CN116584153A - 用于操作汽车照明设备的方法和汽车照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于操作汽车照明设备的方法，包括以下步骤：提供第一初步电流曲线，计算与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，计算与第二初步电流曲线相关联的第二初步降额时间，向第一灯模块馈送第一电流曲线，该第一电流曲线提供比第一初步电流量低的电流总量，并且向第二灯模块馈送第二电流曲线，该第二电流曲线提供比第二初步电流量高的电流总量。

Description

用于操作汽车照明设备的方法和汽车照明设备

技术领域

本发明涉及汽车照明设备领域，更具体地，涉及包括在这些设备中的这些光源的温度控制。

背景技术

汽车制造商越来越多地将数字照明设备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，其操作在很大程度上取决于温度。

这些元件中的温度控制是一个非常敏感的方面，并且通常通过降额来执行，这表示降低馈送给光源的电流值，从而使输出通量和操作温度相应地降低。这导致光源的性能必须严重过大(尺寸)才能面对这些过热问题，从而在保持可接受值的同时可以降低操作值。

很难在任何驾驶条件下都保持前照灯的最佳性能。经常地，一个照明模块的加热速度比其他照明模块更快，因此由于HL的内部温度高，会对其余照明模块造成不利影响。这种现象不是最佳的，因为当一个灯模块发生降额时，其他模块也会受到影响以确保可接受的均匀性，但是事实上它们还没有达到降额阈值。

发明内容

到目前为止，这个问题一直被假设，但因此提供了一种解决方案。

本发明提供了一种替代解决方案，用于通过根据本发明的用于操作汽车照明设备的方法和汽车照明设备来管理汽车照明设备的光源的温度。本发明的优选实施例在从属权利要求中进行了限定。

除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都应被解释为本领域的惯用的。应进一步理解的是，通用术语也应解释为相关领域的惯用的，而不是理想化或过于形式的意义，除非本文明确定义。

在本文本中，术语“包括”及其派生词(如“包含”等)不应被理解为排除意思，也就是说，这些术语不应被解释为排除所描述和定义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，本发明提供了一种用于操作汽车照明设备的方法，该汽车照明设备包括至少第一灯模块和第二灯模块，灯模块中的每个灯模块都包括固态光源，该方法包括以下步骤：

-提供第一初步电流曲线以馈送给第一灯模块，该第一初步电流曲线具有第一通量平均值；

-估计与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以馈送给第二灯模块，该第二初步电流曲线具有第二通量平均值；

-估计与第二初步电流曲线相关联的第二初步降额时间，该第二初步降额时间高于第一初步降额时间；

-向第一灯模块馈送第一电流曲线，该第一电流曲线提供低于第一通量平均值的0.96倍的通量平均值；以及

-向第二灯模块馈送第二电流曲线，该第二电流曲线提供高于第二通量平均值的1.04倍的通量平均值。

计算出的第二初步降额时间高于第一初步降额时间这一事实表示为两个灯模块计算出初步降额时间，然后第一灯模块是具有较低降额时间的灯模块，而第二灯模块则是具有较高降额时间的灯模块。

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，因为它会导致第二照明模块进行降额，尽管第二模块仍不需要进行降额。然而，在本发明的方法中，第二灯模块的降额时间低于第二初步降额时间，以使得第一灯模块的降额时间增加。因此，延长了全局降额时间，在保持通量均匀性的较长时间段内获得了良好的性能。

由于电流曲线的高度(大的)变化，可以补偿灯模块的降额时间的差异。当估计的降额时间之间的差异较大时，这种方法是特别有利的。

在一些特定实施例中，第一电流曲线和第二电流曲线包括从第一电流值开始，并在达到预定条件时增加电流值。

通过这种方法，第一电流曲线和第二电流曲线被优化以在每个时刻提供所需的最小电流，并且具有在需要时增加电流的能力。

在一些特定的实施例中，通过从车辆传感器获得信息的机器学习算法来执行获得第一电流值的步骤。

机器学习算法从车辆的不同传感器获得信息，并在不同的情况下进行训练和测试，以获得针对不太有利的灯模块的最大降额时间。

此机器学习算法可以位于云中或者嵌入在车辆的控制单元中。

在一些特定实施例中，车辆传感器包括温度传感器、车速传感器、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，预定条件包括测量的光通量值下降到低于对应的通量阈值的事实。

