CN106969314A - 用于机动车辆的包括调制强度相干光源的照明模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于机动车辆的照明模块，照明模块包括调制强度相干光源。通过使用比现有技术更可靠的故障检测，本发明的特征使得可以增加该种类的装置的安全性。还提出一种用于控制该种类的装置的方法。

Description

用于机动车辆的包括调制强度相干光源的照明模块
技术领域
本发明涉及尤其用于机动车辆的照明装置的领域。本发明涉及包括相干光源的照明装置。
背景技术
机动车辆配置有也被称为前照灯的前灯，前灯用于在夜晚或在减少亮度的状态下照明车辆前方的道路。已知的是在用于机动车辆的前灯中使用适于发射相干光的光源。这表示例如诸如激光二极管的半导体元件。如所已知，在该种类的装置中，使用半导体元件的光源通过DC/DC转换器被提供电力。该种类的转换器适于将由例如机动车辆的电池提供的第一电流转换成与第一电流不同的第二电流并且适于为半导体元件供应电力。
使用激光二极管的照明系统通常根据扩散相干光的原理工作，以导致光是不相干的。用这种方法生成的不相干光然后被照明系统发出。因为相干光可能对于人眼具有不利作用，因此出于安全原因，相干光至不相干光的转换是重要的。已知的是制造包括激光二极管的用于机动车辆的照明装置，激光二极管利用例如蓝色激光的单色激光照明磷光体元件。磷光体元件将入射相干光转换成不相干光。该种类的照明装置通常包括安全系统，安全系统包括光学滤波器和传感器，传感器适于感测直接地来自光源的单色光和被扩散器转换的不相干光。实际上，具有通带的包括单色相干源的颜色的光学滤波器可以用于此。然而，该种类的现有技术装置就外部环境光来说是不可靠的，外部环境光可以入射在滤波器和/或传感器上，但是由不由相干源和扩散器生成。该缺点可以导致安全系统生成误报或漏报。
发明内容
本发明的目的是减轻现有技术具有的至少一个问题。更精确地，本发明的一个目的是提出一种装置和方法，相对于现有技术的装置，尤其相对于生成相干光的可能泄露的故障的检测，所述装置和方法提供增强的安全性。
本发明包括用于机动车辆的照明模块。照明模块包括适于发射相干光的光源、旨在根据调制信号调制由所述源发出的光的强度的调制装置、和转换装置，转换装置使得来自所述源的至少一部分入射相干光被转换成不相干光。照明模块的特征在于，照明模块进一步地包括变化信号的产生装置和光源的控制装置，所述变化信号的产生装置设置在转换装置下游，所述变化信号指示入射光的发光强度的变化，所述控制装置被配置成比较变化信号与调制信号并且在比较所述变化信号与所述调制信号之后控制所述光源的操作。
调制信号可以优选地是正弦曲线或在至少两个连续值之间交替。
转换装置可以优选地与来自光源的光线的发射方向对准。产生装置可以优选地在所述源的下游与所述发射方向对准。
术语“下游的”被理解为表示由光源发出的光线的直接或间接路径的方向。因此，光学偏转装置可以设置在转换装置和产生装置之间，并且适于将被转换光从转换装置偏转到产生装置，因此产生装置位于转换装置的下游。
控制装置可以优选地适于，如果变化信号与调制信号大致相同，则熄灭光源。
调制装置可以优选地包括将电力供应至光源的电流的调节装置。
电流的调节装置可以优选地适于供应具有不同平均值的电流。
电流的调节装置可以优选地包括“递减”转换器或降压转换器。
降压转换器可以优选地适于根据选择的斩波频率以不同的平均值供应电流并且适于以不变的输入电压和输出电压供应电流。
调制装置可以优选地被配置成用于，通过根据预定调制信号使转换器的脉动电流的幅值交替，来调制由光源发出的发光强度。
调制装置可以优选地适于，通过根据预定调制信号使转换器的峰值电流的幅值交替，来调制发光强度。
调制装置可以优选地包括适于生成至少一个调制信号的发生器。
调制装置可以优选地包括调制信号发生器。
转换装置可以优选地包括光致发光材料。这可以例如是磷光材料。
变化信号的产生装置可以优选地包括对由光源发出的相干光的波长敏感的光学传感器。光学传感器可以例如包括光电二极管。
光学传感器可以优选地对由转换装置扩散的不相干光的波长敏感。
变化信号的产生装置可以优选地包括功能上连接至光学传感器的微控制器。
控制装置可以优选地包括比较器电子电路。控制装置可以优选地包括定中心在调制信号的调制频率上的带通滤波器。
控制装置可以优选地包括微控制器。
