DE10134770A1

DE10134770A1 - Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers

Info

Publication number: DE10134770A1
Application number: DE10134770A
Authority: DE
Inventors: Hans Driescher; Andreas Eckardt; Michael Greiner-Baer
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-01-30
Also published as: DE50213093D1; EP1275556A2; ATE416952T1; EP1275556B1; EP1275556A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers, umfassend mindestens zwei gepulste Lichtquellen und mindestens ein mit den Lichtquellen synchronisiertes Lichtventil (7), wobei die Lichtquellen als LED-Array (2, 3) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Durch Blendwirkung im Straßenverkehr während der Dunkelheit geschehen immer wieder schwere Unfälle. Die Ursachen für die Blendwirkung sind häufig die Scheinwerfer des Gegenverkehrs, wobei die Blendwirkung durch äußere Umstände wie nasse Fahrbahn, Nebel oder falsch eingestellte Scheinwerfer noch verstärkt werden können.
Zur Vermeidung der Blendung des Gegenverkehrs und der besseren Fahrbahnausleuchtung sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die den Scheinwerfer anhand von Sensorsignalen dynamisch stets so ausregeln, daß dieser optimal eingestellt ist. Derartige Vorrichtungen sind jedoch relativ aufwendig und lösen darüber hinaus nicht das Grundproblem der Blendung durch die Scheinwerfer des Gegenverkehrs.
Aus der DE 22 04 102 ist eine Einrichtung zur Verhinderung einer Blendung der Fahrer von sich auf demselben Verkehrsweg begegnenden Fahrzeugen bekannt, die Scheinwerfer zur Beleuchtung des vor Ihnen liegenden Teiles des Verkehrsweges haben, bei welcher den Scheinwerfern jeweils eine Lichtveränderungsvorrichtung und den Fahrern jeweils eine entsprechende Lichtauswahlvorrichtung, die im wesentlichen nur Licht von den Scheinwerfern der Fahrzeuge der eigenen Fahrtrichtung, nicht jedoch von den Scheinwerfern der Fahrzeuge der entgegenkommenden Fahrzeuge durchläßt, zugeordnet sind, wobei die Lichtveränderungsvorrichtung die Intensität des Scheinwerferlichtes mit einer vorgegebenen Frequenz und Phase moduliert. Die Lichtauswahlvorrichtung enthält ein gleichphasig mit dem Scheinwerferlicht des Fahrzeuges gesteuertes Lichtventil und eine Synchronvorrichtung, die die Intensität des Scheinwerferlichtes und die Öffnungsperiode der Lichtventile der sich begegnenden Fahrzeuge gegenphasig steuert.
Weiter offenbart diese Druckschrift, daß die Lichtveränderungseinrichtung ein periodisches Ein- und Ausschalten der Scheinwerfer bewirkt, also eine Impulsansteuerung. Beispielhaft werden im Pulsbetrieb arbeitende elektrische Entladungslampen genannt. Die Frequenz der von den Scheinwerfern ausgestrahlten Lichtimpulse soll vorzugsweise oberhalb der Flimmerfrequenz liegen, wobei beispielhaft 50-60 Hz angegeben werden.
Aus der DE 22 46 414 ist eine Vorrichtung zur blendungsfreien Führung eines Fahrzeuges im Verkehr bekannt, bei der vor dem Fahrzeuglenker am oder im Fahrzeug ein zeitlich, die Lichtdurchlässigkeit zum Fahrzeuglenker änderndes Filter vorgesehen ist, bei der das Filter als Schirm ausgebildet ist, der bei Bedarf pulsartig durch ein Steuergerät zwischen nahezu vollständiger und stark reduzierter Lichtleistung gesteuert wird, wobei eine Fotozelle so über das Steuergerät auf das ein Tastverhältnis bildende Verhältnis zwischen der Zeitdauer hoher Lichtdurchlässigkeit und der Zeitdauer fast vollständiger Lichtundurchlässigkeit des Schirmes einwirkt, daß das gesamte von entgegenkommenden Fahrzeugen ausgesandte Licht automatisch in jedem Augenblick auf eine solche Schwelle gedämpft wird, daß bei ausreichender Erkennungsmöglichkeit der Scheinwerfer der entgegenkommenden Fahrzeuge noch keine Blendung des Fahrzeuglenkers eintritt, und daß diese Schwelle von Hand nach Belieben und Augenempfindlichkeit des Fahrzeuglenkers einstellbar ist. Als Lichtquellen werden ebenfalls vorzugsweise Blitzlichtlampen vorgeschlagen. Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen ist, daß die vorgeschlagenen Lichtquellen wie Halogenlampen oder Xe-Hochdrucklampen für den Pulsbetrieb ungeeignet sind bzw. nicht eine ausreichende Modulationstiefe aufweisen. Halogenlampen sind für den Pulsbetrieb ungeeignet, da der Kreislauf der abgedampften Wolframpartikel im Halogensystem nur bei gleichmäßiger, sehr hoher Wendeltemperatur funktioniert. Unabhängig davon ist die Lebensdauer der Leuchtquellen mit Metallglühwendeln im Pulsbetrieb sehr kurz, da in der Wiederanlaufphase der Wiederstand des Glühfadens viel niedriger als im normalen nichtgepulsten Betrieb ist. Die damit verbundenen ständigen Einschaltstromstöße führen zur relativ schnellen Zerstörung der Glühwendel. Xe- Hochdrucklampen für Kraftfahrzeugscheinwerfer sind für den Gleichlichtbetrieb konzipiert. Bei diesen Lichtquellen baut das Xenongas im Pulszustand einen hohen Innendruck auf. Dadurch wird wiederum durch die Druckverbreiterung der Spektrallinien die spektrale Zusammensetzung des ausgestrahlten Lichts beeinflußt. Xe-Hochdrucklampen können zwar auch gepulst betrieben werden, jedoch ist die Modulationstiefe nur sehr gering, so daß diese nicht geeignet sind. Aus diesen und anderen Gründen sind die vorgeschlagenen Vorrichtungen zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers nie zum praktischen Einsatz gekommen.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers zu schaffen, die einfach und zuverlässig realisierbar ist.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu sind die gepulsten Lichtquellen als LED-Array ausgebildet. Neben der langen Lebensdauer lassen sich mit LEDs auch extrem kurze Ein- und Ausschaltflanken realisieren. Ein weiterer Vorteil ist die einfache Abführung von elektrischer Verlustleistung und die sehr hohe Modulationstiefe. Aufgrund der einfachen Zusammenhänge zwischen Lichtleistung und Strom, lässt sich die Leistung sehr einfach steuern. Des weiteren sind auch Ausfälle einzelner LEDs unkritisch, so daß die Zuverlässigkeit des Scheinwerfers sehr hoch ist.
Vorzugsweise werden die LEDs mit einer Frequenz größer 50 Hz getaktet, so daß der Pulsbetrieb durch das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zeitlich arithmetische Mittelwert der Stromstärke kleiner/gleich dem Grenzwert für den Dauerbetrieb der Stromstärke der LEDs entspricht. Aufgrund des proportionalen Zusammenhanges zwischen Lichtleistung und Stromstärke kann dadurch mit einer geringen Anzahl von LEDs die notwendige Lichtleistung erzeugt werden, ohne diese zu zerstören.
Vorzugsweise ist die Pulsauszeit ein vielfaches größer als die Pulseinzeit, wodurch die empfangene Lichtleistung beispielsweise aufgrund von Scheinwerfern des Gegenverkehrs entsprechend dem Verhältnis reduziert wird.
Weiter wird vorzugsweise die Pulsfrequenz und/oder die Pulsphase durch einen Zufallsgenerator generiert, so daß einerseits Fahrzeuge mit einer gleichen Vorrichtung sicher erkannt werden und gleichzeitig verhindert wird, daß die Reduzierung der Blendwirkung nicht verloren geht, beispielsweise weil das entgegenkommende Fahrzeug völlig synchron Licht emittiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lichtventil in die Frontscheibe des Kraftfahrzeuges integriert oder in einer klappbaren Blende angeordnet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Lichtventil als Shutterbrille ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Shutterbrille zur drahtlosen Signalübertragung mit mindestens einem iR-Empfänger ausgebildet, so daß den Fahrer störende Leitungen entfallen. Die Verwendung einer Brille hat dabei gegenüber der Anordnung des Lichtventils in einer klappbaren Blende den Vorteil, daß die meisten Fahrer durch Sonnenbrillen ohnehin an das Tragen von Brillen beim Fahren gewöhnt sind, so daß die psychologische Umstellung entfällt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungform ist die Ansteuereinrichtung für das Lichtventil redundant ausgebildet, was die Ausfallsicherheit weiter erhöht.