Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Steuer- und/oder Regelungsmittel, zum Steuern und/oder Regeln eines Leuchtdiodenfeldes mit n LEDs, wobei n>2 ist, mit Ausgängen an denen Steuer- und/oder Regelsignale zum Steuern und/oder Regeln von steuerbaren Schalt- elementen abgreifbar sind,

wobei mit dem Steuer- und/oder Regelungsmittel Einschaltzeitpunkte und/oder Aus- schaltzeitpunkte von Impulsen durch die Steuersignale und/oder Re-

gelsignale definierbar sind und ein und/oder mehrere steuerbare Schaltelemente wäh- rend der ermittelten Impulse zum Schließen oder Öffnen ansteuerbar sind.

Eine Schaltungsanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben der Schaltungsanord- nung.

Bei Leuchtdiodenfeldern wird die Helligkeit jedes einzelnen Pixels über ein pulsweiten- moduliertes (Strom-)Signal mit einem Impuls mit einer Pulsbreite PW= 0...100% ge- steuert.

In heutigen Systemen werden üblicherweise alle LED von einem Leuchtdiodenfeld zum Zeitpunkt t _ein = 0 gleichzeitig eingeschaltet und dann sukzessive am Ende ihres jeweiligen Impulses zum Zeitpunkt ausgeschaltet.

Dies führt zu einer starken Pulsstrombelastung in der Versorgung eines solchen Leuchtdiodenfeldes, insbesondere zum Einschaltzeitpunkt t _ein = 0.

Dies wiederum erhöht die Anforderungen an die Versorgung dieser Systeme und kann zu Problemen bei der EMV führen.

Ein solches Leuchtdiodenfeld befindet sich beispielsweise in neuartig entwickelten LED-Scheinwerfern mit mehreren zehntausend Leuchtdioden innerhalb eines Leucht- diodenfeldes. Hier ist es wünschenswert das Strommaximum im System zu reduzie- ren und die Stromkurve insgesamt zu vergleichsmäßigen, um bessere EMV Verhält- nisse zu erreichen und eine günstigere Auslegung der LED Versorgung zu ermögli- chen.

An diesem Punkt setzt die vorliegende Erfindung an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Steuer und/oder Regelungsmittel, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren vorzuschlagen, mit der das Maximum des von einem Leuchtdiodenfeld aufgenommenen Stroms reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird in einer ersten Variante erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Steuer- und/oder Regelungsmittel, zum Steuern und/oder Regeln eines Leuchtdio- denfeldes mit n LEDs, wobei n>2 ist, mit Ausgängen an denen Steuer- und/oder Re- gelsignale zum Steuern und/oder Regeln von steuerbaren Schaltelementen abgreifbar sind, wobei mit dem Steuer- und/oder Regelungsmittel Einschaltzeitpunkte und/oder Ausschaltzeitpunkte von Impulsen durch die Steuersignale und/oder

Regelsignale definierbar sind und ein und/oder mehrere steuerbare Schaltelemente während der ermittelten Impulse zum Schließen oder Öffnen ansteuerbar sind, wobei eine Anzahl von k Gruppen festlegbar ist, jede LED einer der k Gruppen zugeordnet wird, so dass jede der k Gruppen m _j Leuchtdioden enthält, wobei 1 £ j £ k und

ist, für jede Gruppe ein Bezugszeitpunkt a _j =

a ₁ ... a _k bestimmbar ist und der Ein- und der Ausschaltzeitpunkt des Impulses für jede LED einer

jeden Gruppe in Abhängigkeit von dem Bezugszeitpunkt a _j = a ₁ ... a _k ermittelbar ist, wobei 1 £ p _j £ m _j ist.

