DE102004031907B4

DE102004031907B4 - Optischer Strahlungsintensitätssensor mit einer lichtstreuenden Masse zwischen der Sensoröffnung und dem Sensorelement

Info

Publication number: DE102004031907B4
Application number: DE102004031907.3A
Authority: DE
Inventors: Arvydas Antanas Maldziunas; Vidamantas Ziogas
Original assignee: Accel AB
Current assignee: Accel AB
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: DE112004001174B4; US7157678B2; DE102004031907A1; US20060268262A1; DE112004001174T5; US7378628B2; WO2004113853A1; SE0301857D0; US20050023466A1

Abstract

Lichtstrahlungsintensitätssensor (1), der ein Gehäuse (2) mit einem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abschnitt und mindestens ein gegenüber Strahlung empfindliches optisches Sensorelement (5, 32, 34) umfasst, wobei dieses mindestens eine optische Sensorelement (5, 32, 34) so angeordnet ist, dass Ausgangssignale erzeugt werden, die zum Einschätzen einer Aufheizwirkung der Sonnenstrahlung verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Kammer (10) umfasst, die eine lichtstreuende Masse, bei der es sich um eine Vergussmasse handelt, enthält, die zwischen dem Gehäuse (2) und dem mindestens einen optischen Sensorelement (5, 32, 34) angeordnet ist.

Description

GEGENSTAND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungsintensitätsrichtungssensor gemäß der Präambel von Anspruch 1, und zwar speziell auf Strahlungsintensitätsrichtungssensoren, die als Sonnenlastsensoren für die automatische Klimaanlage eines Fahrzeugs dienen. Diese Sensoren reagieren normalerweise auf die elektromagnetische Strahlung im sichtbaren und/oder Infrarotbereich.
STAND DER TECHNIK
Viele Fahrzeuge sind heutzutage mit vollautomatischen Klimaanlagen ausgerüstet. Diese Klimaanlagen verwendeten ursprünglich einen oder mehrere Temperaturfühler, die die Temperatur im Fahrzeuginnenraum erfassten und den Luftstrom in Abhängigkeit von der durch die Fühler gemessenen Temperatur regulierten. Wenn nur ein Temperaturfühler verwendet wird, wird der Einfluss der Sonnenstrahlung nicht ausreichend ausgeglichen. Es ist daher vorgeschlagen worden, Strahlungssensoren zu verwenden, die den Einfluss der Sonne messen. Es wurden verbesserte Sensoren entwickelt, die die Stellung der Sonne in Bezug auf das Fahrzeug bestimmen, um die Regelung der Klimaanlage noch weiter zu verbessern. Solche Sensoren sind unter anderem aus WO 90/ 07 102 A1 , US 5 337 802 A , US 5 553 775 A und EP 0 852 189 A2 bekannt. Alle in diesen Dokumenten beschriebenen Sensorelemente umfassen mehrere in einem Gehäuse angeordnete lichtempfindliche Sensorelemente. Die Sensorelemente sind an verschiedenen geometrischen Stellen des Sensorgehäuses angeordnet, wodurch eine Empfindlichkeit der Richtung einer Lichtquelle bezüglich des Sensors erreicht werden kann. Die Sensoren umfassen vorzugsweise auch Abschirmelemente, die verhindern, dass das Licht eines der Sensorelemente erreichen kann, wenn es aus bestimmten Positionen auftrifft. Die Position der Lichtquelle in Bezug auf den Sensor wird näherungsweise berechnet, indem die Differenz zwischen den Pegeln der Ausgangssignale eines jeden Sensorelements gemessen wird. Die Dokumente EP 625 692 A1 , US 4 494 526 A , US 2002/0 056 806 A1 und WO 00/ 28 290 A1 enthalten weitere Informationen, die für das Verständnis des Hintergrunds der Erfindung von Nutzen sind.
