Apple Lightning: Was steckt im neuen Anschluss?

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iFreddie

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Apple hat, nach gut 10 Jahren, den alten Dock Connector ersetzt, "Lightning" heißt der neue Connector welcher ab dem iPhone 5 für die Verbindung zwischen iDevice und Zubehör sorgt.
Folge der Änderung war eine Diskussion darüber, das Apple durchaus auch auf einen Micro USB hätte setzen können, dieser ist weit verbreitet und hat sich als Standard für Smartphones etabliert.
Warum also wieder ein proprietärer Anschluss aus Cupertino?

Das Apple gerne eigene Wege geht wenn es um Standards oder Anschlüsse geht ist bekannt, über 10 Jahre verbaute Apple einen 30-poligen Dock Connector in iPhone & Co. Mit der sechsten Generation des Fruit Phone mußte der alte Anschluss weichen und wurde nicht, wie teils erwartet, durch eine Micro USB Verbindung ersetzt.
Mit dem iPhone 5 kommt eine neue Variante des Dock Connector, belegt mit 8 Pins und rein digitaler Signalübertragung, im Lightning getauften Stecker sitz zusätzlich ein Chip.

Nun wurde in Medien, Blogs und Foren groß darüber diskutiert und mit bekanntwerden der Tatsache, das im Kabel nun auch noch ein Chip verbaut sei, sahen viele die Vermutung bestätigt -> Apple ändert den Anschluss um noch mehr Geld verdienen zu können, der Chip kann nur dazu dienen den Einsatz von Drittanbieter-Zubehör, welches ohne Segen in Form einer Lizenzierung daher kommt, auszusperren...und so weiter. Hier oder auch hier wurde im USP Forum das "Thema Lightning" diskutiert.


Wo der alte 30 Pin Connector "noch mit dem Lötkolben zu bearbeiten war", da gibt sich der Lightning zugeknöpft. Über den 8-poligen Anschluss werden Signale vom iDevice (oder zum iDevice) nicht einfach auf USB durchgeschleift, mit einem neun aufwändigen Chip im Stecker wird die Belegung der einzelnen Pins nach Bedarf gesteuert, die Übertrageung der einzelnen Signale erfolgt auf rein digitalem Weg. Nebenher ermöglicht besagter Chip die seitenunabhängige Verwendung des Lightning Stecker.
Durch die Chipsteuerung des Lightning wird es möglich das der Adapter die Belegung der Pins und das angeschlossene Zubehör erkennt, kurz nach erkennen des Zubehör weist Lightning dann die Funktionen dynamisch den 8 Pins der Verbindung zu.

Der Lightning wurde von Apple zum Standard für iDevices auf die nächsten 10 Jahre erklärt.
Heute entspricht die Übertragungsgeschwindigkeit noch dem USB 2.0 Standard, doch schon mit der nächsten iPhone Generation könnte sie auf USB 3.0 steigen. Die maximale Übertragungsgeschwindigkeit wird tatsächlich nicht durch die 8 Pins beschränkt, es sind die im iPhone 5 verbauten Flash Module, welche die Geschwindigkeit vorgeben . Sollten in der nächsten Generation schnellere Speichermodule eingesetzt werden kann der Lightning also "mit wachsen". Nur ein Beispiel dafür das die Apple Ingenieure auch an künftige Erweiterungen der Verbindung gedacht haben, dabei haben sie den Vorteil sich nicht an Industriestandards halten zu müssen, dank der proprietären Bauform. Dem proprietären Stecker ist es auch zu verdanken das ein iDevice schneller aufgeladen ist, als es über Mikro USB möglich wäre, der Lightning Stecker überträgt mehr Strom als ein Micro USB Stecker.

