CN103945597A - 用于汽车的照明灯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车的照明灯装置，其具有至少一个设计为发光二极管(LED)的光源(12)和与所述光源耦连的控制设备(14)，该控制设备设计用于产生使光源(12)工作的时间脉冲形式的工作信号(32、34、36、38)，以及其中，工作信号(32、34、36、38)的频率至少可以根据汽车的当前工作状态或者根据汽车周围环境(26)进行调节。

Description

用于汽车的照明灯装置
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的照明灯装置，具有至少一个设计为发光二极管(LED)的光源。
背景技术
LED光源越来越多地进入汽车领域。尤其是照明灯的附加功能，如停车灯、标志灯或日间行车灯以及闪烁灯和刹车灯已经越来越多地采用LED技术。此外已知这样的照明灯，其中近光灯以LED技术为基础。此外存在全LED照明灯的方案，其具有大量单独的自适应和可变的LED光源，可以用于有选择地实现远光灯和近光灯。
虽然这种类型的LED照明灯与传统的气体放电灯或白炽灯相比具有较高效率。但如果要求照明灯具有较高的光效能和亮度的话，当然必须在汽车内提供为此所需的电能。尤其是在纯电动汽车上，这种LED照明灯的电能消耗或电流消耗也可能影响汽车的行驶距离。
因此由DE 10 2009 024 352 A1公开了一种用于控制汽车照明设备功率的方法，借助该方法在行驶时可以明显降低行驶通过封闭村庄时近光灯的功率。据此可以根据行驶状况使由照明灯提供的光通量与驾驶员对近光灯的实际要求相适配并且尤其是随着车速下降相应减小近光灯的功率。
但照明灯亮度或者光效能的明显降低所造成的照明灯的功率降低出于交通安全的原因被视为是危险的。此外，通过单独接通或断开单个发光二极管装置，可能减小由相关照明灯照亮的视野的大小或宽度，从而比较突然出现在黑暗中的物体只能得到不充分的照明并且使汽车的驾驶员来不及反应。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于汽车的在其能耗方面得到优化的照明灯装置，其在能耗减小的情况下仍能提供较高的光效能并且对驾驶员或处于汽车周围中的交通参与者的感知能力几乎没有或仅有微小影响。
所述技术问题按照本发明通过一种照明灯装置、一种汽车、一种用于使照明灯装置工作的方法以及一种用于使照明灯装置工作的计算机程序产品解决。
据此提出一种用于汽车的照明灯装置。照明灯装置为此具有至少一个设计为发光二极管(LED)的光源。所述照明灯装置还具有与所述光源耦连的控制设备，该控制设备设计用于产生使光源工作的时间脉冲形式的工作信号。因此，所述至少一个LED光源在脉冲模式中可通过控制设备运行。在此，所述光源的工作信号的频率至少能够根据汽车的当前工作状态或者根据汽车周围环境参数进行调节。
有利的是，工作信号的频率与LED光源的传统工作模式相比有所降低，以便以有利的方式降低LED光源的时间平均电流消耗和能耗。随着工作信号频率的降低尤其可以实现，周期性工作信号不是在整个周期持续时间上均具有工作电流或工作电压的最大振幅，而是工作信号在其周期持续时间的至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％的时间段内或者甚至在90％的时间段内具有接近零的振幅。因此工作信号的脉冲持续时间或时间上的脉冲长度可以相对于周期持续时间相应可变地降低。
与周期持续时间相关，按照这种方式可以实现，LED光源仅用其周期性工作信号的周期持续时间的10％供给用于LED光源工作足够的电压或足够的工作电流，也就是脉冲。由控制设备产生的脉冲工作信号例如可以设计为矩形信号的形式并且具有单个的工作脉冲，其中仅为发光激励LED光源。但对于前后相续的工作信号脉冲之间的时间来说，LED光源几乎断开。
