照明系统。
具体实施例方式
根据需要，在此公开了本发明的详细实施例；但是，应该理解，公开的 实施例仅是本发明的示例，本发明可以以不同和可选的形式实现。附图不足 以限定范围；有些特征可被夸大或缩小以示出具体部件的细节。因此，在此 公开的具体的结构和功能细节不应解释为限制，而仅应解释为用于权利要求 的代表性基础和/或教导本领域技术人员以不同方式实施本发明的代表性基 础。
在图1和图2中阐述的本发明的实施例通常示出和描述了多个控制器(或 模块)，或用于车辆的环境LED照明系统的基于电气的其它这类部件。各种控制器和基于电气的部件以及提供给所述各种控制器和基于电气的部件的每 个的功能的所述描述并不意图限于仅包括在此的示出和描述。虽然特定标记 可分配给公开的各种控制器和/或电气部件，但所述标记没有试图限制控制器 和/或电气部件的操作的范围。基于期望或试图在车辆中实施的特定种类的电 气结构，控制器和/或模块可以以任何形式互相结合和/或分开。
现在将参照图1示出根据本发明实施例的车辆的环境照明系统10。所述
系统10包括中央控制器12和多个照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n。照 明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n位于车辆中的不同区域la-ln、 2a-2n和 Aa-An。 la-ln、 2a-2n和Aa-An中的一个或多个区域可位于车辆的内部或外 部。这些区域可以与中央控制台、仪表盘、和/或车门的内部相应。所述区域 可包括环境灯能够位于的车辆的任何部分。照明才莫块14a-14n可位于区域 la-ln中，照明模块16a-16n可位于区域2a-2n中，照明模块18a-18n可位于 区域Aa-An中。中央控制器12包括控制电路19和一个或多个总线接口 20a、 22a和24a。控制电路19可包括微控制器、专用集成电路(ASIC )或公知的 电控制功能或特点的其它电路。
照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n分别包括控制电路26a-26n、28a-28n 和30a-30n。控制电路26a-26n、 28a-28n和30a-30n分别包括总线接口 20b-20n、 22b-22n和24b-24n。通常，总线接口可通过通常适用于实现车辆中的控制器 和/或在车辆中的模块之间的数据通信的本地内联网(LIN)或其它数据通信 总线，实现中央控制器12与照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n之间的双 向数据通信。可基于特定实施方式的期望的标准，改变实施的数据通信数据 总线的特定种类。总线接口 20a电连接到总线接口 20b至20n以实现中央控 制器12与区域la-ln中的照明模块14a-14n之间的数据通信。以相似的方式， 总线接口 22a电连接到总线接口 22b-22n以实现中央控制器12与区域2a-2n 中的照明模块16a-16n之间的数据通信。同样地，总线接口 24a电连接到总 线接口 24b-24n以实现中央控制器12与区域Aa-An中的照明模块18a-18n之 间的数据通信。
照明才莫块14a-14n、 16a-16n和18a-18n分别包4舌LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n。 LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n可包括至少一个 LED。在一个示例中，LED阵列32a-32n、 34a-34n可包括三个或四个LED阵 列。如上所述，可控制红色、蓝色和绿色LED阵列以提供白光或，可添加专用白色LED以^是供白色。
中央控制器12可分别提供用于位于区域la-ln、 2a-2n和Aa-An中的照 明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n的电源连接(例如，电源)。通常，期望 中央控制器12产生的电源可包括用于调节电源并将调节的电源提供给照明 模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n的电源调节电路(未示出)。开关38可位 于仪表板周围(或在仪表板的消息中心中)和/或在车辆中的其它位置，用于 与中央控制器12进行电气通信以允许车辆中的用户选择期望的环境照明颜 色和强度。
在操作中，用户可通过开关38选择期望的颜色和强度。开关38将照明 控制信号发送给中央控制器12,该照明控制信号通常表示对任何特定区域 la-ln、 2a-2n和Aa-An的期望的颜色和强度。开关38可实现为通过数据通信 总线将数字数据发送到中央控制器12的基于硬线的模拟/数字开关或通过用 户结构装置可选择的触摸屏开关。如果开关38连接到车辆中的另外的控制器 (例如，不是中央控制器12),则该控制器可通过通信总线将期望的颜色和 强度从开关38发送到中央控制器12。控制电路19产生表示用户选择的期望 的颜色和强度的照明控制信号并通过总线接口 20a、 22a和24a中的任意一个 或多个将照明控制信号发送到总线接口 20b-20n、 22b-22n和24b-24n中的任 意一个或多个。
