控制具有至少兩個半導(dǎo)體光源的照明元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于具有至少兩個半導(dǎo)體光源并且可連接到電源上的照明元件的控制裝置，控制裝置用于將電源提供的電功率借助半導(dǎo)體光源轉(zhuǎn)化為取決于所提供的電功率的、發(fā)射的光功率，其中，這些半導(dǎo)體光源連接到控制裝置上，并且控制裝置設(shè)置用于通過以下方式調(diào)節(jié)所提供的電功率，即控制裝置具有節(jié)拍發(fā)生器，其構(gòu)造用于在節(jié)拍運(yùn)行狀態(tài)中為半導(dǎo)體光源加載電功率。本發(fā)明還涉及一種照明裝置，其具有帶有多個半導(dǎo)體光源的照明元件、用于將照明裝置連接到電源上的電接口以及控制裝置，半導(dǎo)體光源連接到控制裝置上。此外，本發(fā)明還涉及一種用于控制具有至少兩個半導(dǎo)體光源和連接到電源上的照明元件的方法，其中，照明元件將由電源提供的電功率借助半導(dǎo)體光源轉(zhuǎn)化為取決于所提供的電功率的、發(fā)射的光功率，借助控制裝置通過以下方式調(diào)節(jié)所提供的電功率，即半導(dǎo)體光源借助控制裝置在節(jié)拍運(yùn)行狀態(tài)中加載電功率，其中，根據(jù)單獨對應(yīng)于半導(dǎo)體光源的節(jié)拍脈沖系列來控制半導(dǎo)體光源。最后，本發(fā)明還涉及一種計算機(jī)程序產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]這類照明元件及其控制裝置和用于控制它的方法基本上在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)全面公知，所以不需要特別地提出文獻(xiàn)證明。這類照明元件此外還用于照明目的，例如照亮房間、工作場合或者諸如此類。此外，這些照明元件也越來越多地用在汽車上，例如作為探照燈或者諸如此類。這類照明元件包括多個半導(dǎo)體光源，其為了實現(xiàn)理想的照明效果借助控制裝置被相應(yīng)地驅(qū)控。為了這個目的，半導(dǎo)體光源連接到控制裝置上。由控制裝置也同時使得半導(dǎo)體光源被供給電能，從而使半導(dǎo)體光源根據(jù)輸送給它的電能產(chǎn)生光。產(chǎn)生的光功率在這里此外還取決于輸送給半導(dǎo)體光源的電功率。
[0003]為了能夠以理想的方式調(diào)節(jié)功率，公知的是，改變用于相應(yīng)半導(dǎo)體光源的電壓。然而，這種功率控制法有一些缺點，例如為了能夠調(diào)節(jié)出理想的電壓，在控制裝置方面造成很高的技術(shù)耗費，并且各個半導(dǎo)體光源相互之間有高度依賴供電情況的亮度波動和/或諸如此類，所以基本上沒有執(zhí)行過用于半導(dǎo)體光源的功率控制的這種方法。
[0004]出于這個原因廣泛實施的是，為了功率調(diào)節(jié)的目的使半導(dǎo)體光源在節(jié)拍運(yùn)行狀態(tài)下加載電功率，從而使接通狀態(tài)下的半導(dǎo)體光源相應(yīng)能夠在一個預(yù)定的最佳運(yùn)行點上運(yùn)行。為了這個目的，半導(dǎo)體光源被加載節(jié)拍脈沖系列，其中，節(jié)拍脈沖系列分別對應(yīng)于相應(yīng)的、平均的發(fā)射光功率。用于調(diào)節(jié)功率的方法例如基于脈寬調(diào)制(PWM)，其中，根據(jù)想要調(diào)節(jié)的功率來設(shè)置相應(yīng)的占空比。節(jié)拍脈沖系列的節(jié)拍速率在此如下地選擇，g卩，使得正常的照明功能基本上不受此影響。
[0005]然而，前述的節(jié)拍運(yùn)行在節(jié)拍脈沖系列的計算耗費或者類似耗費方面會導(dǎo)致很多問題，尤其是當(dāng)為了調(diào)節(jié)相應(yīng)的許多半導(dǎo)體光源而需要大量的節(jié)拍脈沖系列時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]照明元件將由電源提供的電功率借助它的半導(dǎo)體光源轉(zhuǎn)換為取決于所提供的電功率的、發(fā)射的光功率。為了這個目的，照明元件通過以下方式連接到電源上，即照明元件具有對此合適的電接口，經(jīng)由該電接口能夠制造出與電源的相應(yīng)連接。電源例如可以是公共的能量供應(yīng)網(wǎng)、可再生的能量生成設(shè)備，例如太陽能設(shè)備，風(fēng)能設(shè)備，但是也可以是燃料電池、內(nèi)燃機(jī)-發(fā)動機(jī)-組、它們的組合或者諸如此類。
