CN108136961B - 用于监控激光车辆大灯的运行状态的监控设备 - Google Patents

用于监控激光车辆大灯的运行状态的监控设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于监控激光车辆大灯（4）的运行状态的监控设备，其中所述激光车辆大灯（4）包括至少一个激光光源（5）和光转换元件（6），所述光转换元件（6）可由所述激光光源（5）来照明并且由此可激发用于发射可见光，其中所述监控设备具有至少一个光敏装置（3）和比较装置（1），其中所述光敏装置（3）包括至少一个LED（D1），所述至少一个LED（D1）配置成将从所述激光光源（5）接收到的光转变成电信号（UD），所述电信号（UD）被输送给所述比较装置（1），其中所述比较装置（1）配置成将所述电信号（UD）与可预给定的值进行比较并且与该比较结果有关地输出故障信号（UO）。

Description

用于监控激光车辆大灯的运行状态的监控设备
技术领域
本发明涉及一种用于监控激光车辆大灯（Fahrzeugscheinwerfer）的运行状态的监控设备，其中激光车辆大灯包括至少一个激光光源和光转换元件，所述光转换元件可由激光光源来照明并且由此可激发用于发射可见光，其中所述监控设备具有至少一个光敏装置和比较装置。
此外，本发明涉及一种具有至少一个根据本发明的监控设备的激光车辆大灯，该激光车辆大灯具有至少一个激光光源和可激发用于发射可见光的光转换元件，以及本发明涉及一种车辆、尤其是机动车，该车辆包括至少一个、优选地两个根据本发明的激光车辆大灯。
背景技术
在激光车辆大灯运行时，可能需要必须根据所述激光车辆大灯的功能可靠性（Funktionstuechtigkeit）来检验所述激光车辆大灯，以便避免危险状况的出现。例如，当被配置用于将激光转换成可见光的光转换元件受损、光转换由于该光转换元件未完全地进行并且激光未经转换地离开大灯时，可能会产生这种状况。为了识别这种有故障的状态，现有技术中已公开了具有光敏装置的监控设备，所述光敏装置具有光电二极管或者光电晶体管，借助所述光电二极管或者光电晶体管至少部分地检测通过激光大灯辐射的光的谱，并且通过与预给定的阈值的比较可以推断出存在有故障的运行状态。为了保证通过光电二极管和/或光电晶体管足够灵敏地探测到激光，在现有技术中典型地采用滤光器，所述滤光器设置在所述光电二极管和/或光电晶体管前面（vorlagern）并且所述滤光器基本上仅在激光的或激光源的波长范围中是透光的。借此，可以充分提高用于识别激光的光电二极管和/或光电晶体管的灵敏度，使得可能识别前面所提到的故障状态。
通过必需附加的处理步骤和/或壳体和/或其他构件的方式，借助于设置在前面的滤光器来采用光电二极管和/或光电晶体管是相当大的成本和部件开销。此外，在调谐滤波器和光电二极管和/或光电晶体管时可能会出现故障。
发明内容
因而，本发明的任务在于，消除上面所提到的缺陷并且提供了一种监控设备，所述监控设备可以成本低廉地实现并且同时确保可靠的作用方式。该任务利用开头所述类型的监控设备来解决，其中光敏装置根据本发明包括至少一个LED（发光二极管），所述至少一个LED被配置成将从所述激光光源接收到的光转换成电信号，所述电信号被输送给比较装置，其中所述比较装置被配置成将所述电信号与可预给定的值进行比较并且与该比较结果有关地输出故障信号。预给定的值可以是可限定的阈值。根据所述电信号的类型，可以合理地规定（festlegen）该阈值。例如，LED的信号可以在激光车辆大灯的正确的运行状态中为0到0.3V之间，而在故障情况下上升到超过0.5V。阈值在这种情况下可能会处于0.5V。采用LED用以识别由激光源辐射的光（在下文中也称激光）具有特别的优点：LED相对于光电二极管或者光电晶体管具有频带显著更窄的频谱，并且由此已经具有足够高的用于识别相应的激光的灵敏度。借此可以省去采用附加的滤光器。借此，根据本发明的监控设备是稳健的（robust），并且是成本低廉的。