光通量值是一个重要的参数，但是它不是唯一提供有关照明设备操作的信息的参数。通过光通量控制电流值，保证了照明模块总和的可接受的运行。

在一些特定实施例中，该方法还包括获得光源温度的步骤，并且其中，预定条件包括光源温度达到预定值的事实。

控制电流的一种不同但兼容的方式是通过温度，这可以提供光通量的间接数据。

在一些特定实施例中，预定条件包括已经达到时间限制的事实。

控制电流的一种不同方法是仅通过计时器来估计温度随时间的演化。在这些情况下，不需要测量任何数据，并且电流会自动增加。这可以在已经牢固地建立了时间模式时进行。

在一些特定的实施例中，增加电流值的步骤包括将电流值从第一值增加到第二值，第二值大于第一值但低于第一值的1.1倍，特别地，低于第一值的1.05倍，并且特别地，低于第一值的1.03倍。

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

在一些特定实施例中，该方法还包括记录预定条件下的电流值增量的序列的步骤。

如果使用基于时间的模式，该序列可能是有用的，以避免连续的温度测量。

在一些特定实施例中，第一灯模块是近光模块，并且第二灯模块是远光模块。这具有一些协同效应，是因为近光模块和远光模块有时同时操作。

在一些特定实施例中，该方法的步骤应用于相应的灯模块的至少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，节能和均匀的性能可以应用于大量的元件。

在一些特定实施例中，该方法还包括获得光源温度的步骤，并且当光源温度达到预定值时触发该方法的其余步骤。

系统不需要持续监控温度和降额时间。创建温度阈值有助于系统更加放松，并降低功耗。

在一些特定实施例中，第一电流曲线提供低于第一通量平均值的0.94倍的通量平均值，更特别地，提供低于第一通量平均值的0.91倍的通量平均值。反过来，第二电流曲线提供高于第二通量平均值的1.06倍的通量平均值，并且更特别地，提供高于第一通量平均值的1.09倍的通量平均值。

利用这些值，这些值在某些情况下可能会损害投射的光图案的均匀性，获得了令人惊讶的降额时间结果。在某些情况下，可以实现热稳定。

在一些特定实施例中，使用人工智能算法来执行第一初步降额时间和/或第二初步降额时间的估计，该人工智能算法先前已经用训练数据集进行了训练。在一些特定实施例中，人工智能算法包括具有问题的问题树结构，使得对问题的回答提供最终得分，该最终得分被转换为降额时间值。

这类方法使用训练数据集，训练数据集是一组具有不同参数的实验数据，诸如(来自安装在照明设备周围的热敏电阻、外部温度、估计温度等的)温度测量值、车速、道路状况、天气、白天/晚上、其他主动照明功能，热控制参数(LED调光、其他模块的降额、风扇速度)和物理前照灯参数等。这些值与降额时间的实验已知值相关联。控制单元被教导使用所提供的参数来正确地估计降额时间，使得当面对真实条件时，实际降额时间的估计尽可能精确。

在一些特定实施例中，人工智能算法包括岭回归算法。

岭回归算法的使用是有利的，因为该方法中使用的数据具有多重共线性：该方法中所使用的一些参数的行为之间存在直接联系，例如激活的照明功能、持续时间和每个模块的温度测量值。此外，一个灯模块中的热量对其他灯模块的温度演变有直接影响。在某些情况下，照明模式是通过使用不同的模块来构建的，因此照明功能的降额取决于不同模块的降额时间。当发生多重共线性时，最小二乘估计是无偏的，但它们的方差很大，这可能会引入非常高的估计(预测)误差。岭回归算法允许在回归估计中添加一定程度的偏差，这将减少标准误差。

在一些特定的实施例中，向第一灯模块馈送第一电流曲线和向第二灯模块馈送第二电流曲线的步骤不是同时进行的，而是首先执行第一电流曲线的馈送，然后在一段时间间隔之后，其次执行第二电流曲线的馈送。

