控制具有至少两个半导体光源的照明元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于具有至少两个半导体光源并且可连接到电源上的照明元件的控制装置，控制装置用于将电源提供的电功率借助半导体光源转化为取决于所提供的电功率的、发射的光功率，其中，这些半导体光源连接到控制装置上，并且控制装置设置用于通过以下方式调节所提供的电功率，即控制装置具有节拍发生器，其构造用于在节拍运行状态中为半导体光源加载电功率。本发明还涉及一种照明装置，其具有带有多个半导体光源的照明元件、用于将照明装置连接到电源上的电接口以及控制装置，半导体光源连接到控制装置上。此外，本发明还涉及一种用于控制具有至少两个半导体光源和连接到电源上的照明元件的方法，其中，照明元件将由电源提供的电功率借助半导体光源转化为取决于所提供的电功率的、发射的光功率，借助控制装置通过以下方式调节所提供的电功率，即半导体光源借助控制装置在节拍运行状态中加载电功率，其中，根据单独对应于半导体光源的节拍脉冲系列来控制半导体光源。最后，本发明还涉及一种计算机程序产品。
【背景技术】
[0002]这类照明元件及其控制装置和用于控制它的方法基本上在现有技术中已经全面公知，所以不需要特别地提出文献证明。这类照明元件此外还用于照明目的，例如照亮房间、工作场合或者诸如此类。此外，这些照明元件也越来越多地用在汽车上，例如作为探照灯或者诸如此类。这类照明元件包括多个半导体光源，其为了实现理想的照明效果借助控制装置被相应地驱控。为了这个目的，半导体光源连接到控制装置上。由控制装置也同时使得半导体光源被供给电能，从而使半导体光源根据输送给它的电能产生光。产生的光功率在这里此外还取决于输送给半导体光源的电功率。
[0003]为了能够以理想的方式调节功率，公知的是，改变用于相应半导体光源的电压。然而，这种功率控制法有一些缺点，例如为了能够调节出理想的电压，在控制装置方面造成很高的技术耗费，并且各个半导体光源相互之间有高度依赖供电情况的亮度波动和/或诸如此类，所以基本上没有执行过用于半导体光源的功率控制的这种方法。
[0004]出于这个原因广泛实施的是，为了功率调节的目的使半导体光源在节拍运行状态下加载电功率，从而使接通状态下的半导体光源相应能够在一个预定的最佳运行点上运行。为了这个目的，半导体光源被加载节拍脉冲系列，其中，节拍脉冲系列分别对应于相应的、平均的发射光功率。用于调节功率的方法例如基于脉宽调制(PWM)，其中，根据想要调节的功率来设置相应的占空比。节拍脉冲系列的节拍速率在此如下地选择，g卩，使得正常的照明功能基本上不受此影响。
[0005]然而，前述的节拍运行在节拍脉冲系列的计算耗费或者类似耗费方面会导致很多问题，尤其是当为了调节相应的许多半导体光源而需要大量的节拍脉冲系列时。
【发明内容】
[0006]照明元件将由电源提供的电功率借助它的半导体光源转换为取决于所提供的电功率的、发射的光功率。为了这个目的，照明元件通过以下方式连接到电源上，即照明元件具有对此合适的电接口，经由该电接口能够制造出与电源的相应连接。电源例如可以是公共的能量供应网、可再生的能量生成设备，例如太阳能设备，风能设备，但是也可以是燃料电池、内燃机-发动机-组、它们的组合或者诸如此类。
[0007]这类照明元件通常具有多个半导体光源，它们连接到控制装置上。为了这个目的可以设置相应的电路，例如半导体光源的至少一些部件的串联电路、并联电路、它们的组合、尤其是矩阵电路、和/或诸如此类。
[0008]尤其是在这类照明元件用于车辆前照灯或像汽车这样的车辆的车前灯领域时，有许多的优点，例如可以在不需要机械装置的情况下实现弧线光、实现与安全相关的功能和/或诸如此类。与安全相关的功能例如可以包括遮挡迎面车辆的光，从而减少耀眼作用，或者通过提升在危险位置和/或情形下的亮度而脱离这些区域。此外，使用这类照明元件还能有利于提高能效，尤其是当只有照明元件的以下部分区域被驱控或被激活时，其对于制造理想的光分布来说是必要的，这与传统照明元件中通过挡板切割来制造理想的光分布的解决方案不同。
[0009]因此，本发明的基本目的是，提供一种控制装置、一种方法以及一种照明装置和一种计算器程序，利用它们能够就这些而言实现改进。
[0010]作为解决方案，本发明建议了一种具有独立权利要求1所述特征的控制装置。相应地，本发明还建议了一种按照其他的独立权利要求4所述的照明装置。就方法而言，利用本发明建议了一种按照独立权利要求5所述的方法。最后利用本发明建议了一种按照独立权利要求14所述的计算机程序产品。更多的有利构造方案和特征借助从属权利要求得出。
[0011]本发明尤其是涉及半导体光源的应用对电能供应和电磁耐受性的影响。半导体光源是由基于其物理特性在加载电流时产生光的固体组成的光源。使用这类半导体光源需要特殊的措施，以便以理想的方式产生光，并且同时能够实现可靠的、符合规定的运行。同时，这些半导体光源通常具有非常小的时间常数，由此说明，所输送的电功率的改变通常基本上直接导致由半导体光源发射的光功率发生相应的变化。
