用于运行照明装置的方法、照明装置以及机动车与流程

本发明涉及一种用于运行照明装置的方法和一种照明装置，所述照明装置具有多个光源，其中光源能够根据输入电压来互联，并且每个光源能够单独地开关或调光。

本发明涉及一种用于运行照明装置的方法，所述照明装置具有多个光源，所述照明装置通过如下方式运行：测量供电电压，和根据所测量到的供电电压来将光源联接成一个或多个并联支路。在此，每个支路中的光源分别串联连接。此外，本发明涉及一种照明装置，所述照明装置具有多个光源，其中测量供电电压并且根据所测量到的供电电压来将光源联接成一个或多个并联支路。在此，每个支路中的光源分别串联连接。此外，本发明涉及一种具有这种照明装置的机动车。

背景技术：

用于机动车的照明装置通常包括led或激光二极管和电流驱动器。对于这种照明装置存在不同的实现可能性。一方面，可以选择将二极管和驱动器模块以一个或多个子组件的方式分立地构建，并且另一方面也可以选择完全集成电路。此外，具有分立的和完全集成的电路元件的混合解决方案也是可行的。

对照明装置特别是在机动车领域中提出特别的要求。因此，所述照明装置通常应不仅是价格便宜的，而且是紧凑的。但是附加地，所述照明装置还必须是鲁棒的，并且应引起尽可能少的电磁干扰。

机动车领域中的照明装置的驱动器必须能够在机动车的车载电网上运行。所述车载电网典型地在9v和16v之间波动。电池或车载电网电压能够或多或少地受到相应的活动的用电器的影响。特别显著的是：例如在点火器或起动器运行时的车载电网电压。在驱动器的输出端处，必须在任何情况下都提供恒定的或根据输入变量控制的电流。

例如，作为驱动器使用开关式dc/dc转换器。所述开关式dc/dc转换器通常相对复杂并且具有壳体以及相应的布线，这会占用相对大的结构空间。由于时钟脉冲运行，附加地需要emv保护，所述emv保护附加地提高驱动器成本。当然，其优点在于：电损耗通常仅是小的。所述电损耗例如为输出功率的10％。在例如两个发光二极管运行的情况下，功率损耗为pv＝2×3.5v×1a×10％＝0.7w，其中所述发光二极管分别具有3.5v的通流电压并且用1a的电流供电。由于其低的损耗，开关转换器尤其用于具有高光通量的光源，例如近光灯和远光灯。

替选地，线性调节器或所谓的电阻调节器(与连接在电压源上的led串联的串联电阻)目前常被用作具有较低要求的更低成本的解决方案。所述线性调节器或所谓的电阻调节器引起相对较小的电磁干扰。然而，所述线性调节器或所谓的电阻调节器的应用领域目前由于其大的损耗功率而受限，所述损耗功率从输出电流和电压降的乘积中得出。如果上述两个led在具有13v的电网电压的车载电网处运行，那么降在驱动器上的电压为13v-2×3.5v＝6v。因此，损耗功率为6vx1a＝6w。因此期望的是：对于尤其在机动车领域中的照明装置而言，能够使用这种电阻调节器和线性调节器，所述电阻调节器和线性调节器比开关转换器更小、更便宜和更低干扰。

参考文献de102013201766a1公开了一种照明装置，其具有多个半导体光源和用于运行半导体光源的设备。该设备具有开关机构，为了借助该设备运行，半导体光源可以通过所述开关机构以成组的方式来分配。特别地，分配根据车载电网电压来进行。

技术实现要素：

本发明的目的在于：尽可能低损耗地运行具有多个光源的照明装置，并且在此获得关于发光二极管的所允许的输入电压和开关状态方面的最大的灵活性。

根据本发明，所述目的通过一种用于运行照明装置的方法实现，所述照明装置具有多个光源，所述照明装置通过如下方式运行：确定供电电压的大小，和根据供电电压的大小来将光源联接成一个或多个并联支路，其中每个支路中的光源分别串联连接，自动地确定在支路中的至少一个支路中的光源的数量，其中所述数量对应于如下最大整数，所述最大整数与每个光源的预设的通流电压相乘小于供电电压的大小，并且其中在将光源联接成至少一个支路时精确地将所确定的数量的光源串联连接，其中每个光源与开关并联连接，并且每个光源与可变电阻串联连接或者光源的每个支路与可变电阻串联连接。

