Ein zentraler Controller steuert individuell LEDs in Fahrzeugen

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Maßgeschneidertes Kommunikationsprotokoll

Auf Grundlage der langjährigen Erfahrung, die Inova bei der Entwicklung seines Kommunikationsstandards APIX für die Übertragung von Bilddaten im Gbps-Bereich im Fahrzeug sammeln konnte, hat das Unternehmen für die Digitale RGB-LED ein maßgeschneidertes Kommunikationsprotokoll entwickelt: Damit lässt sich nicht nur jede LED einzeln steuern und auch gezielt abfragen, mit einer Datenrate von 2 MBit/s ermöglicht dieses neue Protokoll erstmals auch Lichtszenarien in voller Videogeschwindigkeit.

Ein einzelner Mikrocontroller fungiert dabei als System-Controller und kann einen LED-Streifen mit bis zu 4096 der digitalen LEDs mit integriertem Controller ansprechen. Das ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation zwischen Mikrocontroller und LED-Modulen mit sehr geringen Latenzzeiten. Die niedrige Busdatenrate von 2 MBit/s zusammen mit differentieller Übertragung ist die Grundlage für ein EMI-festes Design. Das kompakte Gehäuse ist korrosionsfest und bietet einen ESD-Schutz bis 2 kV. Der niedrige Wärmewiderstand des LED-Gehäuses ist 30 Prozent niedriger als bei vergleichbaren Produkten.

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LED-Licht für zukünftige Arten der Mobilität

Die im November 2016 gegründete ISELED-Allianz setzte sich das Ziel, von Beginn an ein vollständiges Ecosystem für das digitale LED-Konzept und ein komplettes System mit abgestimmtem Systemcontroller, Software-Treiber, Hardware-Umsetzung und eine Anwendersoftware anzubieten. Damit lassen sich über das Smartphone eigene Lichtszenarien einspielen. Die Gründungsmitglieder sind: Inova Semiconductors, Dominant Opto Technologies, NXP, TE Connectivity und die Hochschule Pforzheim.

In enger Zusammenarbeit mit BMW entwickelte die Allianz eine Lösung für das LED-Dilemma der Automobilindustrie. NXP steuert einen Mikrocontroller als Systemcontroller bei. Die voll skalierbare S32K-Familie mit einer Taktfrequenz von bis zu 112 MHz, Flash-Speicher (8 kByte bis zu 2 MByte), einem ARM Cortex M-Prozessorkern und einer konfigurierbaren, seriellen FlexIO-Kommunikationsschnittstelle passen zum Konzept der Digitalen LED. NXP bringt das Konzept als Komplettlösung mit Hardware und Software auf den Markt. Eine stabile, klar definierte API-Schnittstelle mit gebrauchsfertigen Subroutinen zur Kommunikation mit den integrierten LED-Treibern erleichtert dem Programmierer die Entwicklung von Software für Lichteffekte.

Kommunikation von Fahrzeugen mit ihrem Umfeld

Zunächst wird das Konzept mit dem Namen ISELED bei der Innenraumbeleuchtung von Fahrzeugen Anwendung finden, aber es gibt bereits viele weitere Einsatzbereiche: nicht zuletzt die Kommunikation von Fahrzeugen mit ihrem Umfeld. Auch für andere Segmente als den Automobilmarkt, beispielsweise für Flugzeuge oder Kreuzfahrtschiffe, ist das Konzept interessant, ermöglicht das Kommunikationsprotokoll doch die individuelle Ansteuerung einer großen Zahl von LEDs, die in Videogeschwindigkeit Farbe und Helligkeit wechseln können. Dazu kommen Trends im Automobilsektor, die weiteren Anwendungen den Weg ebnen. Einer der Trends sind autonome Fahrzeuge, bei denen die Beleuchtung auch eine wichtige Rolle als HMI-Interface spielen wird und damit nicht mehr nur eine Lichtstimmung im Auto erzeugt, sondern dann auch funktionale Aufgaben hat.

Bei den Fahrzeugkonzepten der Zukunft wird aber nicht nur die Innenraumbeleuchtung eine immer größere Rolle spielen. Ebenfalls unverzichtbar wird es sein, dass vernetzte Fahrzeuge besser mit ihrem Umfeld kommunizieren. Autonome Fahrzeuge müssen beispielsweise einem Fußgänger signalisieren können, dass dieser gesehen wurde. Das ist aus Sicherheitsgründen überaus wichtig. Entscheidend ist die Erkenntnis, dass sich die LED-Beleuchtungstechnik derzeit in einer Umbruchsphase befindet. Das Konzept der „digitalen“ LED ist auf Kostenökonomie optimiert, sodass auch mehrere hundert LEDs im Fahrzeug funktionieren.

* Robert Isele arbeitet bei BMW, Roland Neumann bei Inova Semiconductors und Prof. Dr. Karl-Heinz Blankenbach lehrt an der Hochschule Pforzheim.

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