CN116195367A - 用于操作机动车照明设备的方法和机动车照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于操作机动车照明设备的方法，所述方法包括以下步骤：提供第一初步电流曲线；计算与所述第一初步电流曲线相关联的第一初步降额时间；提供第二初步电流曲线；计算与所述第二初步电流曲线相关联的第二初步降额时间；向所述第一光模块馈送第一电流曲线，所述第一电流曲线提供低于所述第一初步电流量的电流总量；和向所述第二光模块馈送第二电流曲线，所述第二电流曲线提供大于所述第二初步电流量的电流总量。

Description

用于操作机动车照明设备的方法和机动车照明设备

技术领域

本发明涉及机动车照明设备的领域，并且更具体地，涉及对这些设备中所包括的这些光源的温度控制。

背景技术

数字照明设备被汽车制造商越来越多地应用于中高端市场产品。

这些数字照明设备通常包括固态光源，其操作严重取决于温度。

这些元件中的温度控制是非常敏感的方面，并且通常通过降额来进行，这意味着降低馈送给光源的电流值，从而相应地降低输出通量和操作温度。这导致光源的性能必须超大以使得面对这些过热问题，从而可以降低操作值，同时仍维持可接受的值。

无论驾驶条件如何都使前照灯维持最佳性能是困难的。非常频繁地，一个照明模块比其他照明模块热得更快，因此由于HL的高的内部温度而对其余的照明模块产生不利影响。这种现象不是最佳的，这是因为当光模块遭受降额时，其余模块也会受到影响以便保证可接受的均匀性，尽管事实上它们尚未达到降额阈值。

发明内容

该问题被假设，但是直到现在才提供对其的解决方案。

本发明提供了一种用于通过根据本发明的用于操作机动车照明设备的方法来管理该机动车照明设备的光源的温度的替代解决方案。在从属权利要求中限定本发明的优选实施例。

除非另有限定，否则本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均应按照本领域的惯例进行解释。还应理解，常用术语也应被解释为相关领域中的惯例，而不是理想化或过于形式化的意义，除非本文明确地如此限定。

在本文中，不应以排他性含义理解术语“包括”及其派生词(例如“包含”等)，即这些术语不应被解释为排除所描述和限定的内容可能包括其他元件、步骤等的可能性。

在第一发明方面中，本发明提供一种用于操作机动车照明设备的方法，所述机动车照明设备至少包括第一光模块和第二光模块，所述光模块中的每个光模块包括固态光源，所述方法包括以下步骤：

-提供第一初步电流曲线来馈送所述第一光模块，使得所述第一光模块产生大于第一通量阈值的光通量；

-计算与所述第一初步电流曲线相关联的第一初步降额时间，其中所述第一初步电流曲线包括直到所述第一初步降额时间的第一初步电流量；

-提供第二初步电流曲线来馈送所述第二光模块，使得所述第二光模块产生大于第二通量阈值的光通量；

-计算与所述第二初步电流曲线相关联的第二初步降额时间，所述第二初步降额时间大于所述第一初步降额时间，其中所述第二初步电流曲线包括直到所述第二初步降额时间的第二初步电流量；

-向所述第一光模块馈送第一电流曲线，所述第一电流曲线提供被计算的直到所述第一初步降额时间的低于所述第一初步电流量的电流总量；和

-向所述第二光模块馈送第二电流曲线，所述第二电流曲线提供被计算的直到所述第二初步降额时间的大于所述第二初步电流量的电流总量。

术语“固态”是指由固态电致发光所发出的光，该固态电致发光使用半导体将电转换为光。与白炽照明相比，所述固态照明产生具有减少热量生成和较低能量消耗的可见光。与易碎的玻璃管/灯泡和细长的灯丝相比，通常质量较小的固态电子照明设备提供对冲击和振动更大的抵抗性。它们还消除了灯丝蒸发，潜在地提高了光照设备的寿命跨度。这些类型的照明的一些示例包括作为光照源的半导体发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)或聚合物发光二极管(PLED)，而不是电灯丝、等离子体或气体。