[0007]這類照明元件通常具有多個半導(dǎo)體光源，它們連接到控制裝置上。為了這個目的可以設(shè)置相應(yīng)的電路，例如半導(dǎo)體光源的至少一些部件的串聯(lián)電路、并聯(lián)電路、它們的組合、尤其是矩陣電路、和/或諸如此類。
[0008]尤其是在這類照明元件用于車輛前照燈或像汽車這樣的車輛的車前燈領(lǐng)域時，有許多的優(yōu)點，例如可以在不需要機(jī)械裝置的情況下實現(xiàn)弧線光、實現(xiàn)與安全相關(guān)的功能和/或諸如此類。與安全相關(guān)的功能例如可以包括遮擋迎面車輛的光，從而減少耀眼作用，或者通過提升在危險位置和/或情形下的亮度而脫離這些區(qū)域。此外，使用這類照明元件還能有利于提高能效，尤其是當(dāng)只有照明元件的以下部分區(qū)域被驅(qū)控或被激活時，其對于制造理想的光分布來說是必要的，這與傳統(tǒng)照明元件中通過擋板切割來制造理想的光分布的解決方案不同。
[0009]因此，本發(fā)明的基本目的是，提供一種控制裝置、一種方法以及一種照明裝置和一種計算器程序，利用它們能夠就這些而言實現(xiàn)改進(jìn)。
[0010]作為解決方案，本發(fā)明建議了一種具有獨立權(quán)利要求1所述特征的控制裝置。相應(yīng)地，本發(fā)明還建議了一種按照其他的獨立權(quán)利要求4所述的照明裝置。就方法而言，利用本發(fā)明建議了一種按照獨立權(quán)利要求5所述的方法。最后利用本發(fā)明建議了一種按照獨立權(quán)利要求14所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品。更多的有利構(gòu)造方案和特征借助從屬權(quán)利要求得出。
[0011]本發(fā)明尤其是涉及半導(dǎo)體光源的應(yīng)用對電能供應(yīng)和電磁耐受性的影響。半導(dǎo)體光源是由基于其物理特性在加載電流時產(chǎn)生光的固體組成的光源。使用這類半導(dǎo)體光源需要特殊的措施，以便以理想的方式產(chǎn)生光，并且同時能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的、符合規(guī)定的運(yùn)行。同時，這些半導(dǎo)體光源通常具有非常小的時間常數(shù)，由此說明，所輸送的電功率的改變通?；旧现苯訉?dǎo)致由半導(dǎo)體光源發(fā)射的光功率發(fā)生相應(yīng)的變化。
[0012]因此，在控制裝置方面，因此利用本發(fā)明尤其提出，構(gòu)造用于照明元件的控制裝置，照明裝置具有至少兩個半導(dǎo)體光源并能夠連接到電源上，控制裝置用于將由電源提供的電功率借助半導(dǎo)體光源轉(zhuǎn)換成取決于所提供的電功率的、發(fā)射的光功率，其中，半導(dǎo)體光源連接到控制裝置上，并且控制裝置設(shè)置用于通過以下方式調(diào)節(jié)所提供的電功率，即控制裝置具有節(jié)拍發(fā)生器，其構(gòu)造用于在節(jié)拍運(yùn)行狀態(tài)下使半導(dǎo)體光源加載電功率，并且根據(jù)單獨對應(yīng)于半導(dǎo)體光源的節(jié)拍脈沖系列控制半導(dǎo)體光源，其中，節(jié)拍發(fā)生器被設(shè)置用于從節(jié)拍脈沖系列中形成一個共同的脈沖模式，并且通過選擇對應(yīng)于光功率的一個脈沖模式來調(diào)節(jié)由照明元件發(fā)射的光功率。控制裝置可以構(gòu)造成電子電路、相應(yīng)編程的計算機(jī)單元、它們的組合或者諸如此類。此外它還可以由一個半導(dǎo)體芯片構(gòu)成。
[0013]以這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)特別簡單的控制，尤其是當(dāng)照明裝置具有大量的、同樣需要大量的節(jié)拍脈沖系列的半導(dǎo)體光源時。例如可以預(yù)先儲存這類的節(jié)拍模式，從而能夠?qū)崿F(xiàn)讓照明元件非常迅速地調(diào)節(jié)到理想的光效應(yīng)，而不需要采用繁瑣的信號處理措施來得出相應(yīng)的節(jié)拍脈沖系列。由此可以在控制裝置方面減少耗費，并且/或者提升調(diào)節(jié)速度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，通過預(yù)設(shè)節(jié)拍脈沖系列可以使半導(dǎo)體光源的符合規(guī)定的運(yùn)行對電能供應(yīng)的影響明顯減小。通常這些半導(dǎo)體光源包含在許多的照明元件中。這些半導(dǎo)體光源能夠連接在串聯(lián)電路中、并聯(lián)電路中、它們的混合形式、尤其是矩陣電路和/或諸如此類中。利用光源的數(shù)量確定由它們構(gòu)成的照明元件的最大光功率。尤其是可以通過布線實現(xiàn)的是，可以分別共同地通過一個節(jié)拍脈沖系列驅(qū)控照明元件的半導(dǎo)體光源的一部分。