Eine typische Ansprechcharakteristik eines dem Stand der Technik entsprechenden, aus zwei Sensorelementen bestehenden Sensors wird in 1 gezeigt. Der in dem Beispiel gezeigte Sensor umfasst ein erstes und ein zweites Sensorelement, die so in einem Gehäuse angeordnet sind, dass das Licht daran gehindert wird, eines der Sensorelemente zu erreichen, wenn es aus einer ersten Richtung einfällt, und dass das Licht daran gehindert wird, das andere Sensorelement zu erreichen, wenn es aus einer zweiten, entgegengesetzten Richtung einfällt. Eine erste linke Kurve entspricht dem vom ersten Sensorelement erzeugten Ausgangssignal, und eine zweite rechte Kurve wird durch das zweite Sensorelement erzeugt. Die Kurven überlappen sich in einem kleinen Bereich, der im Wesentlichen einer Stelle entspricht, an der die Lichtquelle senkrecht auf das Sensorelement auftrifft. Die Größe der Signale erreicht jeweils außerhalb des Überlappungsbereichs einen Spitzenwert und verringert sich danach auf einen niedrigen, nur einen kleinen Bruchteil des Spitzenwerts ausmachenden Wert. Bei dem derartige Ausgangssignale erzeugenden Sensortyp besteht das Problem, dass die Position der Lichtquelle außerhalb des Überlappungsbereichs nicht genau bestimmt werden kann. Die Größe des Ausgangssignals außerhalb des Überlappungsbereichs hängt zwar von der Position ab, es ist aber nicht möglich, zu beurteilen, ob ein niedriges Ausgangssignal von der Position der Sonne oder von der Intensität der Sonnenstrahlung abhängt. Wenn man diese beiden Größen unterscheiden möchte, benötigt man Ausgangssignale von beiden Sensorelementen.
Eine typische Ansprechcharakteristik eines dem bisherigen Stand der Technik entsprechenden, ein Sensorelement besitzenden Sensors wird in 2 gezeigt. Das bei kleinen Winkeln erzeugte Ausgangssignal ist im Vergleich zu dem Ausgangssignal, das bei einer senkrecht auftreffenden Strahlung erzielt wird, typischerweise niedrig. Da die Aufheizprobleme im Innenraum von Fahrzeugen meistens bei Auftreffwinkeln von ca. 30 - 80° auftreten, ist dieser Sensortyp nicht besonders gut dazu geeignet, eine Aufheizwirkung festzustellen. Um die Größe des optischen Strahlungsflusses festzustellen, wäre es generell von Vorteil, wenn man einen Sensor hätte, dessen Ansprechcharakteristik bei unterschiedlichen Auftreffwinkeln so flach wie möglich ist. Wenn ein völlig flaches Ausgangssignal erzeugt werden könnte, würde das Ausgangssignal direkt die Größe des optischen Strahlungsflusses anzeigen.
OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, ein Sensorelement bereitzustellen, das ein höheres Verhältnis von Ausgangssignalamplitude bei flach (> 45°) einfallender Strahlung zum Ausgangsignal bei senkrecht auftreffender (0°) Strahlung erzeugt.
Dieses Ziel wird mit einem Sensor erreicht, wie er in dem charakterisierenden Abschnitt von Anspruch 1 beschrieben wird. Durch Anordnung einer lichtstreuenden Masse zwischen einer Sensoröffnung und einem Sensorelement ändert sich die Ansprechkurve so, dass ein höheres Verhältnis von Ausgangssignalamplitude bei flach einfallender Strahlung (> 45°) zum Ausgangssignal bei senkrecht auftreffender (0°) Strahlung erzeugt wird. Dies wird in 3 gezeigt, in der das sich ergebende Ausgangsverhalten eines Sensors gezeigt wird, der ein einzelnes Sensorelement besitzt und bei dem zwischen einer Öffnung des Sensors und dem Sensorelement eine lichtstreuende Masse angeordnet ist. Es zeigt sich deutlich, dass der mit einem lichtstreuenden Körper ausgerüstete Sensor die in der Fahrzeugindustrie bestehenden Anforderungen besser erfüllt, da die Aufheizwirkung im Innenraum des Fahrzeuges am höchsten ist, wenn die Höhe zwischen ~30° und 80° liegt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht dann, einen Strahlungsintensitätsrichtungssensor bereitzustellen, der mindestens ein Sensorelement umfasst, das über einen großen Überlappungsbereich hinweg ein Ausgangssignal mit einer großen Amplitude erzeugt, wodurch der Sensor in der Lage ist, die Winkelstellung der Sonne in einem großen Bereich näherungsweise zu bestimmen. Dieses Ziel wird durch einen Sensor erreicht, wie er in dem charakterisierenden Abschnitt von Anspruch 2 beschrieben wird. Durch den Einsatz einer eine lichtstreuende Masse enthaltenden Kammer innerhalb des Gehäuses an einer zwischen einem durchsichtigen oder lichtdurchlässigen Bereich des Gehäuses und einer Reihe von Sensorelementen gelegenen Stelle, wäre ein Sensorelement, das sich an einer Stelle befindet, an der ein abschirmendes Element das Licht daran hindert, direkt auf das Sensorelement zu fallen, Licht ausgesetzt, das durch die lichtstreuende Masse übertragen wird. Dadurch würde bewirkt, dass jedes Sensorelement auch dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn sich das jeweilige Sensorelement an einer Stelle innerhalb des Gehäuses befindet, an der kein Licht auf das Sensorelement fallen würde, wenn die lichtstreuende Masse nicht vorhanden wäre.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den beigefügten Ansprüchen beschrieben.
