CN102442256B - 用于车辆的脉冲指示单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于车辆的脉冲指示单元，所示指示单元在壳体内包含至少一个LED和至少一个电路。指示单元连接到安装在车辆内的第一控制装置上，同时连接到LED驱动电路上。安装在指示单元的外壳中或其上的第二控制电路通过脉宽调制信号来对LED进行操纵。
Description
技术领域
本发明是以在先专利申请EP 10187091.3为基础的，其作为参考被合并入本发明。
本发明涉及一种用于车辆的脉冲指示单元，该指示单元包含在壳体内的至少一个LED和至少一个电路。指示单元与安装在车辆中的第一控制器和LED驱动电路相连接。安装在指示单元的壳体中或该壳体上的第二控制电路通过脉宽调制信号来操控LED。
此外，本发明的一个目的是提出一种控制指示单元的方法，其中车辆发出的控制信号与指示单元的控制信号叠加。
背景技术
车辆的指示单元在驾驶员的视野范围内用于车辆内部的仪表板上以及用于内后视镜中或上，而且还用于车辆的外部。此处，外后视镜或摄像机的安装位置是合适的。当前可用的镜壳体或摄像机壳体可以容纳不同的指示单元。
作为典型的指示单元，很多外后视镜包含指示灯，其在行驶方向上沿着镜壳体的前侧延伸。对于在外后视镜的侧面和后面的路人来说，指示灯通常不能被看见或者不能被完全看见。因此，需采取额外措施，例如，使用附加的LED，其沿行驶方向发光并且在外后视镜的最外边缘被集成在指示器中。
根据ECE标准，外后视镜内的附加的指示灯应该在行驶的反方向上照亮从与车辆纵轴成5°到与车辆纵轴成60°的区域。在此处，在法律规定的这个区域内的光强度被限定并且必须达到。
从现有技术中可以得知外后视镜中的指示器的各种解决方案。此处，指示模块被集成到外后视镜的壳体中。根据这个设计，这些指示模块包含光纤、反射件、印刷电路板、镜和防护玻璃以及光源。由于已知的优点，LED被越来越多地用作光源。
然而，由于成本原因，简化结构和减少使用LED是必要的，因此光输出必须最优化。
在EP 1120312中，公开了具有指示器的外后视镜，其包含光模块，其中多种LED穿过反射体的开口发光。位于外后视镜的最外边缘上的LED在发光特性上具有符合法律规定的发射方向。光束的形成是通过反射体实现的。整个光模块被夹在外后视镜的壳体内，并且通过插接连接器电接触。
已知LED作为发光装置在车辆中被广泛应用。LED被应用于前灯和尾灯。在此处，LED能够通过脉宽调制信号控制。减光效果通过这种控制实现，否则需要相对于车辆供电系统的波动对LED的公差进行补偿。信号的占空比在此处非常重要。占空比是由接通时间和脉冲的循环持续时间计算出来的。
从DE 102007002809中可以得知LED组，其相对于彼此有相位差的方式脉动地被控制。其原因是在通过近10％的占空比实现了减光效果，以及多种不出现闪烁效果的LED的操作。
本发明为LED使用脉宽调制，从而一方面提高了LED的使用寿命，另一方面利用一种被称为Broca-Sulzer的光学效应。该效应描述人眼的生理行为，即将特定长度的短脉冲的亮度感知为大于长度更长的脉冲。
DE 10260796展示了一种车辆信号灯的控制装置。在此公开文件中，不同光源的闪光被脉宽调制控制。在一个示例中，指示器的光亮相位与另一个频率叠加。还应做出努力以优化光学质量。
发明内容
本发明的目的是实现一种指示单元，其中通过短电流脉冲操控LED，而且可以降低平均能量消耗。LED因此被保护避免过热，同时满足光强度的法定要求。
进一步，这些优点与人类对短脉冲的感知效应相结合。
因此，该目的可以通过这样一种车辆的指示单元来实现：所述指示单元包含至少一个用于容纳至少一个LED和至少一个电路的壳体，由此LED指示单元的LED驱动电路连接到第一控制电路上，第一控制电路被布置在车辆内并传递开通和关闭信号，并且由此第二控制电路被布置在指示单元中或上，其以频率超过100Hz的脉宽调制信号作用在至少一个LED上。
附图说明
在后面的描述中会对本发明的优点进行更加详细的解释。
图1示出了具有指示单元的外后视镜，
图2示出了指示单元的示例，
图3示出了指示器信号的时间变化，
图4示出了LED的控制电路，
图5示出了控制电路示意图，
图6示出了具有脉冲LED的指示器信号的时间变化，
图7示出了用于快速脉冲的控制电路。
具体实施方式
图1示意性地示出了外后视镜1，其包含所示形式的镜基座4和镜头部2。镜通过镜基座4连接于车辆上。镜头部2形成一个功能本体，其通常可枢转地安装在镜基座上。在此，该镜头部包括镜玻璃，镜玻璃电机和其它电功能器件，以及根据本发明的指示单元。在此处，照明灯被理解成“指示单元”，该指示单元根据来自车辆或探测单元的控制信号自动地打开或关闭，并且它的光信号能被驾驶员能感知。