所计算的第二初步降额时间大于第一初步降额时间的事实意味着，初步降额时间是为两个光模块计算的，并且然后第一光模块是具有较短降额时间的那一个光模块，并且第二光模块是具有较长降额时间的那一个光模块。

在现有技术中，第一模块的初步降额时间将危及整个照明设备的性能，这是因为它导致第二照明模块经历降额，但是该第二模块将仍然不需要此降额。然而，在本发明的方法中，第二光模块的降额时间小于第二初步降额时间，从而导致第一光模块的降额时间的增加。因此，全局降额时间被延长，从而在较长时间段期间获取良好的性能，维持通量均匀性。

在一些特定实施例中，所述第一电流曲线和所述第二电流曲线包括以第一电流值开始，并且当达到预定条件时增加该电流值。

通过该途径，第一电流曲线和第二电流曲线被优化以提供每一时刻所需要的最小电流，从而具有在如果需要时增加电流的能力。

在一些特定实施例中，通过机器学习算法来进行获取所述第一电流值的步骤，所述机器学习算法从车辆传感器获取信息。

机器学习算法从车辆的不同传感器获取信息，并且在不同情况下被训练和测试，以获取用于不太有利的光模块的最大降额时间。

该机器学习算法可以位于云端或嵌入在车辆的控制单元中。

在一些特定实施例中，所述车辆传感器包括温度传感器、车辆速度传感器、地理定位传感器、和雷达或激光雷达传感器中的至少一些。

在一些特定实施例中，所述预定条件包括测量的光通量值降落到低于对应的通量阈值的情况。

光通量值是重要的参数，但是它不是唯一一个提供关于照明设备操作的信息的参数。用光通量来控制电流值确保了照明模块的总和的可接受操作。

在一些特定实施例中，所述方法还包括获取光源温度的步骤，并且其中所述预定条件包括所述光源温度达到预定值的情况。

控制电流的一种不同但兼容的方法是借助于温度，温度可以提供光通量的间接数据。

在一些特定实施例中，所述预定条件包括已经达到时间极限的情况。

控制电流的另一种方法是仅通过计时器来估算温度随着时间的演变。在这些情况下，不需要测量任何数据，并且自动地增加电流。这可以在当已经牢固建立时间模式时进行。

在一些特定实施例中，增加所述电流值的步骤包括将所述电流值从第一值增加到第二值，所述第二值大于所述第一值但是小于所述第一值的1.1倍，特别地小于所述第一值的1.05倍，并且特别地小于所述第一值的1.03倍。