Die Gruppierung der einzelnen LED eines Leuchtdiodenfeldes zu Gruppen und die Zuweisung von unterschiedlichen Bezugszeitpunkten zur Ermittlung der Ein- bzw. Ausschaltzeitpunkte führen zu einer Verteilung der Impulse über eine Taktperiode. Durch diese Maßnahme wird der Maximalstrom im System reduziert und die Strom- kurve abgeflacht. Geforderte Helligkeitsverteilungen weisen häufig kleine Gradienten hinsichtlich der Helligkeit zwischen benachbarten LEDs auf, d.h. das benachbarte LEDs eine ähnliche Helligkeit haben müssen und damit einen ähnlichen Impuls aufweisen. Dies ist insbe- sondere bei der Anwendung eines Leuchtdiodenfeldes in einem Scheinwerfer und den dort zu erwartenden Sollichtverteilungen der Fall.

Um die Vorteile der vorgeschlagenen Erfindung zu maximieren, ist es daher sinnvoll, dass die Zuordnung jeder LED zu einer der k Gruppen so erfolgt, dass benachbarte LEDs unterschiedlichen Gruppen zugeordnet sind.

Die LED einer Gruppe sollten so verteilt werden, dass innerhalb einer Gruppe keine LED-Blöcke benachbarter Leuchtdioden gebildet werden.

Im Folgenden wird beispielhaft gezeigt, wie eine sinnvolle Zuordnung der Leuchtdio- den zu den k Gruppen erfolgen kann. Es wird angenommen, dass es sich um ein Mat- rix-LED-System handelt, bei dem die LED in Spalten und Reihen angeordnet sind. Ohne weiteres können andere Geometrien in ähnlicher Weise eingeteilt werden.

Für k=2 sollten die einzelnen LED eines Leuchtdiodenfeldes wie folgt den Gruppen 1 und 2 zugeordnet werden:

1212121212121212...

2121212121212121...

1212121212121212...

Für k=3 könnten die einzelnen LED eines Leuchtdiodenfeldes folgendermaßen den Gruppen 1, 2 und 3 zugeordnet werden:

123123123123123...

231231231231231...

312312312312312... Für k=5 ist ein sinnvolle Zuordnung der einzelnen LEDs eines Leuchtdiodenfeldes bei- spielsweise die Folgende:

1425314253...

2531425314...

3142531425...

4253142531...

Es kann vorteilhaft sein, dass der Bezugszeitpunkt a _j = a ₁ ...a _k zufällig wählbar ist. Dies erspart Rechenaufwand innerhalb des Steuer- und/oder Regelungsmittels.

Allerdings kann die Zielsetzung sein, die Einschaltzeitpunkte oder die Ausschaltzeit- punkte so weit wie möglich voneinander zu trennen, da eine Verringerung des Strom- maximums dadurch erreicht werden kann, dass nicht alle LEDs gleichzeitig oder kurz hintereinander eingeschaltet werden.

Vorteilhafterweise kann der Bezugszeitpunkt a _j = a ₁ ...a _k folgendermaßen ermittelbar sein:

k=1 : a ₁ ist frei wählbar,

k=2: a ₁ = 0 ,a ₂ = T,

miti = 1...k— 2,

wobei T eine Taktperiode ist.

Aus den ermittelten Bezugszeitpunkten a _j = a ₁ ...a _k ist es möglich, den Einschaltzeit- punkt und den Ausschaltzeitpunkt des Impulses für jede LED einer Gruppe zu ermit- teln. Es kann vorgesehen sein, dass der Einschaltzeitpunkt des Impulses für jede

LED einer Gruppe in Abhängigkeit von a berechenbar ist nach der Formel:

und der Ausschaltzeitpunkt des Impulses für jede LED einer Gruppe in Ab-

hängigkeit von a berechenbar ist nach der Formel:

wobei

— a _j = a ₁ ... a _k ist,

- = Pulsbreite der p. Leuchtdiode in der j. Gruppe in % von T ist.

Der Einschaltzeitpunkt und der Ausschaltzeitpunkt der Impulse für jede Leuchtdiode einer Gruppe sind nach den angegebenen Formeln für alle gewünschten Realisie- rungsformen berechenbar.

Für den eingangs erwähnten Fall, dass alle Leuchtdioden zum Beginn einer Taktperi- ode eingeschaltet werden sollen, bedeutet dies einen Bezugszeitpunkt a _j = 0. Wird dieser Wert für a in die Formeln eingesetzt, ergibt sich und

. Es werden somit alle Impulse zum Beginn

der Taktperiode eingeschaltet und nach der Impulsdauer jeder Leuchtdiode wieder ausgeschaltet.