此外，根据本发明，提供一种照明装置，其具有：多个光源；用于确定供电电压的大小的确定装置(5)；和用于根据所确定的供电电压大小来将光源联接成一个或多个并联支路的开关设备，其中每个支路中的光源分别串联连接，其中存在用于自动地确定支路中的至少一个支路中的光源的数量的控制设备，其中所述数量对应于如下最大整数，所述最大整数与每个光源的预设的通流电压相乘小于所确定的供电电压大小，其中能够由控制设备控制开关设备，使得在至少一个支路中精确地将所确定数量的光源串联，其中每个光源与开关并联连接，并且每个光源与可变电阻串联连接，或者光源的每个支路与可变电阻串联连接。有利地，支路中的至少一个支路配置成，使得其光源的数量对应于最大整数值，所述最大整数值小于例如当前的车载电网电压或供电电压与光源的可预设的通流电压的商。能够以纯计算的方式或基于在运行期间或在初始校准时的测量来确定光源数量。因此，整个支路的通流电压与供电电压相同或稍微低于供电电压，如果现在，借助线性或电阻驱动器来运行支路，那么由于在通流电压和供电电压之间的最小差异仅发生最小的损耗。

确定供电电压的大小能够是测量供电电压。替选地，也能够例如通过电路的状态来表示供电电压的大小或代表供电电压。因此，例如能够使用具有电压基准的电路，例如借助于齐纳二极管或其他二极管实现，其根据供电电压来占据特定的开关状态，所述开关状态能够用作为控制变量。在该情况下，不必明确地测量供电电压。

能够预设或测量各个光源的或其中多个光源的通流电压。例如，为了简化自动地确定一个支路中的光源的数量，能够一开始就为特定的工作点确定所述通流电压。但是，必要时，关于降低损耗方面的进一步优化能够通过如下方式来实现：测量一个、多个或全部光源的或一个具体的支路的实际的通流电压，进而将其动态地匹配于供电电压是可行的。

优选地，全部并联的支路具有相同数量的串联光源。由此可行的是：将唯一的驱动器用于全部支路。

在一个特别的设计方案中，为供电电压预设电压最小值和电压最大值。于是，以如下方式确定支路中的至少一个支路中的光源的最小数量：所述最小数量对应于如下最大整数，所述最大整数与每个光源的预设的通流电压相乘小于电压最小值。同样地，以如下方式确定支路中的至少一个支路中的光源的最大数量：所述最大数量对应于如下最大整数，所述最大整数与每个光源的能预设的通流电压相乘小于电压最大值。在此，将最小数量和最大数量之间的整数选择为光源的数量。通过这样确定最小数量和最大数量而简单可行的是：选择在其之间的光源的整数数量。这例如能够借助于查找表来进行，在所述查找表中将所测量的供电电压与光源数量相关联。

在一个尤其优选的设计方案中，照明装置的光源的总数对应于阶乘(最大数量)和阶乘(最小数量-1)的商。以该方式，总是能够形成相同长度的支路，并且不必单独地控制光源一个或少量剩余的光源。

如上面已经阐述：供电电压和整个支路的通流电压之间的最小差异实现线性驱动器和电阻驱动器的使用，因为损耗被最小化。由此又得到结构空间-、成本-和emv优点。

专门地，照明装置能够具有唯一的线性驱动器或电阻驱动器，以对全部光源供电。这引起另外的结构空间-和成本优点。

替选地，照明装置能够对于每个支路具有用于对光源供电的单独的线性驱动器或电阻驱动器。以这种方式也可行的是：将每个任意数量的光源划分成各个支路，并且以相对降低损耗的方式运行。在一个优选的实施方式中，每个支路都具有可变电阻，所述可变电阻作为线性驱动器工作。因此，其作为电流源运行，以便确保经过光源的预设的电流。

在另一实施方式中，每个光源具有与其串联的可变电阻，所述可变电阻作为线性驱动器工作，即作为电流源联接。如果根据输入电压将多个光源串联连接，那么共同地控制相应的可变电阻，使得预先确定的电流流动经过由串联连接的光源构成的支路。

在一个尤其优选的实施方式中，开关是晶体管，所述晶体管借助接线图或脉宽调制来运行。由此，每个光源能够单独地接通和断开，或者借助脉宽调制来调光。如果光源设置成用作为前照灯的远光或近光的矩阵，那么能够对矩阵的每个像素进行开关或调光。这尤其在转向灯中或在使逆向交通炫目的矩阵前照灯中是尤其有利的。其他交通参与者的炫目在此能够通过关断各个像素来排除，但是或者通过对所述像素调光来减少。