照明控制信号是时间编码(time coded)的数字数据的形式。控制电路 19可包括一个或多个电流驱动器。在一个示例中，控制电路19可包括多达 三个的电流驱动器(未示出)，这些电流驱动器中的每个可操作地连接到总线 接口 20a、 22a和24a以接收和解码时间编码的数字数据的。时间编码的数字 数据通常包括使用时间作为参考的电压/电流电平，从而控制电路26a-26n、 28a-28n和30a-30n使用所述时间确定何时对数字数据进行采样以从信号提取 数据。时间编码的数字数据通常被认为是异步数据，其中，时钟信号不包括 在时间编码的数字数据中。在这种情况下，控制电路26a-26n、 28a-28n和 30a-30n可将时间编码的数字数据的第一下降沿用作关于何时可读取数据以 提取数据的时间参考(或采样点)。关于对时间编码的数字数据进行解码而被 识别的这种第一下降沿(或采样点)可使控制电路19和控制电路26a-26n、 28a-28n和30a-30n彼此了解并使用相同的波特率。
照明控制信号通常对应于用户对特定区域la-ln、 2a-2n和Aa-An选择的期望的颜色和强度，并且照明控制信号从总线接口 20a、 22a和24a中的任意 一个或多个发送。
总线接口20b-20n、 22b-22n和/或24b-24n接收照明控制信号，从而控制 电路26a-26n、 28a-28n和/或30a-30n对照明控制信号进行解码并通过基于脉 宽调制(PWM )的信号驱动LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n以获得期 望的颜色和强度。此外，控制电路26a-26n、 28a-28n和/或30a-30n可包括可 编程电流源以通过电流值驱动LED阵列。
现在参照图2,示出了根据本发明另 一实施例的车辆的环境照明系统50。 LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n中的每个可包括至少一个LED阵列。 例如，区域la-ln、 2a-2n和Aa-An的LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n 中的每一个可包括3个LED阵列(例如，红色、绿色和蓝色)或4个LED 阵列(例如，红色、绿色、蓝色和白色)。可基于特定实施方式的期望的标准 来改变实现的LED阵列的具体数量。控制电路26a-26n、 28a-28n和30a-30n 通常分别包括存储器(或EEPROM) 40a-40n、 42a-42n和44a-44n。可利用存 储器40a-40n、 42a-42n和44a-44n存储与在LED阵列32a-32n、 34a-34n和 36a-36n中产生期望的均匀颜色相关的具体(或特定)PWM占空比值(或电 流值)。如上所述，由于变化，即使LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n 中的每一个可包括RGB LED阵列，LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n 也可产生相互不同的颜色。例如，如果控制LED阵列32a-32n、 34a-34n和 36a-36n以产生特定强度的红色，则由于LED等级中内在的变化，用户可看 见不同深浅和强度的红色。这种条件可呈现不均匀的红色显示。为了补偿这 种情况，可测量用于LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n中的每一个的色 度坐标。当照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n制造为测量从LED阵列 32a-32n、 34a-34n和36a-36n输出的光的色度坐标时，可使用色度仪(或光谱 辐射计)。如果对于特定颜色测量的色度坐标不正确，则可通过按特定的PWM 占空比或特定的电流值驱动LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n来调整强 度以获得期望的均匀光输出(例如，按不同的(或相似的)PWM值或电流值 驱动LED阵列以获得期望的均匀颜色输出)。在制造相应的调节颜色和强度 的照明才莫块14a-14n、 16a-16n和18a-18n时确定的特定的PWM占空比(或 特定的电流值)可对于每个期望的颜色和强度存储在存储器40a-40n、 42a-42n 和44a-44n中。
8如果控制电路26a-26n、 28a-28n和30a-30n以特定的电流值和/或PWM 值驱动LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n并且用户期望将LED阵列 32a-32n、 34a-34n和36a-36n变暗，则可使用线性开关(未示出)使电流值斜 降，从而不需要LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n中的任何颜色转移而 使颜色均匀地变暗。如果控制电路26a-26n、28a-28n和30a-30n以特定的PWM 值驱动LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n并且用户期望将LED阵列 32a-32n、 34a隱34n和36a-36n变暗，则用于将LED阵列32a-32n、 34a-34n和 36a-36n变暗的开关可使PWM占空比斜降。但是，在使特定值的PWM占空 比斜降的处理中，随着使PWM占空比从特定的PWM值斜降到0,在LED 阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n中可出现明显的颜色转移。