Das gleiche Prinzip gilt für den Fall, dass alle Leuchtdioden am Ende der Taktperiode gleichzeitig ausgeschaltet werden sollen und der individuelle Einschaltzeitpunkt für je- den Impuls berechnet werden muss. In diesem Fall ist der Bezugszeitpunkt a _j = T in die Formeln einzusetzen. Leicht erkennbar ergeben sich ein individueller Einschalt- zeitpunkt des Impulses für jede Leuchtdiode und ein gemeinsamer Ausschaltzeitpunkt am Ende der Taktperiode. Für jeden Bezugszeitpunkt a _j , der innerhalb einer Taktperiode liegt, ergibt sich aus den Formeln wie lange vor dem Bezugszeitpunkt jeder Impuls eingeschaltet und wie lange nach dem Bezugszeitpunkt jeder Impuls ausgeschaltet wird.

Aufgrund der angegebenen Formeln ergeben sich so möglichst gleichmäßig verteilte Impulse über eine Taktperiode.

Da die Anzahl der zu bildenden k Gruppen von den technischen Möglichkeiten be- grenzt wird, sollte k nach dem Grundsatz„so groß wie nötig, so klein wie möglich“ ge- wählt werden.

Diese Aufgabe wird in einer zweiten Variante erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit dem Steuer- und/oder Regelungsmittel

- ein Mittelwert M _PW der Pulsbreiten PW _i berechenbar ist, nach der Formel

- in Abhängigkeit des Mittelwertes M _PW eine Anzahl von k Gruppen festlegbar ist, nach der Formel

- jede LED einer der k Gruppen zugeordnet wird.

Erfindungsgemäß kann das Steuer- und/oder Regelungsmittel so eingerichtet werden, dass Ergebnisse von Simulationen hinterlegt werden, um die optimale Anzahl von k zu bestimmen.

Dann kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren zum Einrichten des Steuer- und/oder Regelungsmittels wenigstens die nachfolgenden Schritte aufweist:

- geforderte Helligkeitsverteilungen, die mit dem Leuchtdiodenfeld erzielt werden sollen, werden in einer Simulation nachgebildet,

- die Impulse der einzelnen LEDs einer Gruppe für die geforderte Helligkeitsver- teilung werden anhand der Simulation bestimmt,

- für unterschiedliche Gruppenanzahlen wird eine Stromverteilung im Leuchtdio- denfeld aufgrund der Impulse simuliert, - eine optimale Anzahl von k Gruppen wird anhand der Stromverteilungen be- stimmt,

- die aufgrund der Simulation ermittelten Angaben werden an das Steuer- und/o- der Regelungsmittel übergeben.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zum Steuern und/oder Regeln eines Leuchtdiodenfeldes. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist ein Steuer- und/oder Regelungsmittel gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, eine Strom- quelle für jede LED und ein Leuchtdiodenfeld auf, wobei das Leuchtdiodenfeld we- nigstens zwei Reihenschaltungen umfasst, die jeweils wenigstens eine Leuchtdiode und ein steuerbares Schaltelement umfassen, wobei ein Steueranschluss jedes steu- erbaren Schaltelements mit einem Ausgang des Steuer und/oder Regelungsmittels verbunden ist.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass jede Stromquelle der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung durch das Steuer- und/oder Regelungsmittel regelbar ist, wobei der Strom bei geschlossenem steuerbaren Schaltelement i=i _max und bei geöffneten steuerbaren Schaltelement i=0 ist.