这有助于获得更好的降额时间，是因为增加电流的操作会延迟到必要时为止。

在第二发明方面，本发明提供了一种汽车照明设备，包括：

-第一灯模块，该第一灯模块包括多个固态光源；

-第二灯模块，该第二灯模块包括多个固态光源；以及

-控制元件，该控制元件用于执行根据第一发明方面的方法的步骤。

术语“固态”是指固态电致发光物所发射的光，该固态电致发光物使用半导体将电转化为光。与白炽灯相比，固态照明产生的可见光具有更少的热量产生和更少的能量耗散。与易碎的玻璃管/灯泡和细长的灯丝相比，固态电子照明设备的通常小质量提供了更大的抗冲击性和抗振动性。它们还消除了灯丝蒸发，潜在地增加了照明设备的寿命。这些类型的照明的一些示例包括半导体发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)或聚合物发光二极管(PLED)作为照明源，而不是电灯丝、等离子体或气体作为照明源。

此照明设备提供了有效管理光源的性能的有利功能。

在一些特定实施例中，汽车照明设备还包括用于测量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汽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灯模块的标准操作的示意图。

[图3]示出了当按照根据本发明的方法进行操作时，第一模块和第二模块的通量-温度曲线的演变。

[图4]示出了由图3中所描述的方法产生的温度随时间的影响。

[图5]示出了如何训练和测试系统的一个特定示例。

在这些图中，使用了以下附图标记：

1 第一灯模块

2 第二灯模块

3LED

4 控制元件

5 热敏电阻

6 温度阈值

7 温度触发值

10 照明设备

11第一模块的第一初步曲线

11’第一模块的发明的曲线

12第二模块的第一初步曲线

12’第二模块的发明的曲线

13 第一初步电流曲线

14 第一修改后的电流曲线

21第一模块的第一初步降额温度

21’第一灯模块的发明的降额时间

22第二模块的第二初步降额温度

22’第二灯模块的发明的降额时间

23第二初步电流曲线

24第二修改电流曲线

100汽车

具体实施方式

充分详细地描述示例实施例，以使本领域普通技术人员能够实施和实现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述的示例。

因此，虽然实施例可以以各种方式进行修改并采用各种替代形式，但其具体实施例在附图中示出，并在下文中作为示例进行详细描述。不存在限于所公开的特定形式的意图。相反，应包括落入所附权利要求的范围内的所有修改、等价物和替代方案。

图1示出了根据本发明的汽车照明设备的总体透视图。

此照明设备10安装在汽车100中，并且包括：

-第一灯模块1，其包括多个LED 3；

-第二灯模块2，其包括多个LED 3；

-控制元件4；

-多个热敏电阻5，该多个热敏电阻用于测量第一灯模块和第二灯模块的不同部分中的温度。

每个灯模块都是高分辨率模块，具有大于2000像素的分辨率。然而，对于用于生产投影模块的技术没有任何限制。

这种矩阵配置的第一个示例包括单片源。该单片源包括布置成多个列乘多个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，并且通过电连接可以选择性地单独激活或激活电致发光元件的子集。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/组可以形成一个光像素，并且因此可以在其(一种或多种)材料被供电时发光。与打算焊接到印刷电路板上的传统发光二极管相比，这种单片矩阵的配置允许可选择性激活的彼此非常靠近的像素的布置。该单片矩阵可以包括电致发光元件，其垂直于公共衬底测量的主要高度尺寸基本上等于1微米。

单片矩阵耦联到控制中心，以便通过矩阵布置控制像素化光束的产生和/或投射。控制中心因此能够单独地控制矩阵布置的每个像素的光发射。

作为上述内容的替代，矩阵布置可以包括耦联到镜矩阵的主光源。因此，像素化光源是由至少一个主光源(该至少一个主光源由至少一个发光的发光二极管形成)和光电子元件阵列的组合件形成的，例如微镜矩阵，也被缩写为DMD，意为“数字微镜器件”，其通过反射将来自主光源的光线引导到投影光学元件。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到微镜阵列的表面。