[0012]因此，在控制装置方面，因此利用本发明尤其提出，构造用于照明元件的控制装置，照明装置具有至少两个半导体光源并能够连接到电源上，控制装置用于将由电源提供的电功率借助半导体光源转换成取决于所提供的电功率的、发射的光功率，其中，半导体光源连接到控制装置上，并且控制装置设置用于通过以下方式调节所提供的电功率，即控制装置具有节拍发生器，其构造用于在节拍运行状态下使半导体光源加载电功率，并且根据单独对应于半导体光源的节拍脉冲系列控制半导体光源，其中，节拍发生器被设置用于从节拍脉冲系列中形成一个共同的脉冲模式，并且通过选择对应于光功率的一个脉冲模式来调节由照明元件发射的光功率。控制装置可以构造成电子电路、相应编程的计算机单元、它们的组合或者诸如此类。此外它还可以由一个半导体芯片构成。
[0013]以这种方式能够实现特别简单的控制，尤其是当照明装置具有大量的、同样需要大量的节拍脉冲系列的半导体光源时。例如可以预先储存这类的节拍模式，从而能够实现让照明元件非常迅速地调节到理想的光效应，而不需要采用繁琐的信号处理措施来得出相应的节拍脉冲系列。由此可以在控制装置方面减少耗费，并且/或者提升调节速度。
[0014]根据本发明的另一个方面，通过预设节拍脉冲系列可以使半导体光源的符合规定的运行对电能供应的影响明显减小。通常这些半导体光源包含在许多的照明元件中。这些半导体光源能够连接在串联电路中、并联电路中、它们的混合形式、尤其是矩阵电路和/或诸如此类中。利用光源的数量确定由它们构成的照明元件的最大光功率。尤其是可以通过布线实现的是，可以分别共同地通过一个节拍脉冲系列驱控照明元件的半导体光源的一部分。
[0015]这些半导体光源连接到电控制装置上，并且由它加载电能，从而能够以符合规定的方式实施它们的符合规定的发光功能。为了这个目的，半导体光源可以单独地或者也可以成组地连接到控制装置上。在成组地连接在控制装置上时，这些半导体光源组只能共同地通过节拍脉冲系列运行。
[0016]电源提供照明元件正常运行所需要的功率，该功率优选地是所提供的电功率。所提供的功率据此尤其是包括电功率，它通过由控制装置为半导体光源加载电功率产生。作为补充，还可以包括控制装置的以及其他必要组件的电功率。电源所提供的电功率优选地是在照明元件和/或控制装置的基本上静态运行状态中输出到它或它们处的电功率。
[0017]控制装置具有用于连接到其上的半导体光源或半导体光源组的电子开关元件，它们在符合规定的情况下为半导体光源加载电功率或电流。这些电子开关元件通常构造成半导体开关。但是它也可以构造成纳米开关元件、它们的组合或诸如此类。这些开关元件可以设置成单独的构件组，但是或者也可以与控制装置一件式地构成。例如这些开关元件可以设置成电子电路、半导体芯片、它们的组合或者诸如此类。
[0018]半导体开关在本公开文本的意义内优选地是可控制的电子开关元件，例如晶体管、尤其是二极晶体管、三极晶体管、它们的组合电路，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或者诸如此类。
[0019]半导体开关的开关运行意味着，在接通的状态下，在半导体开关的构成通断路段的接口之间提供非常小的电阻，从而在剩余电压非常小的情况下实现高的电流。在断开状态下，半导体开关的通断路段阻抗高，也就是说，它提供高的电阻，使得即使在施加在通断路段上的电压高时也基本上不存在或者仅仅存在很小的、特别是可忽略不计的电流。与之不同的是线性运行，但是它不用在电子开关元件中。
[0020]优选地，通过控制装置接通的开关元件的数量确定由电源提供的功率。此外还可以提出，控制装置在功率调节方面控制电源。这种控制也可以设置用于节拍的电子能量转换器，通过它将由电源提供的电功率转换成适合于控制装置的电功率。
[0021]当然也可以提出，将全部的半导体光源分别单个地并且单独地连接在控制装置上。以这种方式，能够以理想的方式由控制装置单独地驱控每个半导体光源。尤其是在此也可以提出，形成成组的半导体光源，它们由控制装置利用一个共同的节拍脉冲系列驱控。这有以下优点，即，可以由控制装置自身确定组的构成，并且可以在必要时根据需要通过以下方式进行调适，即添加或从组中移除单个的或者多个半导体光源。
[0022]此外，即使本发明借助车辆前照灯作为照明装置进一步得以阐述，然而这些实施方式不局限于车辆前照灯，并且当然也可以使用在任意的其他照明装置或照明元件中。
[0023]利用本发明能够实现照明元件的动态变化的光分布，这可以通过相应地驱控照明元件的半导体光源实现。随着照明元件的变化着的光分布，电功率在照明元件上的分布、即局部的功率密度，更确切的说在照明元件所包含的半导体光源上的分布也变化。
[0024]在车辆前照灯的情况下，例如可以在典型的光分布下设置时间上平均大约13到16A的电流需求，其中，这种车辆前照灯在最大光产生量的情况下例如可能需要33到38A范围内的电流。在电流的这两个前述值之间的差被称为储备量(Reserve)，其例如可以在曲线行驶时用于照亮。由此使得也能够利用这种车辆前照灯有利地将曲线行驶时的波动区域照亮，并且从而总体上提升行驶安全