Analysten gehen im übrigen davon aus das der Lightning für Apple 775% teurer in der Produktion ist, im Verhältnis zum alten 30-poligen Dock Connector, als Hauptgrund hierzu wird der verbaute Chip benannt. Der Einsatz einer Micro USB Verbindung wäre dem kalifornischen Unternehmen deutlich günstiger gekommen, dieser hätte aber den Ansprüchen nicht genügt.
Lightning ist mehr als ein Stecker zum aufladen, Apple realisiert hier einiges an Funktionalität auf engstem Raum und wäre mit Mikro USB zu eingeschränkt gewesen.
Peter Bradstock, Entwickler des Lightning Anschlusses, gab gegenüber AppleInsider detalierte Auskunft zu den Funktionen des Lightning:


  • Lightning is adaptive.
  • All 8 pins are used for signals, and all or most can be switched to be used for power. So it makes no sense to say “Lightning is USB2-only” or whatever.
  • The outer plug shell is used as ground reference and connected to the device shell.
  • At least one (probably at most two) of the pins is used for detecting what sort of plug is plugged in.
  • All plugs have to contain a controller/driver chip to implement the “adaptive” thing.
  • The device watches for a momentary short on all pins (by the leading edge of the plug) to detect plug insertion/removal.
  • The pins on the plug are deactivated until after the plug is fully inserted, when a wake-up signal on one of the pins cues the chip inside the plug. This avoids any shorting hazard while the plug isn’t inside the connector.
  • The controller/driver chip tells the device what type it is, and for cases like the Lightning-to-USB cable whether a charger (that sends power) or a device (that needs power) is on the other end.
  • The device can then switch the other pins between the SoC’s data lines or the power circuitry, as needed in each case.
  • Once everything is properly set up, the controller/driver chip gets digital signals from the SoC and converts them – via serial/parallel, ADC/DAC, differential drivers or whatever – to whatever is needed by the interface on the other end of the adapter or cable. It could even re-encode these signals to some other format to use fewer wires, gain noise-immunity or whatever, and re-decode them on the other end; it’s all flexible. It could even convert to optical.


Quelle: Klick&Klick
 
Sisyphos

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....
Dem proprietären Stecker ist es auch zu verdanken das ein iDevice schneller aufgeladen ist, als es über Mikro USB möglich wäre, der Lightning Stecker überträgt mehr Strom als ein Micro USB Stecker.
....
Eine Verständnisfrage, ich begreife physikalisch nicht, das der Sticker eines Ladegerätes den Strom oder die Spannung begrenzt. Über den USB Anschluss sind Spannungen von 5 mV üblich und 1200 mA problemlos möglich, solche Ladegeräte habe ich da.
Die Ladespannung wird bisher immer von den Geräten begrenzt.

Kannst du mir erklären, wieso das mit dem anderen Stecker anders ist?
 
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Wie dem auch sei'...

Ich find's gut... :cool:

So kommt wenigstens nicht ständig einer an und fragt nach nem Ladegerät... ^^
 
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Mr. Green

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Wenn Wir schon dabei sind:

Der Einsatz einer Micro USB Verbindung wäre dem kalifornischen Unternehmen deutlich günstiger gekommen, dieser hätte aber den Ansprüchen nicht genügt.
Was kann der Lightning, was der Micro-USB nicht kann? Was macht, im Vergleich, den Lightning besser? Wo liegen bei dem Lightning, gegenüber des Micro-USB, die Vorteile?

Gruß
 
iFreddie

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@Sisyphos

Im Prinzip ist USB an einen festen Standard gebunden, dieser legt auch fest welche max Strommengen durch diesen Anschluss geht:

