Automotive Ansteuerung von RGB-LEDs im Automobil

Der Beitrag diskutiert ein LED-basiertes Beleuchtungssystem für Fahrzeuginnenräume sowie die Hardware-Funktionen für eine effektive RGB-LED-Ansteuerung, die Software-Konzepte für Temperatur- und Alterungs-Kompensation und das Binning der RGB-LEDs.

LEDs haben in den letzten Jahren nicht zuletzt durch ihre technische Weiterentwicklung mehr und mehr an Bedeutung für die moderne Beleuchtungstechnik gewonnen. Auch in der Automobiltechnik können die Vorteile wie lange Lebensdauer und geringer Stromverbrauch der LEDs als Vorteile genutzt werden. Für die Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums können mit RGB-LEDs neue Lichtkonzepte umgesetzt werden, die eine flexible Einstellung der Helligkeit und des Farbtons erlauben. Hier werden meist viele einzelne Lichtpunkte im Fahrgastraum verteilt. Eine flexible Vernetzung und eine kostengünstige Ansteuerung der RGB-LEDs ermöglichen eine breite Anwendung im Fahrzeug. Hier wird an einer Lösung gearbeitet, die mit einem Minimum an externen Bauteilen auskommt. Die Systemlösung enthält einen Mikrocontroller mit Flash- und FRAM-Speicher, die es erlaubt, den vorhandenen Speicherplatz flexibel in Datenspeicher (RAM), Programmspeicher (Flash) und nichtflüchtigen Datenspeicher (EEPROM) einzuteilen. Programmierbare Stromquellen sowie eine LIN-Schnittstelle mit SNPD-Unterstützung (Single Node Position Detection) und Spannungsregler sind in die Ein-Chip-Lösung integriert.

 

„Ambient Lighting“-System


Durch die Ablösung der einfachen Glühlampe für die Fahrzeuginnenraumbeleuchtung durch LEDs ergeben sich eine Vielzahl von Möglichkeiten, den Innenraum eines Fahrzeugs individueller zu gestalten. Man kann zum Beispiel den Fahrzeughimmel mit Lichtpunkten versehen, Lichtleisten in das Türdekor integrieren, die Seitentaschen oder den Getränkehalter in der Mittelkonsole beleuchten und vieles mehr.
Um diese Gestaltungsmöglichkeiten des Innenraumlichts für verschiedene Fahrzeugmodelle, Fahrzeugplattformen und auch Hersteller individuell umzusetzen, ist ein flexibles Konzept erforderlich. Eine Standardisierung der Lichtknoten würde helfen, die Anwendung günstiger zu machen, ohne die durch die Programmierbarkeit gewonnene Flexibilität und das Buskonzept aufgeben zu müssen.
Dazu muss eine Hardware entwickelt werden, die pro Lichtknoten eine LED enthält und flexibel über ein Bussystem angebunden und konfiguriert werden kann. Dann kann flexibel, je nach Fahrzeugausstattung, die Anzahl der Lichtknoten gewählt und über das Bussystem angesteuert werden. Es soll die Möglichkeit bestehen, von einigen wenigen bis zu 20 und mehr Lichtknoten anzusteuern (Bild 1). Jeder Lichtknoten muss eine eigene „Intelligenz“ besitzen, um die vielfältigen Anforderungen zu erfüllen.
Ein weiteres wichtiges Systemkriterium ist die Austauschbarkeit der Lichtknoten im Servicefall. Ein Ziel ist es, die Lagerhaltung an Ersatzteilen zu minimieren und möglichst nur ein Bauteil auf Lager bereitzuhalten, welches dann individuell für jeden Lichtknoten eingesetzt werden kann.
Zum Schluss muss noch ein Preisniveau erreicht werden, welches die Gesamtapplikation für den Automobilhersteller und den Endkunden attraktiv macht.
Bezogen auf die Lichtknoten muss sichergestellt werden, dass alle LEDs immer eine einheitliche Helligkeit und einen einheitlichen Farbton wiedergeben. Dazu müssen Alterungseffekte der LEDs sowie Einflüsse der Umgebungstemperatur auf die LED kompensiert werden. Auch sollte das Innenraumlicht beim Einschalten von Hochlastverbrauchern nicht flackern oder dunkler werden. Nicht zuletzt müssen LED-Knoten nach einem Austausch durch einen Service-Fachbetrieb wieder in Helligkeit und Farbe an die anderen Knoten angepasst werden, um ein homogenes Gesamtbild der Helligkeit und Farbe für den Nutzer zu erzeugen.