有利地，光源为发光二极管或激光二极管或它们的模块。将模块在此理解为具有一个或多个发光二极管或激光二极管的确定的组件。

在一个尤其优选的应用中，机动车配设有至少一个上述照明装置。借此，机动车能够具有根据本发明的解决方案的关于损耗功率、结构空间、鲁棒性和emv兼容性方面的全部优点，在此这些优点是尤其重要的。在此，该使用不局限于机动车，而是能够在供应电压波动的所有地方都是有利的，即尤其在移动设备中使用，其中供电电压通常极其强地波动。

从下面的描述和其他实施例中得出根据本发明的照明装置和根据本发明的方法的其他有利的改进形式和设计方案。

附图说明

根据实施例的下面的描述以及根据附图得出本发明的其他的优点、特征和细节，在所述附图中相同的或功能相同的元件设有相同的附图标记。在此示出：

图1示出根据本发明的照明装置的原理电路图；和

图2示出用于运行照明装置的根据本发明的方法的流程图，

图3示出照明装置的发光二极管驱动器的示意原理电路图的局部，发光二极管连接在所述照明装置上。

具体实施方式

下面详细阐述的实施例为本发明的优选的实施方式。在此要注意的是：各个特征不仅能够以所阐述的特征组合来实现，而且也能够单独地或以不同的、技术上有意义的组合来实现。

例如，在机动车中的、具有多个led的照明装置应尽可能无损耗且低辐射地运行。特别地，例如机动车的近光灯或远光灯能够以该方式实现。led代表全部可行的光源、尤其半导体光源。对机动车的引用是纯示例性的并且本发明也能够用于其他使用目的。

现在寻求：对照明装置使用线性或电阻驱动器。所述照明装置具有相对简单的结构，即必要时在电阻驱动器的情况下，仅一个电阻与负载或光源串联。可选地，电阻能够是温度相关的(例如ptc或ntc)。

在一个具体的实例中，照明装置具有光源或ledl11、l12、l13、……、l18；l21、l22、l23、……、l28；l31、l32、l33、……、l38的矩阵1，如这在图1中示出的。现在，所述光源应当根据供电电压un来不同地彼此互联，例如车载电网提供所述供电电压。互联应以如下方式和方法进行，即串联连接的二极管的总和总是等于或者略小于车载电网电压或供电电压。

在图1的实例中，led的矩阵1由开关设备2互联。所述开关设备能够：将led中的多个led串联连接成一个支路。led中的另外的led以分组的方式互联成第二支路、第三支路等。在图1的实例中，形成具有各四个led的六个支路。ledl11至l14形成第一支路，ledl15至l18形成第二支路，ledl21至l24形成第三支路，ledl25至l28形成第四支路，ledl31至l34形成第五支路，并且ledl35至l38形成第六支路。替选地，也能够由各四个led形成其他的组。因此，例如ledl11、l21、l31和l32也能够连接成一个支路或组。其他的led能够任意地继续分组。

与图1的实例不同，也能够形成具有三个led、两个led、六个led、八个led等的支路。在极端情况下，甚至形成具有24个led的唯一的支路或者形成具有各一个led的24个“支路”。在选择24个led的实例的情况下，如下分组是可行的(支路的数量×led的数量)：

24x1

12x2

8x3

6x4

4x6

3x8

2x12

1x24

代替上述实例中的数量24，对于led的数量而言，原则上能够选择每个任意的数量。然而有利的是能够在不剩余的情况下形成不同支路的led的数量，其中支路长度的差至少在一个优选的范围中分别仅是1。如上面的表格示出的：在24个led的情况下，能够形成具有1、2、3和4个led的支路，其中总是使用全部led，并且全部支路长度相同。下面一般性地推导出：应如何形成支路。在此，能够进行下述步骤：

a)照明装置中的每个led、激光二极管或其他光源的正向电压或通流电压能够通过其规格或已知的数值范围限制为u_led_min至u_led_max电压。在最耗费的情况下，测量具体的电压，并且在最简单的情况下，预设所述电压，或者将所述电压确定为特定值，例如u_led＝3.5v；

b)车载电网电压或供电电压位于u_bord_min至u_bord_max的范围中。由于通常强的波动，应实时测量车载电网电压；

c)串联的led的最大数量确定为n_reihe_max＝u_bord_max/u_led；

d)串联的led的最小数量确定为n_reihe_min＝u_bord_min/u_led；

e)在特定瞬间串联连接的led的具体数量确定为n_aktuell＝最大整数值，所述最大整数值小于u_bord/u_led；

f)照明装置中的led的数量优选根据n_led_total＝n_reihe_minx(n_reihe_min+1)x(n_reihe_min+2)x…xn_reihe_max来选择。对于n_reihe_min＝1的情况，得到n_led_total＝n_reihe_max！，即串联的光源的最大数量的阶乘。其他情况对应的是n_led_total＝n_reihe_max！/(n_reihe_min-1)！。