由于脉冲工作信号的频率可以根据汽车的工作状态或者根据汽车的周围参数调节，所以尽管工作信号是脉冲的和暂时几乎断开的，仍能实现LED光源对于观察者在很大程度上无闪烁的工作。这样可将工作信号的频率调节到高于极限频率，从该极限频率起人眼感觉到闪烁。
人眼在这种频率范围内仅记录下由光源所发射的光在时间上平均的强度。光强在这种情况下也可以在很大程度上与工作信号频率无关地调节。照明灯装置的强度在这种情况下尤其可以通过脉冲工作信号的脉冲比，也就是通过时间上的脉冲宽度，因此通过光源接通状态下工作信号的随时间各份额之比进行调节。
按照一种优选的设计方案，工作信号的频率至少能够暂时地在所谓的人眼临界闪烁频率的范围内调节。临界闪烁频率表征人眼在时间上的分辨能力。也称为闪烁融合频率的临界闪烁频率是一系列闪光被人眼感觉是连续光时的频率。
闪烁在所谓的不完全融合时才出现。临界闪烁频率通常处于10Hz到80Hz之间。它取决于光刺激的强度、眼睛视网膜的自适应状态以及每个人的普遍反应水平。临界闪烁频率还取决于曝光的视网膜面积的大小、亮度以及所接收光的波长。临界闪烁频率还取决于光强。它在光强处于暗视觉范围内时约在20Hz到25Hz之间。在实现明视觉的更高光强下，临界闪烁频率随着光强的对数上升并且取决于光强的面分布且可高达80Hz。
据此控制设备还设计用于使工作信号的频率各自与通常相当于外部边界条件的临界闪烁频率相配合。外部边界条件在这种情况下大致可以取决于光谱分布、亮度以及由LED光源所发光的空间传播特性或与此相关，与此相应由控制设备确定并且最后用于调节工作信号的频率。
在对此的扩展设计中尤其规定，工作信号的频率能够调节到比临界闪烁频率高1％、5％、10％、20％、50％或100％的工作频率上。通过将工作频率调节到高于假设的、计算确定的或估计的临界闪烁频率的预设范围上，可以实现使观察者感觉由LED光源所发射的光是连续光。
但按照另一种设计方案也可以规定，工作信号的频率能够调节到比临界闪烁频率低1％、5％、10％、20％或50％的工作频率上。在这种工作频率下，至少下意识地感觉到的LED光源闪烁被有意识地容忍。LED光源在临界闪烁频率或略低于此的范围内的工作可以有利地提高人眼或人的图像处理的感觉能力。
这样总体上，与时间上恒定的光辐射相比，至少略有闪烁或者有闪烁苗头的闪烁光更容易被观察者感觉到。通过至少略小但有针对性地调节形成的LED光源的闪烁，会产生一种使观察者很不舒服的光刺激，从该光刺激内在发出一种警告功能并且该光刺激将观察者的注意力吸引到自己身上。
按照另一种设计方案，用于控制至少一个LED光源的工作信号的频率可以在15Hz与90Hz之间调节。在15Hz与90Hz之间的范围内对工作频率可连续调谐的并且必要时连续的调节可以实现至少一个LED光源的不同工作模式。这样在15Hz时，例如可以设想光源的快闪，这种快闪可以由其它交通参与者尤其明显地感觉到。
而在如高于70Hz-90Hz的更高频率范围内，所述至少一个LED光源的能耗以及放热可以有利地降低，而这一点不会对可由观察者感觉到的亮度或光强造成影响。
按照另一种设计方案还规定，工作信号的频率可以根据汽车周围亮度调节。作为补充，工作信号的频率也可以根据光源在时间上平均的光强调节。因为临界闪烁频率尤其取决于强度，所以通过根据汽车周围亮度以及根据由光源所发射光的强度调节工作信号频率，可以使工作频率可变地与相应于给定的照明条件的临界闪烁频率适配。
按照另一种设计方案还规定，工作信号的频率可以根据车速调节。从车速中尤其可以推断出汽车是在农村、高速路还是在市内运动。通过与速度有关地调节至少一个LED光源的工作频率，由所述至少一个光源所发射的光在时间上的平均强度可以自适应地与车速适配。
因此尤其是在中速到低速范围内原则上可以考虑通过降低光源的工作频率使照明灯装置的光效能最小化。因此可与状况相关地降低光源的能耗以及放热。