在这些示例中，可以在小范围内增加电流，使得电流值(和温度)在提供可接受的性能的范围内保持尽可能低。

在一些特定实施例中，所述方法还包括记录用于预定条件的一系列电流值增量的步骤。

在使用基于时间的模式的情况下，该系列可以是有用的，以便避免连续的温度测量。

在一些特定实施例中，所述第一光模块是近光束模块，并且所述第二光模块是远光束模块。因为近光束模块和远光束光模块有时会同时操作，因此这具有一些协同效应。

在一些特定实施例中，所述方法的步骤应用于对应的光模块的所述光源中的至少10％的光源。

电流值的逐渐增加可以同时应用于大量的光源，例如提供预定功能的所有光源。因此，功率节省和均质性能可以应用于大量的元件。

在第二发明方面中，本发明提供一种机动车照明设备，包括：

-包括多个固态光源的第一光模块；

-包括多个固态光源的第二光模块；

-用于执行根据第一发明方面的方法的步骤的控制元件；

该照明设备提供有效地管理光源的性能的有利功能。

在一些特定实施例中，所述机动车照明设备还包括用于测量所述固态光源的温度的热敏电阻。

附图说明

图1示出了根据本发明的机动车照明设备的总体透视图；

图2示出了当不应用根据本发明的方法时照明设备的两个光模块的标准操作的图形方案；

图3示出了用于同一现象的不同图表，但仅适用于第一光模块；

图4示出了当遵循根据本发明的方法的操作时第一模块的通量-温度曲线的演变；

图5示出了对于第二光模块的这种比较；

图6示出了当使用根据本发明的方法时照明设备的两个光模块的操作的新图形方案。

在这些图中，已经使用以下附图标记：

1第一光模块

2第二光模组

3LED

4控制元件

5热敏电阻

6温度阈值

10照明设备

11用于第一模块的第一初步曲线

11'用于第一模块的发明曲线

12用于第二模块的第一初步曲线

12'用于第二模块的发明曲线

21用于第一模块的第一初步降额温度

21'用于第一光模块的发明降额时间

22用于第二模块的第二初步降额温度

22'用于第二光模块的发明降额时间

31用于第一光模块的现有技术方法的原始曲线

41用于第一光模块的本发明的曲线

51用于第二光模块的现有技术方法的原始曲线

61用于第二光模块的本发明的曲线

100机动车辆

具体实施方式

充分详细地描述示例实施例以使本领域的普通技术人员能够具体化和实施本文所描述的系统和过程。重要的是要理解，实施例可以以许多替代形式提供并且不应被解释为限于本文所阐述的示例。

相应地，虽然实施例可以被以各种不同的方式修改并且采用各种不同的替代形式，但是其具体实施例在附图中示出并且在下面作为示例被详细地描述。并不意在受限于所公开的特定形式。相反，应包括落入所附权利要求的范围内的所有修改、等同物和替代物。

图1示出了根据本发明的机动车照明设备的总体透视图。

该照明设备10安装在机动车辆100中，并且包括：

-包括多个LED 3的第一光模块1；

-包括多个LED 3的第二光模块2；

-控制元件4；

-多个热敏电阻5，该多个热敏电阻5用于测量第一光模块和第二光模块的不同区段中的温度。

光模块中的每个光模块是高分辨率模块，具有大于2000像素的分辨率。但是，对于用于生产投射模块的技术没有约束。

这种矩阵配置的第一示例包括单片(monolithic)源。该单片源包括被布置成几列乘几行的单片电致发光元件的矩阵。在单片矩阵中，电致发光元件可以从公共衬底生长，并且被电连接成被单独地或以电致发光元件的子集的形式选择性地被激活。衬底可以主要由半导体材料制成。衬底可以包括一种或多种其他材料，例如非半导体(金属和绝缘体)。因此，每个电致发光元件/组可以形成光像素，并且因此可以在当该每个电致发光元件/组的材料被供应电时发射光。与用于焊接到印刷电路板的传统的发光二极管相比，这种单片矩阵的配置允许可选择性激活的像素彼此非常靠近地布置。单片矩阵可以包括电致发光元件，该电致发光元件的垂直于公共衬底测量的主要高度尺寸基本上等于一微米。

单片矩阵联接到控制中心，以便控制通过矩阵布置产生和/或投射像素化的光束。控制中心因此能够单独地控制该矩阵布置的每个像素的光发射。

替代上面已经呈现的内容，矩阵布置可以包括联接到反射镜的矩阵的主光源。因此，像素化的光源由发射光的至少一个发光二极管形成的至少一个主光源和光电元件的阵列的组件形成，该光电元件的阵列例如是微反射镜的矩阵，也称为对于“Digital Micro-mirror Device(数字微反射镜设备)”的首字母缩写词DMD，其通过反射将来自主光源的光线引导到投射光学元件。在适当的情况下，辅助光学元件可以收集至少一个光源的光线以进行聚焦并将它们引导至微反射镜阵列的表面。

每个微反射镜都可以在两个固定位置之间枢转，该两个固定位置是光线朝向投射光学元件反射的第一位置和光线从投射光学元件沿不同方向反射的第二位置。这两个固定位置对于所有的微反射镜以相同的方式定向，并且相对于支撑该微反射镜的矩阵的参考平面形成在其规范中限定的微反射镜的矩阵的特征角度。这样的角度总体上小于20°，并且通常可以为约12°。因此，反射入射在微反射镜的矩阵上的光束中的一部分光束的每个微反射镜形成像素化的光源的基本发射器。由控制中心控制用于选择性地激活该基本发射器以发射或不发射基本光束的反射镜的位置变化的致动和控制。