[0015]這些半導(dǎo)體光源連接到電控制裝置上，并且由它加載電能，從而能夠以符合規(guī)定的方式實施它們的符合規(guī)定的發(fā)光功能。為了這個目的，半導(dǎo)體光源可以單獨地或者也可以成組地連接到控制裝置上。在成組地連接在控制裝置上時，這些半導(dǎo)體光源組只能共同地通過節(jié)拍脈沖系列運(yùn)行。
[0016]電源提供照明元件正常運(yùn)行所需要的功率，該功率優(yōu)選地是所提供的電功率。所提供的功率據(jù)此尤其是包括電功率，它通過由控制裝置為半導(dǎo)體光源加載電功率產(chǎn)生。作為補(bǔ)充，還可以包括控制裝置的以及其他必要組件的電功率。電源所提供的電功率優(yōu)選地是在照明元件和/或控制裝置的基本上靜態(tài)運(yùn)行狀態(tài)中輸出到它或它們處的電功率。
[0017]控制裝置具有用于連接到其上的半導(dǎo)體光源或半導(dǎo)體光源組的電子開關(guān)元件，它們在符合規(guī)定的情況下為半導(dǎo)體光源加載電功率或電流。這些電子開關(guān)元件通常構(gòu)造成半導(dǎo)體開關(guān)。但是它也可以構(gòu)造成納米開關(guān)元件、它們的組合或諸如此類。這些開關(guān)元件可以設(shè)置成單獨的構(gòu)件組，但是或者也可以與控制裝置一件式地構(gòu)成。例如這些開關(guān)元件可以設(shè)置成電子電路、半導(dǎo)體芯片、它們的組合或者諸如此類。
[0018]半導(dǎo)體開關(guān)在本公開文本的意義內(nèi)優(yōu)選地是可控制的電子開關(guān)元件，例如晶體管、尤其是二極晶體管、三極晶體管、它們的組合電路，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或者諸如此類。
[0019]半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)運(yùn)行意味著，在接通的狀態(tài)下，在半導(dǎo)體開關(guān)的構(gòu)成通斷路段的接口之間提供非常小的電阻，從而在剩余電壓非常小的情況下實現(xiàn)高的電流。在斷開狀態(tài)下，半導(dǎo)體開關(guān)的通斷路段阻抗高，也就是說，它提供高的電阻，使得即使在施加在通斷路段上的電壓高時也基本上不存在或者僅僅存在很小的、特別是可忽略不計的電流。與之不同的是線性運(yùn)行，但是它不用在電子開關(guān)元件中。
[0020]優(yōu)選地，通過控制裝置接通的開關(guān)元件的數(shù)量確定由電源提供的功率。此外還可以提出，控制裝置在功率調(diào)節(jié)方面控制電源。這種控制也可以設(shè)置用于節(jié)拍的電子能量轉(zhuǎn)換器，通過它將由電源提供的電功率轉(zhuǎn)換成適合于控制裝置的電功率。
[0021]當(dāng)然也可以提出，將全部的半導(dǎo)體光源分別單個地并且單獨地連接在控制裝置上。以這種方式，能夠以理想的方式由控制裝置單獨地驅(qū)控每個半導(dǎo)體光源。尤其是在此也可以提出，形成成組的半導(dǎo)體光源，它們由控制裝置利用一個共同的節(jié)拍脈沖系列驅(qū)控。這有以下優(yōu)點，即，可以由控制裝置自身確定組的構(gòu)成，并且可以在必要時根據(jù)需要通過以下方式進(jìn)行調(diào)適，即添加或從組中移除單個的或者多個半導(dǎo)體光源。
[0022]此外，即使本發(fā)明借助車輛前照燈作為照明裝置進(jìn)一步得以闡述，然而這些實施方式不局限于車輛前照燈，并且當(dāng)然也可以使用在任意的其他照明裝置或照明元件中。
[0023]利用本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)照明元件的動態(tài)變化的光分布，這可以通過相應(yīng)地驅(qū)控照明元件的半導(dǎo)體光源實現(xiàn)。隨著照明元件的變化著的光分布，電功率在照明元件上的分布、即局部的功率密度，更確切的說在照明元件所包含的半導(dǎo)體光源上的分布也變化。
[0024]在車輛前照燈的情況下，例如可以在典型的光分布下設(shè)置時間上平均大約13到16A的電流需求，其中，這種車輛前照燈在最大光產(chǎn)生量的情況下例如可能需要33到38A范圍內(nèi)的電流。在電流的這兩個前述值之間的差被稱為儲備量(Reserve)，其例如可以在曲線行駛時用于照亮。由此使得也能夠利用這種車輛前照燈有利地將曲線行駛時的波動區(qū)域照亮，并且從而總體上提升行駛安全