车载电网在图1中通过电池3表示，所述电池提供车载电网电压un。照明装置的led在第一实施方式中简单地经由电阻驱动器，即串联电阻4运行(替选地在此也能够使用线性驱动器)。相应数量的led通过开关设备2在多个支路中分别串联连接，并且所述支路彼此并联连接。并联伸展的支路由电阻驱动器供电。

为了将led智能地联接成支路，通过测量装置5测量供应电压或车载电网电压。相应的测量信号输送给控制设备6，所述控制设备自动地确定在至少一个支路、优选全部支路中的led或光源的数量，其中该数量对应于最大整数，所述最大整数与每个光源的可预设的通流电压(例如3.5v)相乘小于所测量的供电电压。

下面，示出一个具体的实例。led的通流电压确定为u_led＝3.5v。针对供电电压范围，确定两个极限值u_bord_min＝9v和u_bord_max＝16v。因此，在车载电网电压为9v的情况下，仅两个led能够串联连接，使得得到n_reihe_min＝2。于是，两个led的通流电压为7v并且低于9v。在最大的车载电网电压为16v的情况下，能够将四个led串联连接，所述led于是引起14v的总通流电压，这对应于低于16v的最大的车载电网电压的最大整数值。借此，根据上面的点f)得到led的总数量n_led_total＝2x3x4＝24。当车载电网电压下降到低于7v进而支路仅还包含唯一的led时，该总数量也保持相同。

情况1：

当前的车载电网电压为u_bord＝13.5v。对于该电压能够串联连接三个led，使得n_aktuell＝3。由此，全部u_led的总和刚好为10.5v。这略低于13.5v的当前的车载电网电压。在线性驱动器中，在led电流i_led的情况下作为损耗功率降下：duxi_led＝3.0vxi_led。

情况2：

如果车载电网电压为16v，那么得到每个支路n_aktuell＝4。由此，全部u_led的总和刚好为14v，这略低于16v的当前的车载电网电压。于是在线性驱动器中，作为损耗功率降下：duxi_led＝2.0vxi_led。

情况3：

如果车载电网电压u_bord为9v，那么对于一个支路中的led数量，得到n_aktuell＝2。由此，全部u_led的总和刚好为7v，这又略低于9v的当前的车载电网电压。在线性驱动器中，作为损耗功率降下：duxi_led＝2.0vxi_led

典型地，经过一个led的电流为i_led＝1a。但是，所述电流也能够为例如2.0a、0.5a、0.1a等的值。对于i_led＝1a的情况而言，上述三种情况中的损耗为2w或3w。

在图2中示意地示出用于联接光源的方法流程。在第一步骤s1中，测量照明装置的供电电压(例如车载电网电压)。在随后的步骤s2中，自动地确定至少一个支路中的并且优选全部支路中的光源的数量。在此，每个支路的光源的数量应尽可能相同。对于(分别)确定的数量适用的是：该数量对应于最大整数，所述整数与每个光源的可预设的通流电压相乘小于所测量的供电电压。随后，在步骤s3中在各支路中精确地将确定数量的光源串联连接。

通过根据上述点f)确定理想的总数量，能够实现如下照明装置，其中车载电网的或供电电压的全部电压值能够均匀地控制全部光源(led、激光二极管等)。所述控制能够在该实施方式中尤其借助线性或电阻驱动器以如下方式和方法进行，所述方式和方法将驱动器中的损耗功率最小化。因此，在相对高led电流的情况下能够使用线性或电阻驱动器，所述线性或电阻驱动器是简单的、低干扰的且鲁棒的，在此至今为止仅使用开关转换器。

借助该解决方案，用于近光灯和远光灯的极其紧凑的、在极端情况下构建在唯一的集成的壳体中的led照明装置是可行的。节约潜力能够是开关转换器解决方案的成本、结构空间和复杂性的大部分。

图3示出开关设备2的局部10的示意电路图，所述开关设备作为用于第二实施方式的连接到开关设备2上的发光二极管l11至l38的光源驱动器。因此，局部10对应于之前的实施方式中的发光二极管l11至l38。因此，局部10的端子18和20对应于发光二极管l11至l38中的一个的阳极和阴极。因此，代替发光二极管l11至l38，将根据局部10的电路与相应的发光二极管l11至l38连接。发光二极管l11至l38在图3中因此是多个发光二极管l11至l38中的一个发光二极管，所述多个发光二极管在根据图1的开关设备2中组合成发光二极管矩阵1。