在不同的实施例中，矩阵布置可以包括扫描激光系统，其中激光光源朝向扫描元件发射激光束，该扫描元件被配置成用该激光束探测波长转换器的表面。通过投射光学元件捕获该表面的图像。

扫描元件的探测可以以足够高的速度执行，使得人眼不会察觉到被投射的图像中的任何位移。

对激光源的启动和光束的扫描移动的同步控制使得可以产生基本发射器的矩阵，可以在波长转换器元件的表面处选择性地激活该基本发射器的矩阵。扫描装置可以是用于通过激光束的反射来扫描波长转换器元件的表面的移动微反射镜。作为扫描装置提及的微反射镜是例如“Micro-Electro-Mechanical Systems(微机电系统)”的MEMS类型的。然而，本发明不限于这种扫描装置，并且可以使用其他种类的扫描装置，例如布置在旋转元件上的一系列反射镜，元件的旋转引起通过激光束对传输表面的扫描。

在另一变型中，光源可以是复杂的，并且包括至少一段光元件(例如，发光二极管)和单片光源的表面部分两者。

由于存在大量彼此非常靠近的光源，因此热控制对于确保良好的性能和效率是非常重要的。

图2示出了当不应用根据本发明的方法时照明设备的两个光模块的标准操作的图形方案。

根据该图，第一光模块遵循第一曲线11，该第一光模块的温度随时间而增加。当达到第一初步降额时间21时，第一光模块达到最大温度阈值6并且需要被降额以避免损坏。

类似地，第二光模块在被单独安装的情况下将遵循第二曲线12，该第二光模块的温度随时间而增加。当达到第二初步降额时间22时，第二光模块将达到最大温度阈值6并且需要被降额以避免损坏。事实上，由于第二光模块与第一光模块(该第一光模块具有较短的降额时间)安装在一起，因此该第二光模块需要在第一初步降额时间时被降额，第一初步降额时间发生在第二初步降额时间之前，从而保证光束的均匀性并遵守规定，该规定不允许在不操作近光束模块的情况下使用远光束模块。

图3示出了用于同一现象的不同图表，但仅适用于第一光模块。在该图表中，示出了光通量与温度的关系。当温度升高时(随着时间的增加而发生)，光模块将遵循曲线31直到达到温度阈值6为止，并且将被降额至较低的强度，这导致较低的光通量和较低的温度。然而，会再次达到温度阈值，从而导致新的降额。

该第一曲线31限定了直到第一初步降额时间的第一初步电流量，并且第二曲线12限定了直到第二初步降额时间的第二初步电流量。

图4示出了当遵循根据本发明的方法的操作时第一模块的通量-温度曲线41的演变。

针对图2的初步电流曲线(profile)31(因此，仅用于第一光模块)使用虚线，以便在两种方法之间进行更好地比较。

第一光模块被馈送第一电流值，该第一电流值低于图2的第一初步电流曲线的对应的第一值。该第一电流值是由机器学习算法计算的，该机器学习算法从车辆传感器获取信息，并且被训练以提供为第一光模块提供可能的最长降额时间的值。这个较低的电流值将提供较低的光通量。为了补偿光通量的这种差异并提供更好的通量均匀性，如图5中所示，第二光模块被馈送第一电流值，该第一电流值大于第二初步电流曲线的对应的第一值。

曲线41的电流值进行从第一值增加到第二值，其中第二值略大于第一值，典型地在第一值的1.01倍与1.05倍之间。电流增加很小，但是足以保持足够的光通量持续较长的时间段。

由于第二电流曲线的第一值高于预期，两个通量的总和将被补偿，并且将获取可接受的值。因此，当实现总光通量(理解为第一光模块和第二光模块两者的光通量的总和)的低值时，电流值将随时间而增加。