Figurenliste
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen zeigen:

1 ein typisches Ausgangssignal eines dem Stand der Technik entsprechenden Sensors mit zwei Sensorelementen,
2 ein typisches Ausgangssignal eines dem Stand der Technik entsprechenden Sensors mit einem Sensorelement,
3 ein typisches Ausgangssignal eines erfindungsgemäßen Sensors mit einem Sensorelement und einer lichtstreuenden Masse, die
zwischen einer Öffnung des Sensors und dem Sensorelement angeordnet ist,
4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Strahlungsintensitätsrichtungssensors,
5 ein Ausgangssignal eines erfindungsgemäßen optischen Strahlungsintensitätsrichtungssensors,
6 ein schematisches Beispiel für einen Strahl, der in einem Winkel von α Grad auf die rechte Seite eines erfindungsgemäßen Gehäuses auftrifft,
7 eine Leiterplatte, die in dem in 4 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel verwendete Sensorelemente enthält,
8 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Strahlungsintensitätsrichtungssensors,
9 ein Ausgangssignal eines optischen Strahlungsintensitätsrichtungssensors ohne lichtstreuende Masse,
10 ein Ausgangssignal eines optischen Strahlungsintensitätsrichtungssensors mit lichtstreuender Masse,
11 ein Diagramm, in dem die Empfindlichkeit als Funktion der Konzentration einer weißen Paste in der Masse aufgetragen ist,
12 ein Ausführungsbeispiel eines optischen Strahlungssensors mit einer Zone.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In 4 wird ein Ausführungsbeispiel eines optischen Strahlungsintensitätsrichtungssensors 1 gezeigt. Der Richtungssensor umfasst ein Gehäuse 2 mit einer Öffnung 3, die von einem Linsenelement 4 bedeckt ist. Das Linsenelement 4 ist lichtdurchlässig oder durchsichtig. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wirkt das Linsenelement als Strahlungsfilter, das innerhalb eines festgelegten Frequenzbereichs strahlungsdurchlässig ist. Das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gezeigte Linsenelement 4 ist gewölbt.
Der Sensor 1 umfasst außerdem eine Anordnung von Sensorelementen 5, die innerhalb des Gehäuses verteilt sind. Ein Abschirmelement 6 hindert das Licht zumindest teilweise daran, direkt auf eines der beiden Sensorelemente innerhalb der durch das Abschirmelement getrennten Anordnung von Sensorelementen 5 zu fallen. In dem gezeigten Beispiel liegen die Sensorelemente 5 an gegenüberliegenden Seiten des Abschirmelements 6, das durch eine Leiterplatte 7 gebildet wird, die die Sensorelemente und weitere in dem Sensor verwendete elektronische Bauteile enthält. In dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Abschirmelement durch die Leiterplatte 7 und zwei Flansche 8, 9 gebildet, die sich von der Leiterplatte 7 aus in senkrechter Richtung erstrecken. Dieses Ausführungsbeispiel umfasst vier Sensorelemente 5, von denen zwei an jeder Seite der Leiterplatte angeordnet sind und an jeder Seite der Leiterplatte durch die sich erstreckenden Flansche 8, 9 voneinander getrennt sind. Dadurch werden vier verschiedene Bereiche gebildet, die so getrennt sind, dass sie nicht gleichzeitig direkt einfallendem Sonnenlicht ausgesetzt sind.