按照另一种有利的设计方案还可以规定，用于LED光源的工作信号的频率可以根据可供汽车使用的能量储备调节。这一点尤其对于具有电蓄能器的电动汽车是有利的。因此可以通过调节LED光源的工作信号频率减少光源的电流消耗和能耗，这一点尤其是在汽车的电能储备快用尽的情况下是有利的。就此而言，必要时可以通过降低照明灯装置的能耗以有利的方式提高汽车的作用范围。
最后按照一种扩展设计尤其规定，照明灯装置的控制设备设计用于脉冲宽度调制地控制所述至少一个光源。就此而言，控制设备尤其设计用于产生周期性的矩形脉冲，其中，脉冲持续时间或脉冲宽度的百分比与用于调节光强的周期持续时间的比例也可以独立地或作为对调节工作信号重复频率的补充进行修改。
为降低光源的功率消耗尤其规定，调节形成比较短的脉冲宽度，而为了最大的光增益，前后相续的脉冲的时间长度则可以相应在时间上延展。通过此处规定的降低单个脉冲的重复频率，总体上可以有利地减少单位时间的脉冲数量并且因此也减少光源的总能耗，而不会使闪烁形式的频率移动引人注目。
按照另一种设计方案还规定，照明灯装置具有大量的LED光源。单个LED光源在这种情况下要么成对或成组地但也可以彼此独立地加载不同的工作信号。此外，LED光源可以具有多个彩色的光源，例如红色、绿色和蓝色的LED光源，从而通过不同地加载单个的彩色LED可以产生不同的光谱色。
照明灯装置在这种情况下几乎可以任意地设计为前照灯、雾灯、日间行车灯、近光灯、远光灯、闪烁灯、转向灯、尾灯、刹车灯、倒车灯或者后雾灯。此外尤其可以考虑将照明灯装置设计为全LED照明灯的形式，它将此前所介绍的发光体和灯的全部功能集合到一个照明灯模块中。
按照另一独立方面，最后提出一种具有至少一个此前所介绍的照明灯装置的汽车。
最后还提出一种用于使照明灯装置工作的方法，其中，照明灯装置具有至少一个设计为发光二极管(LED)的光源。在此，该方法在第一步骤中确定汽车的当前工作状态。在第二步骤中产生使光源工作的时间脉冲形式的工作信号，最后在第三步骤中根据所确定的汽车工作状态在其频率方面进行调节。
总体上该方法可以借助此前所介绍的照明灯装置实现。就此而言，关于此前所介绍的照明灯装置所述的全部特征和优点也以相同的方式适用于使照明灯装置工作的方法，反之亦然。
按照该方法的一种有利的设计方案尤其规定，至少一个LED光源的工作信号的频率至少暂时地在人眼临界闪烁频率的范围内调节。
此外按照另一方面，最后提出一种用于使此前所介绍的照明灯装置工作的计算机程序产品，其中，该照明灯装置具有至少一个设计为发光二极管(LED)的光源。在此，所述计算机程序产品具有用于确定汽车当前工作状态的程序指令。该计算机程序产品还具有用于产生使光源工作的时间脉冲形式的工作信号的程序指令以及用于根据所确定的工作状态调节工作信号频率的程序指令。
在此，计算机程序产品尤其设计并且设置用于使此前所介绍的照明灯装置工作。就此而言，参照照明灯装置所述的全部优点和特征也以同样的方式适用于计算机程序产品，反之亦然。
按照另一独立的方面，最后提出一种用于使此前所介绍的照明灯装置工作的设备，其中，照明灯装置具有至少一个设计为发光二极管(LED)的光源。所述设备在此具有用于确定汽车当前工作状态的装置以及用于产生使光源工作的时间脉冲形式的工作信号的装置和用于根据所确定的工作状态调节工作信号频率的装置。在这里，此前所介绍的照明灯装置的全部特征和优点也以相同的方式适用于使照明灯装置工作的设备，反之亦然。
附图说明
其它目的、优点以及有利的设计方案在以下参照附图对实施例的说明中阐述。在附图中：
图1示出具有照明灯装置的汽车的示意侧视图；
图2示出照明灯装置的框图；
图3示出用于说明照明灯装置的不同工作频率的频率曲线图；并且
图4示出用于使照明灯装置工作的方法的流程图。
具体实施方式
图1中所示的轿车形式的汽车1具有车身2，在其前部设有前照灯形式的照明灯装置10。所述照明灯装置10如图2的方框图所示具有至少一个用于发光的LED光源12。所述LED光源12在此与控制设备14耦连，该控制设备具有用于LED光源12的驱动模块16以及尤其用于调节工作信号的脉冲宽度以及脉冲频率的控制单元20。