由于(测量的直到第一初步降额时间的)用于第一光模块的电流总量低于图2的情况，因此降额时间将大于第一初步降额时间，如图6所示。

图5示出了对于第二光模块的这种比较。这里，曲线51表示现有技术的方法，并且曲线61表示本发明。如先前所说的那样，曲线61表示比图2的情况更高的电流值，这导致更高的电流总量。

图6示出了当使用根据本发明的方法时照明设备的两个光模块的操作的新图形方案。

曲线11'和12'示出了温度随时间的新演变。在第一模块的情况下，它比曲线11更慢。在第二模块的情况下，它比曲线12更快。

如先前所说的那样，在第一光模块中使用较低的电流值(其包括较低的电流总量)导致大于第一初步降额时间的降额时间21'。相反，在第二光模块中使用较高值(其包括较高的电流总量)导致低于第二初步降额时间的降额时间22'。但是，维持了光通量的均匀性，并且扩大了最小降额时间(第一降额时间)。

Claims (15)

1.一种用于操作机动车照明设备(10)的方法，所述机动车照明设备(10)至少包括第一光模块(1)和第二光模块(2)，所述光模块中的每个光模块包括固态光源(3)，所述方法包括以下步骤：

-提供第一初步电流曲线(11)来馈送所述第一光模块(1)，使得所述第一光模块(1)产生大于第一通量阈值的光通量；

-计算与所述第一初步电流曲线(11)相关联的第一初步降额时间(21)，其中所述第一初步电流曲线(11)包括直到所述第一初步降额时间(21)为止的第一初步电流量；

-提供第二初步电流曲线(12)来馈送所述第二光模块(2)，使得所述第二光模块产生大于第二通量阈值的光通量；

-计算与所述第二初步电流曲线相关联的第二初步降额时间(22)，所述第二初步降额时间(22)大于所述第一初步降额时间(21)，其中所述第二初步电流曲线(12)包括直到所述第二初步降额时间(22)为止的第二初步电流量；

-向所述第一光模块(2)馈送第一电流曲线(11')，所述第一电流曲线(11')提供被计算的直到所述第一初步降额时间(21)为止的低于所述第一初步电流量的电流总量；和

-向所述第二光模块(2)馈送第二电流曲线(12')，所述第二电流曲线(12')提供被计算的直到所述第二初步降额时间(22)为止的大于所述第二初步电流量的电流总量。

2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一电流曲线(11')和所述第二电流曲线(21')包括以第一电流值开始，并且当达到预定条件时增加该电流值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过机器学习算法来进行获取所述第一电流值的步骤，所述机器学习算法从车辆传感器获取信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述车辆传感器包括温度传感器、车辆速度传感器、地理定位传感器、和雷达或激光雷达传感器中的至少一些。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，所述预定条件包括测量的光通量值落到低于对应的通量阈值的情况。

6.根据权利要求2或5中任一项所述的方法，还包括获取光源温度的步骤，并且其中所述预定条件包括所述光源温度达到预定值的情况。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，所述预定条件包括已经达到时间极限的情况。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，增加所述电流值的步骤包括将所述电流值从第一值增加到第二值，所述第二值大于所述第一值但是小于所述第一值的1.1倍。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，增加所述电流值的步骤包括将所述电流值从第一值增加到第二值，所述第二值小于所述第一值的1.05倍。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，增加所述电流值的步骤包括将所述电流值从第一值增加到第二值，所述第二值小于所述第一值的1.03倍。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括记录用于预定条件的一系列电流值增量的步骤。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一光模块是近光束模块，并且所述第二光模块是远光束模块。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法的步骤应用于对应的光模块的所述光源中的至少10％的光源。

14.一种机动车照明设备，包括：

-包括多个固态光源(3)的第一光模块(1)；

-包括多个固态光源(3)的第二光模块(2)；和

-用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的步骤的控制元件(4)。

15.根据权利要求14所述的机动车照明设备，还包括用于测量所述固态光源的温度的热敏电阻(5)。

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