发光装置22是未进一步示出的机动车前照灯的组成部分，并且经由电池3供应来自机动车的车载电网中的电能。当前，经过电池3的电压为当前例如12v的直流电压un。未示出的是：开关设备2还具有通信接口，开关设备2经由所述通信接口同样连接到位于上级的机动车控制装置上。由此可行的是：不仅接通或断开机动车前照灯，而且也还通过发光二极管矩阵24提供可预设的发光图案。这能够用于：通过机动车前照灯产生在可照明的范围中的预设的照明场景。

图3示出具有发光二极管l11至l38中的各个发光二极管的开关设备2的局部10。当前提出：第一晶体管12，所述第一晶体管当前做为mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)借助漏极端子18经由开关设备2连接到所输送的直流电压的正电势上。将另一mosfet14的漏极端子36连接在mosfet12的漏极端子34上。mosfet14的源级端子38形成端子20。在mosfet12的源级端子34上还连接有发光二极管l11至l38中的一个发光二极管的阳极。发光二极管l11至l38的阴极连接到端子20上，使得发光二极管l11至l38分别与mosfet14的漏极-源级路径并联连接。经由mosfet12、14的未进一步示出的栅极端子，由开关设备2的未示出的控制单元相应地控制mosfet12、14的运行。控制单元还连接到通信接口上。

将mosfet12设定成，使得其为了发光二极管l11至l38的正常运行、即为了通过发光二极管l11至l38发射光，提供适当的直流电流，所述直流电流当前设定为是恒定的。因此，mosfet12作为电流源工作。因此，第二实施方式不具有串联电阻4，因为每个发光二极管l11至l38在mosfet12中具有自身的电流源。串联电阻4的电阻值在第二实施方式中因此为0欧姆。

现在，mosfet14用于：根据开关状态将发光二极管l11至l38短路。为了该目的，mosfet14以开关运行来运行。如果mosfet14将发光二极管l11至l38中的一个短路，那么通过mosfet12提供的直流电流经过mosfet14流动至端子20。相应的发光二极管基本上未被电流穿流，使得不发射光。而如果关断mosfet14，那么通过mosfet12提供的电流经过相应的发光二极管流动至端子20，使得发光二极管以正常的方式发射光。与每个发光二极管l11至l38并联连接的mosfet14优选借助脉宽调制运行，以便通过如下方式对相应的发光二极管调光：即所述mosfet14将发光二极管以快速的顺序接通和断开，其中所述mosfet14能够接通或断开相应的发光二极管。但是，同样能够进行纯接通和断开操作。

在第三实施方式中，将由相应的mosfet14和发光二极管l11至l38构成的另外的串联电路设置在端子20上，以便能够尽可能最佳地利用通过机动车侧的车载电网提供的直流电压。因此，图1中的六个支路中的每个能够分别配备有mosfet12，所述mosfet12用作为用于所述支路的电流源。由此，端子20间接地或直接地与车载电网的直流电压的负电势32连接。在另一实施方式中，每个发光二极管l11至l38具有自身的mosfet12作为电流源。这尤其是有意义的：在车载电网电压极其低时、例如在汽车启动时全部发光二极管l11至l38并联连接，以便即使在该低的车载电网电压下也保持发光设备22的光输出。在将两个或更多个发光二极管串联连接的开关状态下，相应的发光二极管的相应的mosfet12能够被共同地控制到如下电流强度上，相应的支路应以该电流强度运行。

此外，第二和第三实施方式中的该电路在联接个别的发光二极管l11至l38或全部发光二极管l11至l38的情况下在车载电网侧不出现电流突变的情况下被证实为是有利的，所述电流突变能够导致不期望的电磁干扰，因为由于该电路结构能够将电流基本上保持恒定。此外，该电路允许：在接通运行状态下，由于借助于mosfet12设定电流，连接到所述mosfet的全部发光二极管l11至l38基本上在相同的运行状态下运行。就此而言，通过开关设备2的该分支转换的功率基本上是恒定的，并且与发光二极管l11至l38是否发射光无关。开关设备2当前包含asic。通过并联连接的mosfet14，能够单独地接通和断开每个led。由于mosfet14也能够以脉宽调制来运行，其同样能够被调光，进而将照明设备22匹配于不同的情况。

附图标记列表

l11-l14第一支路的led

l15-l18第二支路的led

l21-l24第三支路的led

l25-l28第四支路的led

l31-l34第五支路的led

l35-l38第六支路的led

1发光二极管矩阵

3电池

4串联电阻

5测量装置

6控制设备

10局部

12mosfet

14mosfet

16出自ledl11至l38中的发光二极管

18漏极端子

20端子

22发光装置

34源级端子

36漏极端子

38源级端子