存储器40a-40n、 42a-42n和44a-44n以及特定PWM值(或特定电流值) 的使用可便于使用低价位的LED阵列。如上所述，LED阵列32a-32n、 34a-34n 和36a-36n可仅包括RGB。由于存储器40a-40n、 42a-42n和44a-44n能够存 储帮助获取期望的均匀颜色的特定PWM占空比值(或特定电流值)，所以照 明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n能够存储特定的PWM占空比值(或电 流值)以相应地组合LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n，从而提供期望 的均匀白色。
在车辆组装期间，系统50可采用点名(roll call)处理以解决与在车辆 中连接照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n相关的制造问题。点名处理可 识别在车辆组装期间在车辆组装车间的操作者是否将所有照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n连接到用于特定车辆的正确的接线。例如，在车辆在组装 车间的发动期间以及当车辆进行下线检测时，中央控制器12可通过总线接口 20a、 22a和24a将点名命令发布到总线接口 20b-20n、 22b-22n和24b-24n， 以请求照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n将点名响应消息回传给中央控 制器12。点名响应消息可以与正确连接到车辆的照明模块14a-14n、 16a-16n 和18a-18n的数量相应。点名响应消息还可包括与特定照明模块位于哪一区 域相关的信息。中央控制器12使用这种信息确定在车辆中的哪一区域包括不 正确地连接到车辆的照明;漠块。
响应于从区域la-ln、 2a-2n和Aa-An中的照明模块接收到的点名响应消 息，中央控制器12可计算在车辆中4企测到的照明才莫块14a-14n、 16a-16n和 18a-18n的数量。中央控制器12可将检测的照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n的总数与预定的照明模块计数值进行比较，以确定车辆中的一个或多 个照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n是否已正确地连接。如果连接的照 明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n的总数与预定的照明模块计数值不同， 则中央控制器12可设置故障码(DTC)以表示适当数量的照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n还没有连接。在这种情况下，中央控制器12还包括用于 存储预定照明模块计数值的存储器(未示出)。可在被运送到组装车间之前， 将预定照明模块计数值存储在中央控制器12的存储器(未示出)中。为了排 除故障的目的，中央控制器12设置的DTC还可指示没有正确连接的特定照 明模块。中央控制器12可包括查询表，所述查询表包括用于与从点名响应信 息接收的区域信息相比较的预定区域信息，以指示哪个区域包括没有正确地 连接的照明模块。
在另一实施例中，在组装车间，预定照明模块计数值可通过诊断设备被 写入到的中央控制器12的存储器。这种条件考虑到在组装车间可构建多个车 载平台，并且可在不需要对于给定的车载平台具有单独的中央控制器12的情 况下，将与不同的车载平台相应的不同的照明模块计凝M直下载到中央控制器 12。当车辆在现场外并被用作正常驾驶操作时，中央控制器12可发送点名命 令。当车辆以其正常驾驶循环被驾驶时，中央控制器12可发送点名命令以确 定照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n是否正确连接。例如，在每个键点 火循环(例如，引擎启动)或在正常车辆操作的预定间隔之后，中央控制器 12可发送点名命令。
系统50还被配置为确定LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n中的任 意一个或多个是否正确地连接到照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n。如果 与照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n相应的LED阵列32a-32n、 34a-34n 和/或36a-36n中的一个或多个没有正确地连接，则受到影响的照明模块 14a-14n、 16a-16n和18a-18n可将消息发送到中央控制器12，从而中央控制 器12可设置DTC以指示la-ln、 2a-2n和Aa-An中哪一个区域包括没有正确 地连接的LED阵列32a-32n、 34a-34n和/或36a-36n。这些照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n还可被配置为设置并存储DTC。技术人员或经销商可将诊 断工具连接到中央控制器12和/或照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n以读 取DTC。