Das Gehäuse 2 des optischen Strahlungsintensitätsrichtungssensors 1 wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch Außenwände 9 gebildet, die einen im Wesentlichen zylindrisch geformten Hohlraum 10 bilden, in dem das Abschirmelement 6 angeordnet ist. Das Abschirmelement 6 erstreckt sich entlang einer Symmetrieachse 11 des Hohlraums 10 und unterteilt den Hohlraum 10 in getrennte Teilräume 12, 13. In dem gezeigten Beispiel wird das Gehäuse durch ein durchgehend geformtes Unterteil 14 gebildet, das fest mit einem das Linsenelement 4 enthaltenden Oberteil 15 verbunden ist. Falls das Oberteil 15 und das Linsenelement 4 aus einem Stück bestehen, muss verhindert werden, dass ein Abschnitt des Oberteils 15, der nicht die Linse bildet, Licht ausgesetzt ist. Dies kann erfolgen, indem das gewölbte Linsenelement 4 in einer Öffnung 22 einer nicht lichtdurchlässigen Abdeckplatte 23 angeordnet wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass um den unteren zylindrischen Teil des Oberteils 15 ein nicht lichtdurchlässiges Abdeckmaterial 24 angeordnet wird.
Das Unterteil 14 umfasst einen Stegabschnitt 16, der sich in den zylindrisch geformten Innenhohlraum erstreckt. Der Stegabschnitt 16 besitzt Öffnungen 17, durch die sich elektrische Steckverbinder 18, 19 für die elektronischen Bauteile einschließlich der Sensorelemente 5 erstrecken.
Das Oberteil 15 besitzt einen Schnappschlossmechanismus 20, der dazu gedacht ist, den optischen Strahlungsintensitätsrichtungssensor 1 in einer in einem Fahrzeug vorhandenen Aussparung zu befestigen. Der optische Strahlungsintensitätsrichtungssensor 1 ist außerdem mit einem Deckel 21 ausgerüstet, der den Konstrukteuren größere Freiheiten bei der Konstruktion der Teile des optischen Strahlungsintensitätsrichtungssensors lässt, die sichtbar sind, nachdem der optische Strahlungsintensitätsrichtungssensor in ein Fahrzeug eingebaut worden ist.
Der Hohlraum 10 bildet eine Kammer, die eine lichtstreuende Masse (nicht gezeigt) enthält, die zwischen der Linse und der Anordnung von Sensorelementen angeordnet ist. Bei der Masse handelt es sich vorzugsweise um eine Vergussmasse in Form einer Flüssigkeit oder eines Gels, die vorzugsweise so in den Hohlraum 10 eingefüllt wird, dass die Masse den Hohlraum 10 flutet. Die Masse ist vorzugsweise mehr oder weniger flüssig, um das Einfüllen in den Hohlraum 10 zu ermöglichen, und kann so zusammengesetzt sein, dass sie nach Abschluss des Einfüllvorgangs erhärtet. Das Erhärten kann dergestalt vor sich gehen, dass die Masse als Flüssigkeit mit einer relativ niedrigen Viskosität zu einer Flüssigkeit mit einer höheren Viskosität, wie zum Beispiel einem Gel, erhärtet. Das Erhärten kann auch dazu führen, dass eine feste Masse entsteht.
In einem Prüfbeispiel wurde die folgende lichtstreuende Masse verwendet: Wacker SilGel 612 mit einer geringen Menge weißer Elastosil-Paste FL; Wacker SilGel 612 besteht aus zwei flüssigen Bestandteilen (A und B), die zusammen zu einem Gel mit einer hohen Lichtdurchlässigkeit erhärten; wenn eine geringe Menge weißer Elastosil-Paste FL (0,1 bis 1 Masse %) hinzugefügt wird, wird dieses Gel trüb („milchig“) und weist gegenüber Lichtstrahlung gute Streuungseigenschaften auf; die Konzentration dieser Paste kann auch genutzt werden, um die allgemeine Ansprechempfindlichkeit des Sensors zu regulieren: wenn der Gehalt an Paste erhöht wird, verringert sich die Ansprechempfindlichkeit und umgekehrt.
Wacker SilGel 612 ist ein vernetzender Zweikomponenten-Silikongummi. Elastosil ist eine Mischung aus Pigmenten und einem reaktionsfähigen Silikonpolymer. Beide sind Warenzeichen der Firma Wacker.