由激光光源辐射的光优选地是在420nm到520nm之间的波长范围中的蓝色光。但是原则上，激光可以是适合于激发光转换元件用于辐射可见光的任意波长。例如，激光可能会处于在230nm（纳米）到760nm之间的波长范围中，或者同样处于在所说明的波长范围之上或者之下的可见范围之外。光转换元件典型地可以是所谓的磷光体转换器（例如磷光体化合物或者具有铈掺杂的YAG晶体等）。
尤其是可以设置，比较装置包括比较器，该比较器被配置成：将电信号与阈值进行比较，并且在超过阈值时输出故障信号。
此外可以设置，故障信号是具有对地为不等于0V的电压电平的电等信号（einelektrisches Gleichsignal）。停止给监控设备进行电压供给因而不一定会导致故障信号的输出。术语“地”被理解为信号电压和运行电压所联系到的零电势或参考电势。在车辆中，地电势典型地对应于车辆电池的负极，所述负极通常与车辆车身电连接。
对此替选地，可以设置，故障信号是具有对地为等于0V的电压电平的电等信号。由此可以确保，尽管停止给监控设备进行能量供给，还是可以输出故障信号。
尤其是可以设置，光敏装置具有至少一个蓝光LED。蓝光LED被理解为如下发光二极管：所述发光二极管被配置用于辐射（例如在450nm到500nm之间的波长范围中的）蓝色光。蓝光LED适合于测量蓝色光，并且因而在采用辐射蓝色光的激光光源时被证明为是特别有利的。
尤其是可以设置，光敏装置具有至少两个LED，其中所述LED中的一个LED被配置用于测量激光，而所述LED中的另一LED被配置用于测量剩余的由光转换元件转换过的光。采用两个不同的发光二极管能够实现特别精确地测量由激光车辆大灯辐射的光。优选地，所有LED的信号都被输送给比较装置，并且与一个或者多个阈值进行比较，其中可以与比较结果有关地推断出故障的存在。
表达“剩余的转换过的光” 被理解为那个光谱：所述光谱由光转换元件辐射，减少了激光的波光谱（Wellenspektrum）。
可以特别有利的是，用于测量激光的LED的谱灵敏度在激光的波长范围中是最大的，并且用于测量剩余的由光转换元件转换过的光的LED具有如下谱灵敏度：所述谱灵敏度的最大值处于可见光的减少了激光的波长范围的波长范围中。
在此，尤其是可以设置，用于测量激光的LED是蓝光LED，而用于测量剩余的由光转换元件转换过的光的LED是红光LED。红光LED被理解为如下发光二极管：所述发光二极管被配置用于辐射（例如在610nm到760nm之间的波长范围中的）红色光。为了监控具有蓝色激光二极管的激光车辆大灯，蓝光LED和红光LED的组合尤其是已被证明为特别有利的，因为通过将蓝光二极管和红光二极管的谱灵敏度在频带中充分间隔开而可能由于虑及由二极管输出的信号来清楚地区分激光和转换过的光。
此外，可以设置，至少两个LED彼此反并联地连接。借此，以简单的方式可以给出足够的保护，以防静电放电（ESD）。此外，借此可能的是，根据发光二极管的输出信号，发光二极管彼此截止。例如可以有利的是，蓝光二极管具有带有较高的电压的输出信号，使得在使两个二极管激活时，例如在其中仅部分地进行光转换的有故障的状态中，蓝光二极管使红光二极管截止，并且这样可清楚地识别的输出信号被发出给比较装置。
尤其是可以设置，LED的由于测量而输出的输出信号被输送给比较装置，并且通过比较装置彼此进行比较，而且在考虑输出信号的情况下确定故障信号。例如，由蓝光二极管的输出信号的大小与红光二极管的输出信号的大小构成的商可以被虑及作为如下参数：该参数可以被虑及用于与阈值比较。以这种方式可以有效地阻止错误的故障识别，该错误的故障识别例如通过蓝光LED和红光LED的由于高的总光辐射（例如由于被激活的远光或者由于对闪烁灯功能（Lichthupenfunktion）的操纵）造成的高输出信号而可能会出现。
本发明的另一方面涉及一种具有至少一个根据本发明的监控设备的激光车辆大灯，该激光车辆大灯具有至少一个激光光源和可激发用于辐射可见光的光转换元件，其中优选地，光敏装置的至少一个LED是调整到激光光源的谱上的LED。