控制装置可以优选地被配置成用于，如果变化信号和调制信号的被比较的特性或多个特性是类似的，则熄灭光源。被比较的特性可以优选地包括信号的频率或幅值。
如果被比较的特性彼此相差不到20％，则控制装置可以优选地熄灭光源。
光源可以优选地是半导体激光器类型的光源。
照明模块可以优选地包括光学元件，所述光学元件定位成使得由转换装置扩散的至少一部分不相干光在至少一个预定方向上偏转。
光学元件可以包括反射器元件。
反射器元件可以优选地包括适于反射由转换装置扩散的不相干光的至少部分反射表面。
可选地，产生装置可以设置在反射器元件下方以能够接收被所述反射器反射的光线。
变化信号的产生装置的光学传感器可以优选地被容纳在反射器元件的反射表面中。
本发明还包括控制根据本发明的照明模块的至少一个光源的方法。光源适于在发射方向上发射相干光。方法的特征在于，方法包括以下步骤：
-使用调制信号调制由所述源发出的光的强度，
-生成变化信号，所述变化信号指示在照明模块的变化信号的产生装置上入射的光的发光强度的变化，
-比较变化信号和调制信号的至少一个特性，并且
-如果被比较的特性或多个特性是类似的，则熄灭所述光源。
被比较的特性可以优选地包括信号的频率或幅值。
如果被比较的特性彼此相差不到20％，则熄灭步骤可以优选地发生。
通过使用本发明的特征，可以提出一种用于机动车辆的照明模块，所述照明模块使用发射相干光的源，同时减少从装置泄露的相干光的危险，这增加了道路用户的安全。实际上，通过使用根据本发明的装置，更不可能的是来自装置的光所入射的人眼将受伤。通过调制发出的相干光，可以赋予相干光可测量性质，在装置中扩散的光或外部环境光都不具有可测量性质。根据一个优选实施例，发出的相干光被所谈论的光源的电源电路的转换器调制。使至少两个不同的平均电流交替使转换器的斩波频率以相同方式交替，这导致由转换器发出的电磁波的减少。减少转换器的电磁辐射又使得可以在照明装置中使用低性能和低成本的电磁防护设备。实际上，该种类的装置的电子部件对电磁辐射是敏感的。
附图说明
参照示例和附图将更好理解本发明的其它特征和优点，其中：
-图1是根据本发明的一个优选实施例的照明模块的图解示意图；
-图2是指示根据本发明的一个优选实施例的方法的主要步骤的示意图；
-图3是根据本发明的一个优选实施例的照明模块的图解示意图；
-图4是用于降压转换器的现有技术电子电路的图示；
-图5示出根据平均输出电流绘制在时间轴线上的降压转换器的输出电流的演变。
具体实施方式
在以下描述中，经由本发明的不同实施例，类似的附图标记将用于描述类似的概念。因而，数字100、200识别本发明的两个不同实施例中的照明模块。
除非另有所述，针对给出实施例具体地描述的技术特征可以与在其它实施例的情况下通过非限制性示例描述的技术特征组合。
图1示出根据本发明的一个实施例的照明模块100的图解示图。光源110适于在主要发射方向112上发射相干光。光源110是例如诸如激光二极管的半导体源。调制装置120调制由源发出的光的强度。调制信号可以是正弦曲线或例如在至少两个连续值之间交替。控制装置150功能上连接至光源。控制装置可以例如包括用于控制光源的电力供给的电路。模块包括转换装置130，例如磷光材料或任何其它的光学扩散装置，当相干光在所述光学扩散装置上入射时，光学扩散装置发射不相干的且可见的光。模块100还包括用于改变被接收发光强度的信号的产生装置140。这例如表示如下的光学传感器，所述光学传感器对于在与由光源110发出的波长对应的频带中的发光强度是敏感的。该布置使得由源110发出的被调制相干光在转换装置130上入射。如果转换元件130是有缺陷的，则相干光线继续在变化信号的产生装置140的方向上传播。变化信号的产生装置140因此优选地在源110和转换装置的下游与发射方向112对准。在图1中，转换装置130和变化信号的产生装置140被示出在物理支架上，所述物理支架将转换装置130和变化信号的产生装置140放置在由发射方向112限定的轴线上。在没有脱离本发明的范围的情况下，其它的支撑装置将对于本领域的技术人员是显而易见的。
由变化信号的产生装置140生成的信号与用于调制由光源110发出的光的强度的调制信号相比较。为此，控制装置150包括比较器电路。如果生成的信号等于调制信号，则这表示相干光尚未被转换装置130正确地扩散。该状态对应于故障。比较器使得可以检测该故障，并且因此关断至光源110的电力的供应。如果生成的信号不等于调制信号，则装置的操作被判断为正常，并且至光源110的电力的供应被保持。