最后使LED光源12工作的工作信号可由驱动模块16产生，该驱动模块优选用于产生脉冲宽度调制的工作信号。控制单元20例如可以设计为微控制器或类似的计算机单元的形式。控制设备14还可以具有输入单元18，终端用户本身或者汽车的其它部分或汽车电子装置借助该输入单元可以有针对性地影响控制单元20并且因此也影响用于光源12的工作信号的产生。
具有控制单元20和驱动模块16的控制设备14的图示仅是示范性的。驱动模块16和控制单元20的功能也可以仅设置在唯一的结构单元内并且集成在其中。
控制设备14连同其控制单元20还与两个传感器22、24耦连。传感器22例如可以设计为速度传感器并且将汽车的相应速度信息传送到控制单元20。根据所测量的或由汽车的车载电子装置以其它方式提供的车速，控制单元20可与驱动模块16一起有针对性地改变工作信号的频率以及工作信号的脉冲宽度。
另一传感器24例如可以设计为亮度传感器并且因此有助于确定汽车周围的亮度。所述亮度传感器24亦如速度传感器22那样可以与汽车电子装置的其它部件耦连，以便也根据汽车周围26的亮度在日间行车灯与近光灯之间自动调节照明灯装置的普通工作模式。
就此而言，两个传感器22、24的图示在这里是纯示范性的。传感器22、24也可以几乎任意地连接到汽车电子装置内。在此，可以通过通信总线如CAN总线或类似的汽车内部通信系统在多个信号处理模块或控制设备之间交换所述传感器的信号。
控制单元20与驱动模块16共同尤其设计用于在人眼临界闪烁频率的范围内调节用于LED光源12的工作信号的频率。但根据汽车1的工作状态或相应的行驶状况也可以规定，将工作信号的工作频率调节到高于临界闪烁频率的值上。
可与工作信号频率无关地调制其脉冲宽度，以便尤其按需调节由LED光源12所发射的光的强度。
在图3的曲线图30中，采用水平虚线表示临界闪烁频率40。此外，在曲线图30中示出了任意时间过程中工作信号的频率。在此处的观察开始处，因此在时间t1时，照明灯装置利用最大频率的工作信号32工作。这种工作状态可能在高速行驶时是需要而期望的。
但在时间点t2时，由于汽车1改变的工作状态，在某些情况下不再需要这么高的光效能。因此工作信号34的频率与工作信号32的频率相比可以明显下降。但工作信号34的频率却明显高于临界闪烁频率40。
尽管LED光源12在时间t2时以更低的工作频率工作，但这一点尚未使观察者感觉到光源12闪烁。在工作信号36具有低于临界闪烁频率40的工作频率的之后的时间点t3，观察者才觉得出现闪烁效果。
在某些特定的工作状态下(如汽车1制动时)，业已证明这种闪烁的显示有利于更好地感觉到照明灯装置10。在时间点t4，可以最后进一步降低频率，大致在15Hz或更低的范围内，从而使站在外面的观察者能真正将照明灯装置10感觉为闪烁的光源。这种工作模式尤其在关闭发动机时或者在汽车1停驶时是有利的。
图4最后示出用于使照明灯装置10工作的方法的流程图。在第一步骤100中，确定汽车1的至少一种工作状态或汽车1的至少一个周围环境参数。在后面的步骤102中，产生用于使至少一个LED光源12工作的脉冲工作信号。最后可以根据在步骤100中确定的工作状态在后面的步骤104中调节工作信号，例如用于使LED光源12的能耗和放热最小化。
该方法然后重复步骤100。如果在后面的方法步骤100中确定汽车的工作状态与前面的状况相比有所改变，那么可以在然后重复的后续步骤104中以相应的方式使LED光源12的工作信号的工作频率适配。
描述的实施方式仅仅示出了本发明的可能的设计方案，其它大量的变型方案也是可考虑的并且在本发明的范围内。示范性示出的实施例不以任何方式限制本发明的保护范围、适用性或者配置可能性。本说明书仅仅向本领域技术人员说明了按照本发明的实施例的一种可能的实现形式。因此可以对描述的元件的功能和布置进行各种修改，只要不背离权利要求书所述技术方案及其等同技术方案的保护范围。
附图标记清单
1 汽车