每个微镜可以在两个固定位置之间枢转，第一位置是光线被朝向投影光学元件反射的位置，第二位置是光线被沿与投影光学元件不同的方向反射的位置。对于所有微镜，这两个固定位置以相同的方式定向，并且相对于支撑微镜矩阵的参考平面，形成在其规范中定义的微镜的矩阵的特征角。这样的角度通常小于20°，并且可以通常约为12°。因此，对入射在微镜矩阵上的光束的一部分进行反射的每个微镜形成像素化光源的基础发射器。用于选择性地激活该基础发射器以发射或不发射基础光束的镜的位置的改变的致动和控制由控制中心控制。

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，该扫描元件被配置为用激光束探测波长转换器的表面。该表面的图像由投影光学元件捕获。

可以以足够高的速度执行扫描元件的探测，使得人眼不会感知投射的图像中的任何位移。

激光源的点亮和光束的扫描运动的同步控制使得可以生成可以在波长转换器元件的表面处选择性地激活的基础发射器的矩阵。扫描装置可以是移动微镜，该移动微镜通过激光束的反射来扫描波长转换器元件的表面。作为扫描装置提到的微镜是例如MEMS(微机电系统的英文缩写)类型的。然而，本发明不限于这种扫描装置，并且可以使用其他类型的扫描装置，例如布置在旋转元件上的一系列镜，元件的旋转引起激光束对传播/透射表面的扫描。

在另一个变型中，光源可以是复杂的，并且包括灯元件(例如发光二极管)的至少一段以及单片光源的表面部分。

由于有大量光源彼此非常接近，因此热控制对于确保良好的性能和效率非常重要。

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灯模块的标准操作的示意图。

根据该图，第一灯模块遵循第一曲线11，随着时间的推移其温度增加。当达到第一初步降额时间21时，第一灯模块达到最高温度阈值6并且需要被降额以避免损坏。

类似地，如果被单独安装，第二灯模块将遵循第二曲线12，随着时间的推移其温度增加。当达到第二初步降额时间22时，第二灯模块将已经达到最高温度阈值6并且需要被降额以避免损坏。事实是，由于第二灯模块与具有较低的降额时间的第一灯模块一起安装，因此第二灯模块将需要在发生在第二初步降额时间之前的第一初步降额时间降额，以保证光束的均匀性并遵守不允许在不操作近光模块的情况下使用远光模块的规定。

图3示出了当按照根据本发明的方法进行操作时，第一模块和第二模块的通量-温度曲线的演变。

第一模块遵循初步电流曲线13，但当该第一灯模块中达到预定温度7时，本发明的方法触发，并估计第一初步降额时间。将在图5中描述这种估计的具体示例。

进而，第二模块遵循初步电流曲线23，并且当触发该方法时，也按照相同的方法估计第二初步降额时间。

在实际场景中，具有较高初步降额时间的模块将被视为第二灯模块。

当触发该方法时，第一灯模块电流曲线被切换到电流曲线14，该电流曲线14提供是在触发该方法之前第一灯模块具有的通量平均值的0.9倍的通量平均值。进而，第二灯模块电流曲线被切换到电流曲线24，该电流曲线24提供是在触发该方法之前第二灯模块具有的通量平均值的1.1倍的通量平均值。

在某些情况下，首先执行第一模块中的电流曲线的减小，然后，当光图案的总通量根据规定达到低阈值时，增加第二模块的电流曲线。在这种情况下，甚至降额时间得到了改善。

这些变化对最终的光图案的均匀性有负面影响，但这些变化是为了保持总光通量而执行的，该总光通量得到了维持。通过这种显著的电流降低，第二模块的降额时间大大增加，有时实现热稳定。

在该图中，可以观察到电流曲线是如何不表示电流的恒定值，而是有微小的变化的。参考值被选择，然后强度可能略有增加，以保持满足上述方法的条件的通量平均值。

图4示出了由图3中所描述的方法产生的温度随时间的影响。

在该图中，示出了两个灯模块的随时间推移的温度。图的上部示出了第一灯模块的演变。如果没有做出决定，如图2所示，第一曲线11将提供第一降额时间21，并且第二曲线12将提供降额时间22。