11 zeigt ein Diagramm, in dem die Empfindlichkeit als Funktion der Konzentration der weißen Paste in der Masse aufgetragen ist. Tests haben gezeigt, dass eine Konzentration zwischen 0,1 % - 1 % eine Trübung ergibt, die ausreicht, um für einen einzelnen Sensorkörper einen gleichmäßigen Ausgangspegel zu liefern, ohne dass der Ausgangspegel zu sehr verringert wird.
In 5 wird ein Ausgangssignal eines erfindungsgemäßen optischen Strahlungsintensitätsrichtungssensors gezeigt.
Die Kurve umfasst einen linken Abschnitt 31, der von einem linken Sensorelement 32 (6) ausgeht, und einen rechten Abschnitt 33, der von einem rechten Sensorelement 34 ausgeht. Die Sensorelemente 32, 34 sind an gegenüberliegenden Seiten eines Abschirmelements 6 angeordnet. In 6 wird ein Beispiel für einen Lichtstrahl gezeigt, der von rechts in einem Winkel von α Grad auftrifft. Wenn α = 0°, wird die Lichtstrahlung durch die lichtstreuende Masse 35, die in der die Sensorelemente 32, 34 umgebenden Kammer 36 enthalten ist, gestreut und liefert dadurch von dem rechten Signal ein Ausgangssignal mittlerer Größe. Wenn α = 0°, weist das vom linken Sensorelement 32 gelieferte Ausgangssignal die Größe Null auf. Sobald α > 0°, liefert das linke Sensorelement 32 ein Ausgangssignal, das bei einem kleinen α im Allgemeinen α proportional ist. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die lichtstreuende Masse 35 selbst bei niedrigem α auf der linken Seite einer Lichtstrahlung ausgesetzt ist. Die auf den linken Teilraum auftreffende Lichtstrahlung wird durch die Streuung auf das Sensorelement gelenkt. Wenn keine lichtstreuende Masse vorhanden wäre, wäre das Ausgangssignal bei niedrigen Höhen gleich Null. Bei kleinem α erhöht sich die Größe des Ausgangssignal des rechten Sensorelements ständig bis zu einem Winkel von ca. α = 45°, bei dem das rechte Sensorelement seinen Spitzenwert aufweist. Das linke Sensorelement 32 liefert ein Ausgangssignal, das bis zu einem Winkel von ca. α = 135°, bei dem das linke Sensorelement seinen Spitzenwert aufweist, ständig größer wird. Dadurch, dass die lichtstreuende Masse in dem Gehäuse verwendet wird, erhöht sich der Überlappungsbereich auf 180°. Wenn die lichtstreuende Masse nicht verwendet würde, würde der Überlappungsbereich bei der in dem Beispiel gezeigten vertikalen Stellung der Sensorelemente im Wesentlichen gleich Null sein. Auf Grund der Streuung ist das Ausgangssignal der Sensorelemente im Gegensatz zu dem Fall, in dem keine lichtstreuende Masse verwendet wird, im Wesentlichen unabhängig von der Lage einer senkrecht bezüglich des Sensorelements angeordneten Fläche in dem Gehäuse. In 8 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Der optische Strahlungsintensitätsrichtungssensor umfasst ein Gehäuse 2 mit einer Öffnung 3, die durch ein lichtdurchlässiges oder durchsichtiges Linsenelement 4 abgedeckt ist. Der optische Strahlungsintensitätsrichtungssensor 1 umfasst eine Anordnung von lichtempfindlichen Sensorelementen 5 und ein Abschirmelement 6, das mindestens zwei der Sensorelemente 5 voneinander trennt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sensorelemente 5 an gegenüberliegenden Seiten einer senkrechten Trennwand 6 angeordnet.
Das Gehäuse 2 umfasst außerdem eine Kammer 10, die eine lichtstreuende Masse enthält, die zwischen der Linse und der Anordnung von Sensorelementen angeordnet ist. Das Abschirmelement 6 unterteilt die Kammer 10 in mindestens zwei Teilräume 25, 26, die jeweils ein oder mehrere Sensorelemente 5 enthalten.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sensorelemente innerhalb der Kammer 10 angeordnet und sind damit der Einwirkung der Flüssigkeit ausgesetzt, die in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine schützende Wirkung hat, durch die die Oxydation der Sensorelemente 5 verringert wird.
In dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Kammer 10 eine obere Zone 27, die einen Teil der mindestens zwei Teilräume bildet. Die obere Zone 27 ist in Bezug auf das Abschirmelement 6 senkrecht angeordnet, so dass das Abschirmelement nicht verhindert, dass Licht mindestens auf einen Abschnitt eines jeden Teilraums in der oberen Zone fällt. Das heißt, dass eine zu dem Linsenelement 4 hin weisende Oberkante 28 des Abschirmelements 6 unter der oberen Zone 27 angeordnet ist. Die obere Zone 27 ist somit senkrecht über der Oberkante 28 des Abschirmelements angeordnet.
Die Kammer umfasst auch eine untere Zone 37, die einen Teil der mindestens zwei Teilräume 25, 26 bildet, wobei die untere Zone senkrecht unter einer Oberkante des Abschirmelements angeordnet ist.
Wenn im Hinblick auf das Abschirmelement die vorgeschlagene Kammerkonfiguration verwendet wird, wird von jedem Sensor in einem zwischen 0° und 90° liegenden Bereich eines Auftreffwinkels β ein Ausgangssignal erzeugt, wobei eine Symmetrieachse 29 des Gehäuses 2 in einer von dem Abschirmelement 6 definierten Ebene verläuft. Die Größe des von jedem Sensorelement erzeugten Ausgangssignals hängt von dem Auftreffwinkel β ab.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der optische Strahlungsintensitätssensor 1 ein für einen bestimmten Frequenzbereich durchlässiges Strahlungsfilter, das so angeordnet ist, dass Strahlung außerhalb dieses Frequenzbereichs daran gehindert wird, auf die Sensorelemente aufzutreffen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Strahlungsfilter durch die lichtstreuende Masse gebildet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Linsenelement in der Lage, eine Filterfunktion auszuüben, indem für das Linsenelement ein entsprechendes Material ausgewählt wird oder indem auf dem Linsenelement eine aus einem Filtermaterial bestehende Abdeckfolie angeordnet wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein getrenntes zweites Linsenelement zu verwenden, das durch die obere oder untere Trennwand 31, 32 der Kammer 10 oder durch beide Trennwände gemeinsam gebildet werden könnte (7). In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel könnte das Sensorelement im Infrarotbereich ansprechempfindlich sein.
In 9 und 10 wird die Ansprechkurve einer ein linkes und ein rechtes Sensorelement umfassenden Anordnung von Sensorelementen gezeigt. In dem in 9 gezeigten Beispiel wird keine lichtstreuende Masse verwendet. Der Überlappungsbereich der links und rechts erzeugten Signale umfasst einen Auftreffwinkel von -20° bis +20°. In dem in 10 gezeigten Beispiel wird eine lichtstreuende Masse verwendet. Der Überlappungsbereich umfasst in diesem Fall den gesamten Bereich von -90° bis +90°. Um ein Ausgangssignal mit akzeptablem Rauschabstand zu erzeugen, sollte der Anteil zwischen den vom linken und vom rechten Sensor erzeugten Signalen nicht zu klein oder zu groß sein.
In 12 wird ein Ausführungsbeispiel eines eine Zone besitzenden optischen Strahlungssensors gezeigt. Der Sensor umfasst ein durch ein gewölbtes Oberteil 2' und ein unteres Unterteil 2" gebildetes Gehäuse 2. Das Unterteil 2" und das Oberteil umschließen einen Hohlraum oder eine Kammer, in der eine Leiterplatte 7 angeordnet ist. Die Leiterplatte enthält vorzugsweise ein Sensorelement 5. Das Oberteil 2' besteht mindestens teilweise aus einem Material, das gegenüber der zu erfassenden Strahlung durchlässig ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Sensorelement aus einem einzelnen Sensorelement, das liegend in dem Gehäuse befestigt ist. Unter liegend ist zu verstehen, dass eine senkrecht zum Sensorelement 5 verlaufende Fläche zu einem lichtdurchlässigen Abschnitt 41 des Gehäuses hinweist. Die Leiterplatte enthält elektrische Steckverbinder 40, die sich durch das Gehäuse 2 erstrecken. Zwischen den Wänden des Gehäuses und dem Sensorelement 5 ist eine lichtstreuende Masse 35 angeordnet. Das Sensorelement wird vorzugsweise von der lichtstreuenden Masse 35 umschlossen.