Neben dem Datenprotokoll spezifiziert der USB-Standard die bereitgestellte Spannung. Sie ist stabilisiert, liegt bei 5 V ±5 % und liefert einen Strom von mindestens 100 mA. Auf diesem Standard basieren USB-Netzteile.
Ohne besondere Freigabe durch den Host-Controller darf ein Gerät nicht mehr als 100 mA Strom beziehen. Am Ausgang des USB-Host muss die Spannung zwischen 4,65 V und 5,25 V liegen, allerdings ist ein Abfall bis auf 4,40 V am Ende eines USB-Kabels zulässig, hinter einem passiven USB-Hub sind gar 4,00 V erlaubt [3].
Externe 2,5″-Festplatten haben Anlaufströme von 600 mA bis 1100 mA, im Betrieb begnügen sie sich mit 250 mA bis 400 mA (Stand: 2010). Die kurzzeitige Überlastung des USB-Ports wird von fast allen Geräten geduldet, nur wenige Geräte (meist Festplattenrecorder) haben mit besonders stromhungrigen Festplatten Probleme. Die früher häufig zu findenden Doppel-USB-Anschlüsse (die laut USB-Spezifikation nicht zulässig sind) oder zusätzliche Betriebsspannungseingänge an Festplatten sind selten geworden (Stand: 2011). Externe 1,8″-Festplatten liegen mit Anlaufströmen um die 400 mA und Betriebsströmen um die 150 mA innerhalb der USB-Spezifikation und bereiten somit keine Probleme. Mit USB 3.0 wurde auch der maximale Strom auf 900 mA erhöht. Damit ist die Stromversorgung vieler, aber nicht aller, im Handel erhältlicher externer 2,5″-Festplatten unter Einhaltung der USB-Spezifikationen gesichert. Im Gegensatz zu kleineren Festplattenformaten lassen sich externe 3,5″-Festplatten grundsätzlich nicht ohne separate Spannungsversorgung an einem USB-Anschluss betreiben. Zum einen weil sie neben den 5 V auch 12 V als Betriebsspannung benötigen und zum anderen, weil ihr Strombedarf über die spezifizierten 500 mA hinausgeht. Typisch liegt dieser bei 800 bis über 1000 mA.
In der EU-Initiative für einheitliche Mobiltelefon-Lade/Netzgeräte,[4][5], welche sich im Wesentlichen an die 2009 in Version 1.1 erschienene USB „Battery Charging Specification“[6] anlehnt, ist auch ein USB-Lademodus mit einem Ladestrom zwischen 500 und 1500 mA spezifiziert; dieser Lademodus wird mittels Kennung (EU-spezifiziert (?)) in der Datenleitung aktiviert.
Wiki

Also sind über USB Ladeströme zwischen 500 und 1500 mA möglich, verbindlich geltend da ja genormt.

Logisch, am Ende regelt das Betriebssystem aktueller Smartphones usw den eigentlich aufgenommen Ladestrom.
Hier kommt dann der Vorteil einer proprieteren Lösung, wenn ein entsprechendes Ladegerät mehr Strom zur Verfügung stellen kann so kann über zB Lightning (oder jede andere proprietäre Schnittstelle) das eigentlich Maximum vom Hersteller vorgegeben werden, ohne an allgemein verbindliche Vorgaben gebunden zu sein.

Als Beispiel, ein iPhone Ladegerät liefert 1000 mA ein iPad Ladegerät liefert 2100 mA.
Es ist möglich ein iPhone auch per iPad Ladegerät aufzuladen, wobei das iOS dann auch tatsächlich die 2100 mA als Ladestrom zulässt. Ergebnis liegt dabei auf der Hand, das iPhone ist mit dem iPad Ladegerät deutlich fixer wieder auf 100 % Akku, als mit dem schwächeren iPhone Ladegerät.

Würde Apple jetzt auf einen USB setzen, so wäre die max Strommenge auf besagte 1500 mA nach Normierung limitiert.

Am Ende ist also das Kapitel "ermöglicht schnelleres Aufladen, weil proprietär" kein wirklich Lightning spezifisches, es trifft auch auf den 30-poligen Dock Connector zu.

@Blindi

Lies doch einfach mal die Spezifikationen im Zitat.
Ich glaube auch nicht das ein USB 2.0 Anschluss gleichzeitig die 3.0 Vorgaben erfüllt, dessen Datenraten liefern kann.
Reine digitale Übertragung von Signalen bei USB, das weiß ich nicht, aber eine dynamische und vom Bedarf des Zubehöres abhängige Belegung der Pins kann USB zB nicht.

..........

Verständlich erklärt?

Gruß
 
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kkongo

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Könnte etwas dran sein - daher sind einige Android-Tablets auch ohne USB Ladefunktion (Extra - Connector zum Laden).
Sony Tablet S - eeePad Transformer 1 als Beispiel.
 
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Mr. Green

Gast
...daher sind einige Android-Tablets auch ohne USB Ladefunktion....
Wobei die meisten, bzw. der Großteil, der Android-Tablets keinen Micro-USB hat, sondern auch oftmals nen Eigenbau des Herstellers bsp. Samsung, und auch nur bei der ersten Serie der Tablets war das USB-Laden nicht möglich.....
Aber egal, das wird sonst noch zu OT ;)

Gruß
 
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