这里例如是一个方向指示器或者指示器3。在图1的实例中，指示器3被安装在外后视镜的外侧边缘上，而且很难被驾驶员看见。它可以在镜壳体的后侧延伸。指示器还可以具有其他安装位置。后视镜内的用电器通过线缆5与车载电源连接。例如，通过线缆，为用电器供电，并且发送控制信号以控制指示单元。
指示单元安装在外后视镜内只是一种可能性。对于其它的应用提供安装在外后视镜位置处的外部摄像机。摄像机包含比外后视镜更小的壳体，因为它们仅包含传感器和电控装置。如果一个摄像机外壳安装在驾驶员的视线范围内，则将指示单元安置在外壳内是有利的。另一个安装位置在车辆的内后视镜中。由车辆控制，并且通过光信号引起注意的指示单元在此很有用。
图2示出了指示单元的示例。指示器3作为示例被示出。它被制成一个独立的指示模块，然而不应该将本发明限制为仅封闭的模块。开放的指示器设备也包括在内。指示器3由模块壳体7构成，其被镜6完全封闭。在不同的实施例中，封闭的指示模块包含一个或几个LED作为光源，它们被安装在一个印刷电路板7上，并连接到LED驱动器上。此外，指示模块可以包含另外的光学部件，例如光导体、光扩散器、菲涅耳镜、反射体或所有这些元件的组合。
这个指示器的光在镜6的表面和镜10的终点被解耦。模块可以通过一个插接连接器18连接到电网。
指示单元的另一示例表现为车道改变指示器14。车道改变指示器14也包含模块壳体7和镜6。
这种类型的简单模块能够用作环境照明，其照射车辆附近的区域，或照亮车门。
所有的指示单元都通过安装在车辆本身中的控制器控制。作为替代，对于警示功能可以想到的是，从传感器直接控制指示灯而不经由中央车辆控制装置。
图3示出了指示器信号20的变化的示例，所述指示器信号从指示控制装置中被集中地发送到所有安装在车辆上的指示器。法定要求规定一侧的所有指示器须同步控制，作为警示灯设备的车辆两侧的指示器也是一样。
这里的指示器频率在大约50％的占空比下是1.5赫兹。
以烛光(candela)测量的有效光强度I是用虚线21表示的。法定要求需要最小值0.6cd到最大值200cd的光强度，例如，这是以整体测量的。
在图4中执行的是对指示器中的LED的典型控制。LED驱动电路11连接到车辆中的车辆侧面的第一控制电路12。在选择的示例中，三个串联的LED被控制，因此在此使用一个LED驱动部件，即使车辆侧面的车载电源的电压出现波动，该驱动部件也能保证恒定的LED电流。因此可以以简单的方式设定LED所需的电流。
图5示意性地示出了根据本发明的解决方案。在此处，LED驱动电路11没有被直接连接到车辆中的第一控制电路12，而是连接到脉冲电路，第二控制电路13连接在它们中间。在此处，电路11和13也可以在一个单元中实现。只有车辆侧面的第一控制电路12以空间上独立的方式布置，而且通过电连接或总线系统连接到电路11和13上。
图6示出了在指示器信号的时间变化中的依据本发明的解决方案。另一个具有短脉冲的脉宽调制信号叠加在车辆的指示器信号上。在此处，叠加信号的频率被选定为100Hz到200Hz，使得人眼不能分解该脉冲，而且这样在EMV兼容性上不会发生问题。
占空比以这样一种方式被选择，即平均光强度仍旧位于法定框架的范围内。使用的LED通过脉冲操作得到休息，并且避免了过热。对于人眼来说，指示器信号仍然显示为1.5Hz的频率。
在图6中的第二脉冲装置上示出了脉冲指示器的进一步的改进形式。在此处利用了下述现象，即人眼对短脉冲感知为非常明亮。对这点进行了考虑，是因为第一叠加短脉冲23提供了更大的光强度作为脉冲序列24。由于Broca-Sulzer效应，指示器信号因此能够被感知为是很明亮的，同时有效光强度22’相对于第一示例有所降低。当在第二指示器信号的示例中脉冲序列24有着相同的光强度上，在示例3中的脉冲序列23的光强度持续降低。有效光强度22’因此能被进一步降低。
叠加脉冲是通过脉冲电路、第二控制电路13产生并且和车辆侧面的第一控制电路12的指示器信号叠加。在图7中示出了脉宽调制的第二控制电路的示例。其在此处是一个传统的LED脉宽调制电路。作为这种类型电路的替代，可以使用可编程控制器，该可编程控制器可以以一种简单的方式实现脉冲进程，正如图6中的脉冲2和脉冲3所示。
根据图7的此电路为了实现指数锯齿波振荡器，使用如下的构造：RC元件R1/C1通过电源电压+UB以指数充电，而且当达到由R2/R3所决定的临界值U2时，只要在+Ub/2以下，电容器C1会通过比较器IC1B的集电极开路输出门而再次放电。