Das Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung weist wenigstens die nachfolgenden Schritte auf:

- eine Anzahl von k Gruppen werden von dem Steuer- und/oder Regelungsmittel ermittelt oder an das Steuer- und/oder Regelungsmittel übergeben oder zufällig bestimmt,

- jede LED wird einer Gruppe zugeordnet,

- für jede Gruppe wird ein Bezugszeitpunkt a _j = a ₁ ... a _k festgelegt,

- der Ein- und der Ausschaltzeitpunkt des Impulses für jede

Leuchtdiode einer jeden Gruppe werden in Abhängigkeit von dem Bezugszeit- punkt a _j = a ₁ ... a _k ermittelt - das Steuer- und/oder Regelungsmittel (1 ) steuert die steuerbaren Schaltele- mente für den ermittelten Einschaltzeitpunkt und den ermittelten Ausschaltzeit- punkt des Impulses für jede Leuchtdiode einer jeden Gruppe

zum Schließen oder Öffnen an.

Ebenso weist das Verfahren zum Betreiben einer zweiten Variante der Schaltungsan- ordnung wenigstens die nachfolgenden Schritte auf:

- ein Mittelwert M _PW aller Pulsbreiten PW _i wird nach der Formel

berechnet.

- in Abhängigkeit des Mittelwertes M _PW wird eine Anzahl von k Gruppen nach der Formel festgelegt,

- jede LED wird einer der k Gruppen zugeordnet.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass mit einer zunehmenden An- zahl von Gruppen das Maximum des Stromes innerhalb eines Leuchtdiodenfeldes deutlich reduziert und kontinuierlicher wird.

Da die Anzahl der Gruppen sinnvollerweise nicht unendlich gesteigert werden können, gibt die vorliegende Erfindung ebenso eine Möglichkeit eine sinnvolle Aufwand/Nutzen Abwägung zu erreichen.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum

Steuern und/oder Regeln eines Leuchtdiodenfeldes

Fig. 2a, 2b Flussdiagramme zur Veranschaulichung der Ermittlung der Bezugszeit- punkte und der Einschalt- und Ausschaltzeitpunkte

Fig. 3 beispielhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Impulsverteilung für k=5

Fig. 4 simulierte Stromverteilung bei einer unterschiedlichen Anzahl von

Gruppen für eine reale Helligkeitsverteilung In Fig. 1 wird ein Blockschaltbild von einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 5 zum Steuern und/oder Regeln eines Leuchtdiodenfeldes 2 gezeigt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 5 kann beispielsweise durch einen inte- grierten Schaltkreis, insbesondere einen Commodity Chip oder einen ASIC realisiert werden. Andere Ausführungen der Schaltungsanordnung 5 sind durchaus vorstellbar.

Das Leuchtdiodenfeld 2 wird hier als Matrix-LED-System angenommen, wie es in neu- artig entwickelten Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen Anwendung findet.

Die einzelnen Leuchtdioden LED ₁₁ ,LED ₁₂ , ... sind in Reihen und Spalten zueinander angeordnet. Die Erfindung ist aber nicht auf Leuchtdiodenfelder mit in Reihen und Spalten angeordneten Leuchtdioden beschränkt.

Es ist hierbei durch aus ohne weiteres vorstellbar, dass das Leuchtdiodenfeld 2 eine andere Anordnung der Leuchtdioden LED ₁₁ ,LED ₁₂ , ... aufweist.

In heutigen Scheinwerfern kommen LED-Systeme mit 15.000-25.000 Leuchtdioden LED ₁₁ ,LED ₁₂ , ... zum Einsatz.

Die einzelnen LED können über ein steuerbares Schaltelement 4, welches zum Öff- nen oder Schließen angesteuert wird, betrieben werden. Über die Dauer des ge- schlossenen steuerbaren Schaltelementes 4 wird die Helligkeit der einzelnen Leucht- dioden LED ₁₁ ,LED ₁₂ , ... eingestellt.

Die erforderliche Helligkeit der einzelnen Leuchtdioden LED ₁₁ ,LED ₁₂ , ... kann anhand von Bilddaten, die von einem Steuergerät 8 an das Steuer- und oder Regelungsmittel 1 übergeben werden können, ermittelbar sein.

Es ist ebenso vorstellbar, dass die erforderliche Helligkeitswerte direkt an das Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 übergeben werden. Das Ein- und Ausschalten der steuerbaren Schaltelemente 4 erfolgt mit einer so ho- hen Frequenz, dass es für das menschliche Auge nicht erkennbar ist.