2 车身
10 照明灯装置
12 LED光源
14 控制设备
16 驱动模块
18 输入单元
20 控制单元
22 传感器
24 传感器
26 汽车周围环境
30 曲线图
32 工作信号
34 工作信号
36 工作信号
38 工作信号
40 临界闪烁频率

Claims (15)

1.一种用于汽车的照明灯装置，具有至少一个设计为发光二极管(LED)的光源(12)和与所述光源耦连的控制设备(14)，该控制设备设计用于产生使光源(12)工作的时间脉冲形式的工作信号(32、34、36、38)，以及其中，所述工作信号(32、34、36、38)的频率至少能够根据汽车的当前工作状态或者根据汽车周围环境(26)进行调节。
2.按权利要求1所述的照明灯装置，其特征在于，所述工作信号(32、34、36、38)的频率至少能够暂时地在人眼的临界闪烁频率(40)的范围内调节。
3.按权利要求2所述的照明灯装置，其特征在于，所述工作信号(32、34、36、38)的频率能够调节到比临界闪烁频率(40)高1％、5％、10％、20％、50％或100％的工作频率上。
4.按权利要求2所述的照明灯装置，其特征在于，所述工作信号(32、34、36、38)的频率能够调节到比临界闪烁频率(40)低1％、5％、10％、20％或50％的工作频率上。
5.按前述权利要求之一所述的照明灯装置，其特征在于，所述工作信号(32、34、36、38)的频率能够调节在15Hz与90Hz之间。
6.按前述权利要求之一所述的照明灯装置，其特征在于，所述工作信号(32、34、36、38)的频率能够根据汽车周围环境(26)的亮度进行调节。
7.按前述权利要求之一所述的照明灯装置，其特征在于，所述工作信号(32、34、36、38)的频率能够根据车速进行调节。
8.按前述权利要求之一所述的照明灯装置，其特征在于，所述工作信号(32、34、36、38)的频率能够根据可供汽车使用的能量储备进行调节。
9.按前述权利要求之一所述的照明灯装置，其特征在于，所述控制设备(14)设计用于脉冲宽度调制地控制所述至少一个光源(12)。
10.按前述权利要求之一所述的照明灯装置，其具有大量的LED光源(12)并且设计为前照灯、雾灯、日间行车灯、近光灯、远光灯、闪烁灯、转向灯、尾灯、刹车灯、倒车灯或者后雾灯。
11.一种具有按前述权利要求之一所述的照明灯装置的汽车。
12.一种用于使按前述权利要求1至10之一所述的照明灯装置工作的方法，该照明灯装置具有至少一个设计为发光二极管(LED)的光源(12)，所述方法具有以下步骤：
-确定汽车的当前工作状态，
-产生使光源(12)工作的时间脉冲形式的工作信号(32、34、36、38)，以及
-根据所确定的工作状态调节工作信号(32、34、36、38)的频率。
13.按权利要求12所述的方法，其特征在于，所述工作信号(32、34、36、38)的频率至少暂时地在人眼的临界闪烁频率(40)的范围内调节。
14.一种用于使按前述权利要求1至10之一所述的照明灯装置工作的计算机程序产品，该照明灯装置具有至少一个设计为发光二极管(LED)的光源(12)，其中，计算机程序产品具有：
-用于确定汽车当前工作状态的程序指令，
-用于产生使光源(12)工作的时间脉冲形式的工作信号(32、34、36、38)的程序指令，以及
-用于根据所确定的工作状态调节工作信号(32、34、36、38)的频率的程序指令。
15.一种用于使按前述权利要求1至10之一所述的照明灯装置工作的设备，该照明灯装置具有至少一个设计为发光二极管(LED)的光源(12)，所述设备具有：
-用于确定汽车的当前工作状态的装置，
-用于产生使光源(12)工作的时间脉冲形式的工作信号(32、34、36、38)的装置，以及
-用于根据所确定的工作状态调节工作信号(32、34、36、38)的频率的装置。
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