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit ist das Lichtventil derart ausgebildet, daß dieses im Störungsfall permanent transparent geschaltet ist, wobei unter Störungsfall eine Unterbrechung der Signalwege oder ein Kurzschluß gegen Masse oder Versorgungsspannung verstanden wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind jeweils mindestens zwei voneinander getrennte und schaltbare Teilarrays zur Erzeugung des Abblend- und des Fernlichts vorgesehen. Dadurch lassen sich sehr einfach unterschiedliche Beleuchtungsarten in einen Scheinwerfer integrieren. Selbstverständlich kann auch alternativ oder zusätzlich das Standlicht integriert werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ansteuerungseinrichtung für das Lichtventil mindestens eine Fotozelle zugeordnet, wobei die Ansteuereinrichtung das Tastverhältnis in Abhängigkeit der Signale der Fotozelle zu einer konstanten Grundhelligkeit nachregelt. Dadurch wird verhindert, daß der Fahrer seine Umgebung nur noch dunkel wahrnimmt, obwohl keine Gefahr von Blendung besteht.
Vorzugsweise ist das Tastverhältnis und/oder die Grundhelligkeit manuell einstellbar, so daß sich jeder Nutzer individuell seine Beleuchtungsverhältnisse auswählen kann, wobei aus Sicherheitsgründen bestimmte Wertebereiche vorgegeben sein können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers.
Die Vorrichtung 1 umfaßt zwei Arrays 2, 3 mit lichtemittierenden Dioden LEDs 4, zwei Ansteuereinrichtungen 5, 6 und ein als Flüssigkeitskristall ausgebildetes Lichtventil 7, das mindestens teilweise im Lichtbereich der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Des weiteren umfaßt die Vorrichtung 1 eine Fotozelle 8, die außerhalb des Lichtventils 7 angeordnet ist. Die beiden Arrays 2, 3 sind jeweils in voneinander unabhängige Teilarrays unterteilt, was schematisch durch die gestrichelte Linie angeordnet ist. Somit lassen sich jeweils durch Ansteuerung der einzelnen Teilarrays verschiedene Lichtquellen wie Fernlicht, Abblendlicht und Standlicht realisieren. Die Ansteuereinrichtung 5, 6 steuern jeweils die LEDs 4 über eine Steuerleitung 9, 10 pulsförmig an. Gleichzeitig steuern die Ansteuereinrichtungen 5, 6 synchron zu den Ansteuersignalen der LEDs 4 das Lichtventil 7 an, so daß das Lichtventil 7 stets transparent ist, wenn die LEDs leuchten. In den Pulsauszeiten ist das Lichtventil 7 hingegen geschlossen bzw. nichttransparent. Aus Sicherheitsgründen ist das Lichtventil 7 spalten- und/oder zeitenförmig ausgebildet, so daß auch bei einem Defekt einer Zeile bzw. Spalte der Fahrer noch ausreichend Licht durch das Lichtventil erhält. Des weiteren ist das Lichtventil 7 mit Kurzschlußsicherungen ausgebildet, die bei einem Kurzschluß gegen Masse bzw. Betriebsspannung das Lichtventil 7 permanent transparent schalten. Die Pulsfrequenz für die LEDs 4 bzw. das Lichtventil 7 wird dabei größer als 50 Hz gewählt, so daß die Pulse weder vom Fahrer noch vom außenstehenden Dritten bemerkt werden. Das Verhältnis von Pulsein- zur Pulsauszeit wird dabei derart gewählt, daß das im Mittel durch das Lichtventil 7 kommende Licht erheblich reduziert wird. Wird nun beispielsweise das Verhältnis 1 : 10 gewählt, so gelangt nur 1/10 der äußeren Lichtstrahlung durch das Lichtventil. Entsprechend muß die Lichtleistung, die emittiert wird, um das 10 fache erhöht werden, so damit die Umgebung in gleicher Helligkeit ausgeleuchtet wird. Um nun zu verhindern, daß bei einer ohnehin dunklen Umgebung bestimmte Objekte nicht mehr wahrgenommen werden, nimmt die Fotozelle 8 die Grundhelligkeit der Umgebung wahr und leitet diese an die Ansteuereinrichtungen 5, 6 weiter. Diese Ansteuereinrichtungen 5, 6 verändern dann in Abhängigkeit von der erfaßten Grundhelligkeit das Pulsein- zum Pulsauszeitverhältnis. Dabei gilt, daß je niedriger die Grundhelligkeit ist, desto länger kann die Pulseinzeit gewählt werden, ohne daß die Gefahr einer Blendung besteht. Entsprechend der Verlängerung der Pulseinzeit wird die Stromstärke der LEDs 4 reduziert, so daß andere Verkehrsteilnehmer nicht geblendet werden und gleichzeitig mehr Umgebungslicht wahrgenommen wird. Die Fotozelle 8 kann dabei im Zusammenspiel mit dem Lichtventil 7 auch als wirksame Sonnenblende verwendet werden.