Neben dem Leuchtdiodenfeld 2 umfasst die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 5 wenigstens eine Stromquelle 6. Bei der Stromquelle 6 handelt es sich um eine steu- erbare Stromquelle 6.

Es ist vorstellbar, dass die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 5 für jede

Leuchtdiode LED ₁₁ ,LED ₁₂ , ... in dem Leuchtdiodenfeld 2 eine Stromquelle 6 und ein steuerbares Schaltelement 4 aufweist. Eine derartige Ausführung ist beispielsweise bei den eingangs genannten neuartigen LED-Scheinwerfern möglich.

Außerdem ist bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 5 wenigstens ein erfindungsgemäßes Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 vorgesehen. Das Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 vorzugsweise mehrere Ausgänge 3. Über diese Aus- gänge 3 ist das Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 mit der steuerbaren Stromquelle 6 und den steuerbaren Schaltelementen 4 des Leuchtdiodenfeldes 1 verbunden.

Ebenso kann das Steuer- und/oder Regelungsmittel wenigstens einen Eingang 9 auf- weisen. Über diesen Eingang können beispielsweise Bilddaten zur Ermittlung der er- forderlichen Helligkeit übergeben werden.

Das erfindungsgemäße Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 ist derart eingerichtet, dass die erforderlichen Prozessschritte zum Erreichen einer gewünschten Helligkeits- verteilung der Leuchtdioden LED ₁₁ ,LED ₁₂ , ... des Leuchtdiodenfeldes 2 autonom durchlaufen werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuer und/oder Regelungsmittel 1 wird dies dadurch er- reicht, dass zunächst eine Anzahl von k Gruppen festgelegt und jede LED einer der k Gruppen zugeordnet wird. Die Festlegung der Anzahl der notwendigen Gruppen kann zum einen durch eine Be- rechnung innerhalb des Steuer- und/oder Regelungsmittels 1 während des Betriebes erfolgen.

Weiterhin ist es vorstellbar, eine Anzahl von Gruppen im Vorhinein festzulegen und dem Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 zu übergeben.

Innerhalb des Steuer- und/oder Regelungsmittels 1 ist es weiterhin vorgesehen, dass eine Einheit 7 zur Bestimmung der Bezugszeitpunkte a _j = a ₁ ... a _k vorhanden ist.

Die Bezugszeitpunkte a _j = a ₁ ... a _k lassen sich auf unterschiedliche Weise ermitteln. Soll der Rechenaufwand minimiert werden, können die Werte beispielsweise zufällig, mit Hilfe eines Zufallsgenerators gewählt werden.

Bevorzugterweise ist die Einheit 7 so eingerichtet, dass sie aus dem ermittelten Wert der Anzahl der Gruppen den Bezugszeitpunkt a _j = a ₁ ... a _k berechnet.

In der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die Einheit 7 so eingerichtet, dass sie den Bezugszeitpunkt a _j = a ₁ ... a _k unter Berücksichtigung der Anzahl der Gruppen folgendermaßen ermittelt:

k=1 : a ₁ ist frei wählbar,

k=2: a ₁ = 0 , a ₂ = T,

mit i = 1 ... k— 2,

wobei T eine Taktperiode ist.

In Abhängigkeit von den dann zur Verfügung stehenden Bezugszeitpunkten

a _j = a ₁ ... a _k kann das erfindungsgemäße Steuer- und/oder Regelungsmittel 1 den

Ein- und Ausschaltzeitpunkt des Impulses für jede LED einer Gruppe

ermitteln. Hierzu wird in der Einheit 7 eine Formel für die Berechnung des Einschaltzeitpunktes und des Ausschaltzeitpunktes des Impulses für jede LED einer Gruppe

hinterlegt. Im vorliegenden Fall werden folgende Formeln der Einheit zur Verfügung gestellt:

Einschaltzeitpunkt

Ausschaltzeitpunkt

Aufgrund der ermittelten Ein- bzw. Ausschaltzeiten werden die steuer-

baren Schaltelemente 4 zum Schließen oder Öffnen angesteuert.