图2示出根据本发明的方法的主要步骤，其中在第一步骤10中，由光源发出的光的强度借助于调制信号被调制。在第二步骤20中，如前所述的变化信号通过变化信号的产生装置而生成。初始调制信号和用这种方法生成的变化信号的特性在步骤30中被比较，并且最后，在步骤40中，如果被比较的特性是类似的，则通过关断电力的供应，控制装置熄灭光源。通过非限制性示例，被比较的特性可以包括信号的频率或其幅值。如果被比较的特性彼此相差不到20％，则熄灭步骤优选地发生。
图3示出根据本发明的照明模块200的优选实施例。操作类似于参照图1的实施例描述的操作。
光源210适于在主要发射方向212上发射相干光。调制装置220调制由源发出的光的强度。包括可编程微控制器的控制装置250例如在功能上连接到光源和调制装置220。在示出的示例中，转换装置230整体形成至光源220中。这例如表示涂覆半导体激光器芯片发射表面230的磷光材料的薄层。变化信号的产生装置240布置在由发射方向限定的轴线上。由变化信号的产生装置240生成的信号与用于调制由光源210发出的光的强度的调制信号相比较。为此，微控制器250适于比较调制信号和变化信号的特性。照明模块200进一步地包括具有内表面262的反射器元件260，内表面262至少部分地反射由转换装置230扩散的入射在内表面262上的光。表面262的几何形状使得由转换装置扩散的至少一部分不相干光在至少一个预定方向上被反射。这是优选地唯一方向，该方向例如由图3中的箭头指示。变化信号的产生装置240优选地通常被容纳成与反射器元件260的反射表面262平齐。可选地，如图3所示，表面262包括开口，开口放置成使得由光源210的发射方向限定的轴线穿过所述开口。变化信号的产生装置240然后放置在反射器元件260的反射表面262后方，与轴线对齐。
在所有的实施例中，调制装置可以优选地借助于递减或降压转换器而生成，形成控制到光源110、210的电力的供应的装置的部分。使用已经存在于已知架构中的转换器使得可以省略仅用于调制由所谈论的源发出的发光强度的电子电路，并且导致节省空间和成本。一般而言，由半导体元件光源发出的发光强度依赖于通过半导体元件光源的电流的强度。
图4示出用于已知降压转换器中的电子电路。该种类的转换器是用于调节至光源的电流供应电力的元件。根据开关S的状态，降压转换器的操作可以分成两个配置：
在开启状态，开关S被闭合，电感的端子电压具有值VL＝Vi-Vo。通过电感的电流以线性方式增加。二极管的端子电压是负的，没有电流流过二极管。
在关断状态，开关打开。二极管导电以确保电感中的电流的连续性。电感的路端电压具有值VL＝-Vo。通过电感的电流减少。
转换器的开关通常由绝缘栅极金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)实施。该种类的晶体管根据其切换或斩波频率来发射电磁辐射。
降压转换器适于根据选择的斩波频率以不同的平均值供应电流并且适于以不变的输入电压和输出电压供应电流。尤其地可以使用微控制器来程控该种类的转换器的脉动电流和峰值电流。通过维持输入电压、输出电压和峰值电流不变，但是改变脉动电流的幅值，可以直接地和快速地作用在转换器的平均输出电流上。由于当被提供电力时半导体光源的发光强度直接地依赖于输出电流，所以该发出的发光强度因此能够通过根据预定调制信号使转换器的脉动电流的幅值交替而被调制。
图5图示了该操作原理。在第一阶段中，对应于第一调制水平，脉动电流具有幅值ΔI1。转换器的平均输出电流具有值AVG1，AVG1等于峰值电流(达到的最大值)减去值ΔI1的一半。在该阶段，在周期T1 OFF中，降压转换器的开关是打开的。
在第二阶段中，对应于第二调制水平，脉动电流具有幅值ΔI2。在相同峰值处，转换器的平均输出电流具有值AVG2。在该阶段，在周期T2 OFF中，降压开关是打开的。在示出的示例中，该周期比周期T1 OFF短。根据转换器的平均输出电流，降压转换器的斩波频率因此是不同的。
接着，通过以如前所述的方式调制光源的发光强度，降压转换器的电磁辐射光谱可以分布在与和各种调制水平相关联的斩波频率对应的频率范围中。