调整到激光光源的谱上的发光二极管被理解为如下发光二极管：该发光二极管适合于以相较于其他波长范围提高的谱灵敏度来检测由激光光源辐射的光。对于蓝光激光光源，典型地设置蓝光LED；而对于红光激光光源，设置红光LED等。
为了保证在存在有故障的状态时自动切断，可以设置，激光车辆大灯具有与比较装置连接的控制单元，用于操控（Ansteuern）激光光源，其中该控制单元被配置成在存在故障信号时使所述激光光源停用。在被停用的激光光源的情况下，阻止通过激光光源辐射光。
在另一方面，本发明涉及一种车辆、尤其是机动车，所述车辆包括至少一个、优选地两个根据本发明的激光车辆大灯。更确切地说，激光车辆大灯可以（如前面所说明的那样）具有用于使激光光源停用的控制单元。对此可替选地，该控制单元同样可以设置在车辆中，并且与激光车辆大灯或激光光源连接。
附图说明
在下文依据示例性的和非限制性的实施形式更详细地阐述了本发明，所述实施形式在附图中阐明。其中，
图1示出了根据本发明的激光车辆大灯的部分的示意图，
图2示出了光敏装置的示意图，
图3示出了根据本发明的监控设备的示例性电路图，以及
图4示出了监控设备的电信号的时间变化过程。
在下面的附图中，只要未另外说明，相同的附图标记都标明相同的特征。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的激光车辆大灯4的部分的示意图。激光车辆大灯4在本实施例中包括：激光光源5；光转换元件6，该光转换元件6可由激光光源5来照明并且由此可激发用于发射可见光，其中在光转换元件6与激光光源5之间布置有透镜7；光敏装置3；反射器8和比较装置1，该比较装置1被配置成将电信号与可预给定的值进行比较并且与该比较结果有关地输出故障信号。
激光光源5、透镜7以及光转换元件6在本情况下组合成发光设备2，该发光设备2例如可以构造为安装在独立的壳体中的部件。
激光车辆大灯4包括根据本发明的监控设备，该监控设备又具有已经提到的光敏装置3和比较装置1。光敏装置3与反射器8固定连接，或容纳在反射器8的开口中，所述开口优选地布置在如下位置中：激光光源5在没有转换元件6的情况下会主要照亮该位置。尤其是可以设置，光敏装置3的朝向发光设备2的那侧具有吸收光的表面，以便在故障情况下阻止不期望地反射激光并且由此阻止从车辆大灯射出。
图2示出了光敏装置3的示意图。该装置3包括两个LED，即蓝光LED D1和红光LEDD2，这两个LED在本实施例中布置在共同的壳体3a中，但是对此可替选地，这两个LED同样可以布置在分开的壳体中。壳体3a或LED D1和D2又与印制电路板3b电连接，所述印制电路板3b在本实施例中具有用于与比较装置1电连接的插塞连接装置3c以及用于与反射器8机械连接的钻孔3d。该比较装置1或其电实施也可能会直接布置在印制电路板3b上，由此可以取消外部连接部件、譬如从光敏装置3到比较装置1的连接线缆。插塞连接装置3c接着可能会被配置用于与车辆中的控制单元直接连接。
图3示出了根据本发明的监控设备的示例性电路图。其中，比较装置1包括比较器10，该比较器10被配置成将由二极管D1和D2的反并联电路发出的电信号UD与阈值Uref进行比较，并且在超过阈值Uref时，发出如下故障信号：在本实例中要把该故障信号与在状态“高”中的电压电平UO（参见图4）等同起来。对此可替选地，故障信号同样可能会对应于相对地的状态“低”，例如对地为0V。
图4示出了监控设备的电信号的时间变化过程，更准确地说为信号ID、UD、Uref和UO的时间变化过程。在此，在起始持续时间“N”中，示出了所提到的信号在无故障的状态下的信号变化过程。在随后的时间段“F”中，通过监控设备，例如基于超过阈值Uref，已识别出激光车辆大灯的功能失误，由此二极管电流ID和输出电压UD上升，而输出信号UO被切换到逻辑状态“高”（例如5V）中。由此，给出了对故障状态的稳健的和成本低廉的识别。