Während das steuerbare Schaltelement geschlossen ist, liefert die regelbare Strom- quelle den benötigten Strom i um die ausgewählte Leuchtdiode zum Leuchten zu brin- gen und die erforderliche Helligkeitsverteilung zu erreichen.

Fig. 2a, 2b zeigen Flussdiagramme zur besseren zur Veranschaulichung der Ermitt- lung der Bezugszeitpunkte und der Einschalt- und Ausschaltzeitpunkte. Fig. 2a zeigt eine äußere Schleife und Fig. 2b zeigt eine innere Schleife.

Als vorbereitende Maßnahme wird die Anzahl der k Gruppen nach einer der in Fig. 1 beschriebenen Varianten bestimmt und jede Leuchtdiode einer Gruppe zugeordnet, so dass jede Gruppe m _j Leuchtdioden enthält. Diese Angaben werden dem System in geeigneter Weise zugeführt.

Das Flussdiagramm beginnt in einer äußeren Schleife, in der die einzelnen Gruppen nacheinander durchlaufen werden. Der Wert von j läuft daher von j=1 bis j=k.

Beginnend wird zunächst j:=1 gesetzt, also die erste der k Gruppen betrachtet. In einem ersten Schritt wird jetzt nach einem der vorgestellten Verfahren der Bezugs- zeitpunkt ai für die erste Gruppe festgelegt. Dies kann wie bereits dargestellt bei- spielsweise zufällig, gemäß einer hinterlegten Tabelle oder in Anwendung der darge- legten Formeln geschehen.

Nach der Festlegung des Bezugszeitpunktes für die gerade betrachtete Gruppe, star- tet die innere Schleife der Anwendung.

In der inneren Schleife wird rekursiv für jede zugeordnete Leuchtdiode p _j der in die- sem Durchlauf betrachteten Gruppe der Einschaltzeitpunkt und der Ausschaltzeitpunkt ermittelt.

Der Wert von p _j durchläuft alle Werte bis die Anzahl der Leuchtdioden in der jeweiligen Gruppe m _j erreicht ist.

Zunächst ist j=1 , so dass die Leuchtdioden pi der ersten Gruppen durchlaufen wer- den.

Hierzu wird zunächst p ₁ :=1 gesetzt, also die erste Leuchtdiode der ersten Gruppe be- trachtet.

Ausgehend von dem Bezugswert für die erste Gruppe wird für diese Leuchtdiode im Folgenden ein Einschaltzeitpunkt und ein Ausschaltzeitpunkt ermittelt.

Ist dies geschehen, wird als nächstes geprüft, ob der Wert von p _j dem Wert von m _j entspricht, also für alle Leuchtdioden der betrachteten Gruppe die innere Schleife ab- gearbeitet wurde.

Wird die Abfrage mit„nein“ beantwortet, wird der Wert von p _j um 1 erhöht und die in- nere Schleife wird erneut durchlaufen.

Wird die Abfrage mit„ja“ beantwortet, endet die innere Schleife und zur äußeren Schleife zurückgekehrt. Hier wird geprüft, ob der Wert von j dem Wert von k entspricht und somit alle Gruppen abgearbeitet wurden.

Wird die Abfrage mit„nein“ beantwortet, wird der Wert von j um 1 erhöht, also die nächste Gruppe betrachtet. Die Rekursion startet erneut.

Wird die Abfrage mit„ja“ beantwortet, sind alle erforderlichen Berechnungen durchge- führt worden. Der Ablauf endet.

In Fig. 3 ist eine beispielhafte Darstellung einer erfindungsgemäß ermittelten Impuls- verteilung für k=5 gezeigt.

Auf der x-Achse ist die Zeit, in diesem Fall eine Taktperiode T aufgetragen.

Auf der y-Achse ist der Strom der regelbaren Stromquelle 6 aufgetragen.

Im eingeschalteten Zustand fließt der Strom i=i _max , im ausgeschalteten Zustand ist i=0.