如果转换器使用连续斩波频率操作，则电磁辐射光谱示出在斩波频率附近的峰值。通过使多个斩波频率适时交替，这是光源的发光强度被调制时的情况，该光谱发射峰值的位置跟随相同的交替，使得电磁辐射在时间上平均减少。
借助于已经给出的描述，在没有脱离本发明的由随附权利要求的范围限定的范围的情况下，本领域的技术人员将知道如何产生生成如前所述的效果的其它的实施例。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的照明模块(100、200)，包括：
光源(110、210)，所述光源适于发射相干光，
调制装置(120、220)，所述调制装置适于根据调制信号来调制由所述源(110、210)发出的光的强度，
转换装置(130、230)，所述转换装置使得来自所述源(110、210)的入射相干光的至少一部分被转换成不相干光，
其特征在于，所述照明模块进一步包括：
设置在转换装置(130、230)下游的变化信号的产生装置(140、240)，所述变化信号指示入射光的发光强度的变化，和
光源(110、210)的控制装置(150、250)，所述控制装置被配置成比较变化信号与调制信号并且在比较所述变化信号与所述调制信号之后控制所述光源的操作。
2.根据权利要求1所述的照明模块，其特征在于：
调制装置(120、220)包括将电力供应至光源(110、210)的电流的调节装置。
3.根据权利要求2所述的照明模块，其特征在于：
电流的调节装置包括降压转换器。
4.根据权利要求3所述的照明模块，其特征在于：
降压转换器适于根据选择的斩波频率以不同的平均值供应电流并且适于以不变的输入电压和输出电压供应电流。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的照明模块，其特征在于：
调制装置(120、220)包括调制信号发生器。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的照明模块，其特征在于：
转换装置(130、230)包括光致发光材料。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的照明模块，其特征在于：
变化信号的产生装置(140、240)包括对由光源(110、210)发出的相干光的波长敏感的光学传感器。
8.根据权利要求7所述的照明模块，其特征在于：
光学传感器对由转换装置(130、230)扩散的不相干光的波长是敏感的。
9.根据权利要求7至8中的任一项所述的照明模块，其特征在于：
变化信号的产生装置(140、240)包括功能上连接至光学传感器的微控制器。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的照明模块，其特征在于：
光源(110、210)是半导体激光器类型的光源。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的照明模块(200)，其特征在于：
所述照明模块包括光学元件(260)，所述光学元件定位成使得由转换装置(230)扩散的不相干光的至少一部分在至少一个预定方向上偏转。
12.根据权利要求11所述的照明模块，其特征在于：
所述光学元件包括反射器元件，并且变化信号的产生装置(240)的光学传感器被容纳在反射器元件(260)的反射表面(262)中。
13.一种控制根据权利要求1至12中的任一项所述的照明模块的至少一个光源的方法，所述光源适于在发射方向上发射相干光，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
-使用调制信号调制(10)由所述源发出的光的强度，
-生成(20)变化信号，所述变化信号指示在照明模块的变化信号的产生装置上入射的光的发光强度的变化，
-比较(30)变化信号和调制信号的至少一个特性，并且
-如果被比较的特性或多个特性是类似的，则熄灭(40)所述光源。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：
被比较的特性包括信号的频率或幅值。
15.根据权利要求13至14中的任一项所述的方法，其特征在于：
如果被比较的特性彼此相差小于20％，则熄灭步骤发生。
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