Digitale“ LED: alle Funktionen zur Steuerung und Diagnose drei farbigen LEDs einschließlich der Kalibrierung und Regelung sämtlicher optischer Parameter sind in Form eines winzigen Controller Chips direkt in die RGB-LED integriert. Die Ansteuerung erfolgt über ein sehr effizientes Protokoll, äuserst störsicher mit nur 2 MBit/s Übertragungsrate. Inova Semiconductor

Bild 2: Digitale LED: Alle Funktionen zur Steuerung und Diagnose der drei farbigen LEDs einschließlich der Kalibrierung und Regelung sämtlicher optischer Parameter sind in Form eines winzigen Controller-Chips direkt in die RGB-LED integriert. Die Ansteuerung erfolgt über ein sehr effizientes Protokoll, äußerst störsicher mit nur 2 MBit/s Übertragungsrate. Inova Semiconductor

Vor diesem Hintergrund dachte Inova Semiconductors zusammen mit BMW erstmals im Frühjahr 2015 über alternative Lösungen nach. Eine sehr fruchtbare Zusammenarbeit, aus einem ähnlichen Brainstorming im Sommer 2002 ging die Idee zu „APIX“ – dem „Automotive Pixel Link“ – hervor. Dieser hat sich zwischenzeitlich mit über 70 Millionen Knoten im Markt weit über BMW hinaus als ein De-facto-Standard etabliert. Erst vor wenigen Wochen hat Inova die dritte APIX-Generation – APIX3 jetzt mit 12 Gbit/s Bandbreite – präsentiert. Und es ist kein Geheimnis, dass in der „digitalen LED“ viele Gene von APIX stecken, insbesondere was das effektive Kommunikationsprotokoll betrifft.

Die Grundidee des neuen Konzepts besteht darin, dass alle Maßnahmen, die zur Sicherstellung stabiler Lichtparamater – Helligkeit und Farbstabilität – notwendig sind, nicht außerhalb und mit bekannt hohem Aufwand, sondern innerhalb der RGB-LED selbst durchgeführt werden. Und die LED damit buchstäblich zu „digitalisieren“, dass sie – wie andere digitale Komponenten auch – über ein „schlankes“ Protokoll, nur mit den Zielparametern für Farbe und Helligkeit, gesteuert werden kann.

Das Konzept von „ISELED“ (unten) im Vergleich zu bisherigen Konzepten (oben) zur Steuerung einer größeren Zahl von RGB-LEDs. Inova Semiconductor

Bild 3: Das Konzept von „ISELED“ (unten) im Vergleich zu bisherigen Konzepten (oben) zur Steuerung einer größeren Zahl von RGB-LEDs. Inova Semiconductor

Herzstück der neuen digitalen LED ist ein winziger Controller-Chip von Inova mit gerade einmal 1 mm² Fläche, der zusammen mit den drei farbigen LEDs – einer roten, grünen und blauen – von Dominant Opto Technologies aus Malaysia in ein kompaktes Gehäuse mit einer Größe von gerade einmal 3 × 4 × 0,6 mm3 integriert wird. Er verfügt nicht nur über die erforderlichen Treiberstufen zur Ansteuerung der LEDs, sondern auch über sämtliche Vorrichtungen, um beim Endtest des LED-Moduls bei Dominant alle drei Einzel-LEDs präzise auf die Referenzwerte für Farbe und Helligkeit kalibrieren zu können. Und ohne dass die LEDs dazu – wie bisher üblich – vorher gebinned und mit Barcode versehen sein müssen. Diese Kenndaten werden dann auf einem kleinen Speicher im Controller abgelegt und dann bei der Ansteuerung der LEDs als Korrekturwert herangezogen. Über einen ebenfalls integrierten und beim Chiptest kalibrierten Temperatursensor wird darüber hinaus auch noch die aktuelle Temperatur der LEDs ermittelt und zur Regelung ihrer Helligkeit herangezogen.

Da bei der Datenübertragung zwischen Systemcontroller und LED-Streifen so der ganze „Datenoverhead“ aller LED-Kenndaten wegfällt, hat das Kommunikationsprotokoll jetzt nur noch die Aufgaben, die eigentlichen Lichtsteuerbefehle zu übertragen: differenziell und sehr EMV-freundlich mit nur 2 MBit/s über ungeschirmte Zweidrahtleitung, die einfach in dem Fahrzeug-Kabelbaum mit eingeflochten wird.

Trotz der niedrigen Datenrate können theoretisch bis zu 4096 LEDs aneinandergereiht werden. Die Steuerbefehle liegen dabei praktisch quasi-simultan an jedem RGB-Modul an, das den Datenstrom um nur zwei Taktzyklen – rund 1 µs – verzögert an das nächste Modul in der Kette weiterreicht. Alle RGB-LEDs können damit in Videogeschwindigkeit angesteuert werden und so auch als einzelnes Pixel eines großen LED-Bildschirms oder -Displays mit 24 (3×8) bit Auflösung fungieren. Die Zahl von maximal 4096 LEDs je Zeile ist nicht zufällig auch die horizontale Auflösung des UHD-Formats (Ultra High Definition): Damit reichen die Einsatzmöglichkeiten dieses LED-Konzepts weit über das Fahrzeug hinaus, die Anfragen reichen heute bereits von der Illuminierung von Gebäudefassaden über Flugzeugkabinen bis hin zu Kreuzfahrtschiffen.

Hintergründe zur ISELED Allianz

Seite 2 von 3123