Anhand der dargelegten Berechnungsmethode für a _j = a ₁ ... a ₅ ergeben sich anhand des unter Fig. 1 erläuterten Berechnungsmodells die Bezugszeitpunkte

Ausgehend von diesen Bezugszeitpunkten werden der Einschaltzeitpunkt und Aus- schaltzeitpunkt des Impulses für jede Leuchtdiode einer jeden Gruppe

ermittelt, indem die unter Fig. 1 angegebenen Formeln für die Berechnung verwendet werden.

Das vorliegende Beispiel zeigt einen Impuls für jede der 5 Gruppen. Dies würde be- deuten, dass nur eine Leuchtdiode in jeder Gruppe vorhanden wäre. In der Praxis wird eine Vielzahl von Leuchtdioden einer Gruppe zugeordnet. Die Annahme, dass eine Leuchtdiode jeder der k Gruppen zugeordnet wird, dient ausschließlich einer besseren Übersichtlichkeit der Fig. 3. Durch die erfindungsgemäße Ermittlung der Bezugszeitpunkte und die Berechnung des Einschaltzeitpunktes und des Ausschaltzeitpunktes wird eine gleichmäßige Vertei- lung der Impulse über eine Taktperiode erreicht.

In der Realität werden eine Vielzahl von Leuchtdioden LED ₁₁ ,LED ₁₂ , ... eines Leuchtdi- odenfeldes 2 jeder Gruppe zugeordnet. Jede dieser Leuchtdioden hat jeweils einen Impuls zur Einstellung der gewünschten Helligkeit.

Daraus ergibt sich, dass der benötigte Strom innerhalb einer Taktperiode nicht kon- stant i=i _max oder i=0 ist sondern so eingestellt werden muss, wie es der Strombedarf der eingeschalteten Leuchtdioden vorgibt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es den Maximalstrom innerhalb der Schaltungsan- ordnung zu reduzieren und den Stromverlauf zu harmonisieren.

Fig. 4 zeigt eine simulierte Stromverteilung bei einer unterschiedlichen Anzahl von Gruppen für eine reale Helligkeitsverteilung. In dem vorliegenden Fall wird die Anzahl der k Gruppen nicht ermittelt, sondern eine Gegenüberstellung von unterschiedlichen Anzahlen vorgenommen, um den Einfluss der Gruppenanzahl k auf die Stromvertei- lung zu verdeutlichen.

Die Einschaltzeitpunkte und die Ausschaltzeitpunkte werden anhand der unter Fig. 1 beschriebenen Formeln berechnet.

Es handelt sich bei der Simulation um eine reale Anordnung mit mehreren Tausend Leuchtdioden, die den unterschiedlichen Gruppen gemäß den in Fig. 1 dargestellten Kriterien zugeordnet werden.

Hierbei zeigt

L1 den Stromverlauf für k=1 , wenn alle Leuchtdioden bei a ₁ = 0 eingeschaltet werden, L2 den Stromverlauf für k=2, wobei a ₁ = 0, a ₂ = T angenommen wird, L3 den Stromverlauf für k=3, wobei angenommen wird,

L4 den Stromverlauf für k=5, wobei angenom-

men wird.

Es wurde der Strom i _max dimensionslos mit i _max =1 angenommen.

Als Ergebnis ist hier erkennbar, dass der Maximalstrom mit einer zunehmenden An- zahl von Gruppen deutlich reduziert und der Stromverlauf abgeflacht und kontinuierli- cher wird. Die Reduktion des Strommaximums wird jedoch mit einer zunehmenden Anzahl von k kleiner, was die dargestellte Ermittlung der benötigten Anzahl von Grup- pen in seiner Wichtigkeit unterstreicht. Für die Realisierung muss hier insbesondere eine Aufwand/Nutzen-Abwägung mit Hilfe der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.

Bezugszeichenliste

1 Steuer- und/oder Regelungsmittel

2 Leuchtdiodenfeld

3 Ausgänge

4 steuerbare Schaltelemente

5 Schaltungsanordnung

6 Stromquelle

7 Einheit zur Ermittlung der Bezugszeitpunkte

8 Steuergerät

9 Eingang

LED ₁₁ ,LED ₁₂ , ... Leuchtdioden

Einschalt- bzw. Ausschaltzeitpunkt

a _j = a ₁ ... a _k Bezugszeitpunkte