鉴于该教导，本领域技术人员能够在无创造性劳动的情况下得到本发明的其他未示出的实施形式。本发明因而并不限于所示出的实施形式。本发明的各个方面或实施形式也可以被着手研究，并且可以彼此组合。本发明所基于的如下构思是重要的：所述构思可以通过本领域技术人员在知晓本描述的情况下以多种多样的方式来实施，并且尽管如此，所述构思仍然就像这样来保持。

Claims (15)

1.用于监控激光车辆大灯（4）的运行状态的监控设备，其中所述激光车辆大灯（4）包括至少一个激光光源（5）和光转换元件（6），所述光转换元件（6）能够由所述激光光源（5）来照明并且由此能被激发用于发射可见光，其中所述监控设备具有至少一个光敏装置（3）和比较装置（1），其特征在于，所述光敏装置（3）包括至少两个LED，所述LED被配置成将从所述激光光源（5）接收到的光转变成电信号（UD），所述电信号（UD）被输送给所述比较装置（1），其中所述比较装置（1）被配置成将所述电信号（UD）与可预给定的值进行比较并且与该比较结果有关地输出故障信号（UO），其中所述LED中的一个LED被配置用于测量激光，并且所述LED中的另一LED被配置用于测量剩余的由所述光转换元件（6）转换过的光，其中所述至少两个LED彼此反并联地连接。
2.根据权利要求1所述的监控设备，其特征在于，所述比较装置（1）包括比较器（10），所述比较器（10）被配置成，将所述电信号（UD）与阈值（Uref）进行比较，并且在超过所述阈值（Uref）时输出所述故障信号（UO）。
3.根据上述权利要求之一所述的监控设备，其特征在于，所述故障信号（UO）是具有对地为不等于0V的电压电平的电等信号。
4.根据权利要求1或者2所述的监控设备，其特征在于，所述故障信号（UO）是具有对地为等于0V的电压电平的电等信号。
5.根据权利要求1或2所述的监控设备，其特征在于，所述光敏装置（3）具有至少一个蓝光LED。
6.根据权利要求1或2所述的监控设备，其特征在于，用于测量所述激光的LED的谱灵敏度在所述激光的波长范围中是最大的，并且用于测量所述剩余的由所述光转换元件（6）转换过的光的LED具有如下谱灵敏度：所述谱灵敏度的最大值处于所述可见光的减小了所述激光的波长范围的波长范围中。
7.根据权利要求6所述的监控设备，其特征在于，所述用于测量所述激光的LED是蓝光LED，并且所述用于测量所述剩余的由所述光转换元件（6）转换过的光的LED是红光LED。
8.根据权利要求1或2所述的监控设备，其特征在于，所述LED的由于测量而输出的输出信号被输送给所述比较装置（1），并且通过所述比较装置（1）彼此进行比较，而且在考虑所述输出信号的情况下确定所述故障信号（UO）。
9.激光车辆大灯，其具有至少一个激光光源（5）和光转换元件（6），所述光转换元件（6）能被激发用于发射可见光，所述激光车辆大灯具有至少一个根据上述权利要求之一所述的监控设备。
10.根据权利要求9所述的激光车辆大灯（4），其特征在于，光敏装置（3）的至少一个LED是调整到所述激光光源（5）的谱上的LED。
11.根据权利要求9或者10所述的激光车辆大灯（4），其特征在于，所述激光车辆大灯（4）具有与比较装置（1）连接的控制单元，用于操控所述激光光源（5），其中所述控制单元被配置成在存在故障信号（UO）时使所述激光光源（5）停用。
12.车辆，其包括至少一个根据权利要求9至11之一所述的激光车辆大灯（4）。
13.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，所述车辆具有与比较装置（1）连接的控制单元，用于操控激光光源（5），其中所述控制单元被配置成在存在故障信号（UO）时使所述激光光源（5）停用。
14.根据权利要求12或13所述的车辆，其特征在于，所述车辆是机动车。
15.根据权利要求12或13所述的车辆，其特征在于，所述车辆包括两个激光车辆大灯（4）。
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