照明模块14a-14n、 16a-16n和18a-18n还可被配置为确定LED阵列
1032a-32n、 34a-34n和36a-36n中的任意一个或多个是否处于短路状态还是开路 状态。例如，控制电路26a-26n、 28a-28n和30a-30n可测量LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n使用的电流量以确定LED阵列32a-32n、34a-34n和36a-36n 是在短路状态还是开路状态。通常，当环境照明系统50在其正常操作模式时， 控制电路26a-26n、 28a-28n和30a-30n可间歇地测量通过LED阵列32a-32n、 34a_34n和36a-36n的电流。响应于诊断工具通过总线发布的命令或中央控制 器12发布的命令，控制电路26a-26n、 28a-28n和30a-30n还可测量通过LED 阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n的电流。如果控制电路26a-26n、 28a-28n 和30a-30n片企测到特定LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n中的任意一个 LED(例如，红色、蓝色、绿色或白色)处于短路状态或开路状态，则控制 电路26a-26n、 28a-28n和30a-30n可通过总线将DTC发送到中央控制器12 或诊断工具，以报告特定LED阵列32a-32n、 34a-34n和36a-36n中的哪个特 定LED处于短路状态或开路状态。此外，每个照明模块14a-14n、 16a-16n和 /或18a-18n可分别存储任意的这种DTC并将该DTC直接报告给诊断工具， 而不是将这些代码发送到中央控制器12。
虽然已示出和描述了本发明实施例，但是这些实施例并不意图示出和描 述本发明所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性的词语， 而不是限制性的词语，并且应该理解在不脱离本发明的精神和范围的情况下， 可进行各种^f奮改。
权利要求
1、一种车辆中的环境照明系统，所述系统包括照明模块，配置为电连接到车辆，并用于驱动至少一个发光二极管LED阵列以显示期望的环境颜色和强度；中央控制器，配置为通过数据通信总线将点名命令发送到照明模块以确定照明模块是否电连接到车辆。
2、 根据权利要求1所述的系统，其中，照明模块还被配置为响应于点名 命令通过数据通信总线将点名响应消息发送到中央处理器，以指示照明模块 正确地电连接到车辆。
3、 根据权利要求2所述的系统，其中，中央控制器还被配置为响应于未 能从照明模块接收到点名响应消息，设置并存储一个或多个故障码。
4、 根据权利要求1所述的系统，其中，照明模块还被配置为测量用于驱 动所述至少一个LED阵列的电流的量，以确定在所述至少一个LED阵列中 的特定LED存在LED故障。
5、 根据权利要求1所述的系统，其中，照明模块被配置为测量用于驱动 所述至少一个LED阵列的电流的量，以确定在所述至少一个LED阵列中的 特定LED是否处于短路状态。
6、 根据权利要求1所述的系统，其中，照明模块还被配置为测量用于驱 动至少一个LED阵列的电流的量，以确定在所述至少一个LED阵列中的特 定LED是否处于开路状态。
7、 一种车辆中的环境照明系统，所述系统包括多个照明模块和中央控制器，其中，所述多个照明模块设置在车辆中，并且所述多个照明模块中的每 一个配置为驱动至少一个发光二极管LED阵列以显示期望的环境颜色和强 度，并产生指示照明模块是否电连接到车辆的点名响应消息；其中，所述中央控制器配置为响应于点名响应消息，确定电连接的照明模块的数量； 将电连接的照明模块的数量与预定照明模块计数值相比较； 基于电连接的照明模块的数量与至少一个预定照明模块计数值的比较， 确定所述多个照明模块中的至少 一个照明模块存在电连接错误。
8、 根据权利要求7所述的系统，其中，中央控制器还#:配置为响应于确 定了正确电连接的照明模块的数量不等于所述预定照明模块计数值，设置并 存储一个或多个诊断故障代码。
9、 根据权利要求7所述的系统，其中，每个照明模块还被配置为测量用 于驱动所述至少一个LED阵列的电流量，以确定所述至少一个LED阵列中 的特定LED存在LED 4普误。
10、 根据权利要求7所述的系统，其中，每个照明模块还被配置为测量 用于驱动所述至少一个LED阵列的电流量，以确定所述至少一个LED阵列 中的特定LED是否处于短路状态。
11、 根据权利要求7所述的系统，其中，每个照明模块还被配置为测量 用于驱动所述至少一个LED阵列的电流量，以确定所述至少一个LED阵列 中的特定LED是否处于开路状态。
全文摘要
提供了一种环境发光二极管照明系统及其方法。所述系统包括照明模块和中央控制器。照明模块被配置为电连接到车辆并驱动至少一个发光二极管(LED)阵列以显示期望的环境颜色和强度。中央控制器被配置为通过数据通信总线将点名命令发送到照明模块以确定照明模块是否电连接到车辆。
文档编号F21S8/10GK101666455SQ20091016861
公开日2010年3月10日 申请日期2009年8月28日 优先权日2008年9月4日
发明者卡尔·威廉·武伊齐克, 罗伯特·安德鲁·米勒, 詹姆士·马丁·劳利斯, 马克·安德烈·杰林斯基 申请人:福特全球技术公司