Claims

1. Die Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers, umfassend mindestens zwei gepulste Lichtquellen und mindestens ein mit den Lichtquellen synchronisiertes Lichtventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen als LED-Array (2, 3) ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs (4) und das Lichtventil (7) mit einer Frequenz größer 50 Hz getaktet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Mittelwert der emittierten Lichtleistung kleiner/gleich den gesetzlichen Grenzwerten entspricht.

4. Verrichtung nach einem der vorangangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs (4) im Überlastbereich betrieben werden, wobei der zeitlich arithmetische Mittelwert der Stromstärke kleiner/gleich dem Grenzwert für den Dauerbetrieb der Stromstärke der LEDs (4) entspricht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsauszeit ein Vielfaches größer als die Pulseinzeit ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsfrequenz und/oder die Pulsphase durch einen Zufallsgenerator generiert sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtventil (7) in die Frontscheibe des Kraftfahrzeuges integriert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtventil (7) in einer klappbaren Blende angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtventil (7) als Shutterbrille ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Shutterbrille zur drahtlosen Signalübertragung mit mindestens einem iR-Empfänger ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung (5, 6) für das Lichtventil (7) redundant ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtventil (7) im Störungsfall permanent transparent geschaltet ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils voneinander getrennte und schaltbare Teilarrays zur Erzeugung des Abblend- und des Fernlichts vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach einer der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuereinrichtung (5, 6) für das Lichtventil (7) mindestens eine Fotozelle (8) zugeordnet ist und die Ansteuereinrichtung (5, 6) das Tastverhältnis in Abhängigkeit der Signale der Fotozelle (8) zu einer konstanten Grundhelligkeit für den Fahrer nachregelt.

15. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis und/oder die Grundhelligkeit manuell einstellbar ist.