同时，在这个进程中，参考电压U2由比较器IC1A在其进程期间被拉低到大约0.1V，使得U1现在保持大于U2，而且C1能够几乎完全放电。只有当U1低于U2，即0.1V时，比较器IC 1D切换，并且C1的充电再次开始。只要R2＜＜R1，电路就能稳定地工作，而无需任何微调电位器。由此，IC1A的饱和电压在完全放电的过程中总是高于IC1B上的电压。最后，为了接收预期的PWM信号，利用比较器IC1C，将锯齿波电压与由于电压分配器R6/R7＞R3/R2或U3＞U2也可以大于锯齿点电压U2的、可调节的参考电压U4相比较。通过这种方式，电路允许100％PWM占空比。因此，也能实现另一个输出/PWM始终很高或状态常闭的0％占空比的另一极端：在C1放电期间，作为IC1B的饱和电压的剩余的0.1V大于最小电压U4＝0V。这个方法是非常简单的；时序行为，振荡器的频率和PWM占空比与电源电压+Ub一样有利地独立。电路的输出与LED驱动电路11连接。
电路的示例不对本发明产生限制；本领域技术人员会选择的用于叠加车辆侧面信号和脉冲LED信号的每一种其他类型的控制都是可行的。
尽管如此，根据本发明的指示单元不限于车辆指示器。
例如，指示单元14被用作车道改变指示器。通过这种类型的警告显示，驾驶者意识到危险情况并被发光显示提醒。警告被设计成一个闪烁显示，因为闪烁的光更能吸引驾驶者的注意。在检测到危险情况后，这个信息在车辆中被处理，并且以一种计时方式将控制信号通过为此设置的控制装置发送到指示单元。指示单元将警示信号闪烁地发送给驾驶员，其中占空比优选为50％和90％之间。脉冲PWM信号叠加在车辆侧面信号上。
这种类型的警告信号可以安装在外后视镜或内后视镜或摄像机的壳体内，在外后视镜或内后视镜的镜玻璃的后面。
另一个示例是根据本发明设计的周围环境照明。周围环境照明可以通过车辆的控制装置开启或关闭。在接近车辆和/或致动打开机构时，位于车辆侧面的环境照明被激活。第二控制电路的脉冲信号叠加车辆侧面信号。
除了已经描述的优点外，通过用于控制信号的PWM的第二控制电路13，还有其他优点，该第二控制电路能够通过提高的脉冲的设置点和减少散热使LED变暗。通过车辆的关闭信号很容易实现LED的逐渐减弱。
选定的脉冲宽度和高度以及占空比必须适应相应的LED。阻挡层的热输出会随着占空比的增加而增加，并且LED的光输出和光颜色也会受到影响。
测试已经显示出，辐射通量(每单位时间的能量)不取决于脉冲的频率，而是取决于占空比。因此，如果使用短脉冲和中等的占空比，会使热量问题最小化，而且同时利用人眼的生理效应。
附图标记列表
1 外后视镜
2 镜头部
3 指示器
4 镜基座
5 线缆线束
6 镜
7 模块壳体
8 插接连接器
9 印刷电路板
10 光发射
11 LED驱动电路
12 车辆侧面的第一控制电路
13 第二控制电路
14 警告显示/灯
20 脉冲的光强度
21 平均光强度I
22 脉冲的平均光强度
22’ 具有增加脉冲的平均光强度
22” 具有持续减弱输出的平均光强度
Claims (8)
1.用于车辆的指示单元，所述指示单元包含：
壳体，所述壳体牢固地固定在内后视镜中、外后视镜中或摄像机壳体内；
容纳在所述壳体内的LED；以及
电路，所述电路具有LED驱动电路(11)和第二控制电路(13)，所述LED驱动电路(11)连接到第一控制装置(12)上，所述第一控制装置被布置在车辆内而且传输开启和关闭的信号，所述第二控制电路以限定具有第一脉冲和跟随所述第一脉冲的随后脉冲的脉冲序列的脉宽调制信号(23，24)作用在所述LED上，由此所述第二控制电路(13)的第一脉冲(23)相对于当前相位(20)的下一个脉冲在光强度上增强，并且所述第一脉冲和随后脉冲的每一个均具有100Hz至200Hz的频率，使得所述脉宽调制信号对于观察者而言具有1.5Hz的频率。
2.根据权利要求1所述的指示单元，其特征在于，脉冲序列(24)具有相同或者减弱的光强度(I)。
3.根据权利要求1所述的指示单元，其特征在于，在所述第二控制电路(13)中包含可编程控制器。
4.根据权利要求1所述的指示单元，其特征在于，在车辆中的所述第一控制装置(12)是指示器控制装置。
5.根据权利要求1所述的指示单元，其特征在于，所述第一控制装置(12)控制警告信息显示。
6.根据权利要求1所述的指示单元，其特征在于，所述第一控制装置(12)控制周围环境照明。
7.根据权利要求1所述的指示单元，其特征在于，所述第一控制装置传输在1Hz到10Hz之间的脉宽调制信号。
8.根据权利要求1所述的指示单元，其特征在于，所述LED照亮基本上是平整的镜(6)。
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