然而，由于决定增加和减少照明模块中的通量平均值，第一模块不遵循第一曲线11，而是遵循修改后的曲线11’，并且第二模块不遵循第二曲线12，而是遵循修改后的曲线12’。第一模块在第一降额时间21未达到温度阈值6，但是在修改后的降额时间21’达到温度阈值6，并且第二模块在第二降额时间22未达到温度阈值6，但在修改后的降额时间22’达到温度阈值6。由于全局功能的降额时间在第一降额时间和第二降额时间之间较低，因此总是低于第二降额时间的第一降额时间将决定照明功能的降额时间。由于它已经从第一降额时间21改进到修改后的降额时间21’，因此全局照明功能的降额时间得到了改进。

图5示出了如何训练和测试系统的一个特定示例。提供了具有不同训练数据集的不同示例。每个示例都包含一个典型的驾驶会话，在该会话中，会随时间的推移测量不同的参数：(来自安装在照明设备周围的热敏电阻、外部温度、估计温度等的)温度测量值、车速、道路状况、天气、白天/晚上、其他主动照明功能，热控制参数(LED调光、其他模块的降额、风扇速度)和物理前照灯参数。这些数据集中的每一个都与降额时间的实验的已知值相关联。这些值被引入到系统中，并且控制单元估计降额时间。将估计的降额时间与实验值进行比较，从而计算出误差。

因此，每个训练数据集都与一个误差值相关联。然后，由于不同的值和参数的多重共线性，使用岭回归算法来创建监督规则，该监督规则将向控制单元馈送信息，以改进降额时间估计。

Claims (13)

1.一种用于操作汽车照明设备(10)的方法，所述汽车照明设备包括至少第一灯模块(1)和第二灯模块(2)，所述灯模块中的每个灯模块都包括固态光源(3)，所述方法包括以下步骤：

-提供第一初步电流曲线(11)以馈送给所述第一灯模块(1)，所述第一初步电流曲线(11)具有第一通量平均值；

-估计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)；

-提供第二初步电流曲线(12)以馈送给所述第二灯模块(2)，所述第二初步电流曲线(12)具有第二通量平均值；

-估计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)高于所述第一初步降额时间(21)；

-向所述第一灯模块(2)馈送第一电流曲线(11’)，所述第一电流曲线提供低于所述第一通量平均值的0.96倍的通量平均值；以及

-向所述第二灯模块(2)馈送第二电流曲线(12’)，所述第二电流曲线提供高于所述第二通量平均值的1.04倍的通量平均值。

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’)包括从第一电流值开始，并在达到预定条件时增加所述电流值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过从车辆传感器获得信息的机器学习算法来执行获得所述第一电流值的步骤。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括获得光源温度的步骤，并且其中，当所述光源温度达到预定值时触发所述方法的其余步骤。

5.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’)提供低于所述第一通量平均值的0.94倍的通量平均值，更特别地，提供低于所述第一通量平均值的0.91倍的通量平均值。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二电流曲线(12’)提供高于所述第二通量平均值的1.06倍的通量平均值，更特别地，提供高于所述第一通量平均值的1.09倍的通量平均值。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用人工智能算法来执行所述第一初步降额时间和/或第二初步降额时间的估计，所述人工智能算法先前已经用训练数据集进行了训练。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述人工智能算法包括岭回归算法。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，向所述第一灯模块(2)馈送第一电流曲线(11’)和向所述第二灯模块(2)馈送第二电流曲线(12’)的步骤不是同时进行的，而是首先执行所述第一电流曲线的馈送，然后在一段时间间隔之后，其次执行所述第二电流曲线的馈送。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一灯模块是近光模块，并且所述第二灯模块是远光模块。

11.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相应的灯模块的至少10％的光源。

12.一种汽车照明设备，包括：

-第一灯模块(1)，所述第一灯模块包括多个固态光源(3)；

-第二灯模块(2)，所述第二灯模块包括多个固态光源(3)；以及

-控制元件(4)，所述控制元件用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的步骤。

13.根据权利要求14所述的汽车照明设备，还包括热敏电阻(5)，所述热敏电阻用于测量所述固态光源的温度。