Generell bezieht sich die Erfindung auf einen Lichtstrahlungsintensitätssensor, der ein Gehäuse mit einem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abschnitt und mindestens ein gegenüber Strahlung empfindliches Sensorelement umfasst. Dieses mindestens eine Sensorelement ist so angeordnet, dass Ausgangssignale erzeugt werden, die zur Einschätzung der Aufheizwirkung der Sonnenstrahlung dienen. Das Gehäuse umfasst eine Kammer, die eine lichtstreuende Masse enthält, die zwischen dem Gehäuse und dem mindestens einen Sensorelement angeordnet ist.
In einem Lichtstrahlungssensor mit einem Sensorelement kann die zum Beispiel in dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendete Anordnung von Sensoren (5) durch ein einzelnes Sensorelement ersetzt werden. Es liegt auf der Hand, dass in dem Fall, in dem nur ein Sensorelement verwendet wird, kein Abschirmelement 6 erforderlich ist. Das einzelne Sensorelement kann unterhalb einer, eine lichtstreuende Masse enthaltenden Kammer 10 angeordnet werden oder als Alternative dazu innerhalb der Kammer 10 angeordnet werden, so dass die schützende Wirkung der Masse genutzt werden kann.

Claims

Lichtstrahlungsintensitätssensor (1), der ein Gehäuse (2) mit einem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abschnitt und mindestens ein gegenüber Strahlung empfindliches optisches Sensorelement (5, 32, 34) umfasst, wobei dieses mindestens eine optische Sensorelement (5, 32, 34) so angeordnet ist, dass Ausgangssignale erzeugt werden, die zum Einschätzen einer Aufheizwirkung der Sonnenstrahlung verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Kammer (10) umfasst, die eine lichtstreuende Masse, bei der es sich um eine Vergussmasse handelt, enthält, die zwischen dem Gehäuse (2) und dem mindestens einen optischen Sensorelement (5, 32, 34) angeordnet ist.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse die Kammer (10) flutet.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) eine Anordnung der optischen Sensorelemente (5, 32, 34) umfasst, die so angeordnet sind, dass sowohl eine Richtung als auch eine Intensität einer Strahlungsquelle erfasst werden.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) ein Abschirmelement (6) umfasst, das mindestens zwei der optischen Sensorelemente (5, 32, 34) trennt, wobei das Abschirmelement (6) so angeordnet ist, dass eine Einwirkung einer Strahlung auf die durch das Abschirmelement (6) getrennten mindestens zwei optischen Sensorelemente (5, 32, 34) in einem Ausmaß verhindert wird, das von Lage des Lichtstrahlungsintensitätssensors (1) in Bezug auf eine Strahlungsquelle abhängt, wobei das Abschirmelement (6) so angeordnet ist, dass von einer mindestens zwei optischen Sensorelementen (5, 32, 34) unterschiedliche Ausgangsamplituden erzeugt werden, wobei eine Differenz zwischen den Ausgangsamplituden genutzt wird, um die Lage der Strahlungsquelle näherungsweise zu bestimmen.
Lichtstrahlungsintensitätssensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (60) die Kammer (10) in mindestens zwei Teilräume (25, 26) unterteilt, die jeweils eines oder mehrere der optischen Sensorelemente (5, 32, 34) enthalten.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (10) einen oberen Bereich (27) umfasst, der einen Teil der mindestens zwei Teilräume (25, 26) bildet, wobei der obere Bereich (27) in Bezug auf das Abschirmelement (6) senkrecht angeordnet ist, so dass das Abschirmelement (6) Lichtstrahlung nicht daran hindert, auf mindestens einen Abschnitt eines jeden Teilraums (25, 26) in dem oberen Bereich (27) zu fallen.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Bereich (27) senkrecht über dem Abschirmelement (6) angeordnet ist.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (10) einen unteren Bereich (37) umfasst, der einen Teil der mindestens zwei Teilräume (25, 26) bildet, wobei der untere Bereich (37) senkrecht unter einer Oberkante (28) des Abschirmelements (6) angeordnet ist.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine optische Sensorelement (5, 32, 34) innerhalb der Kammer (10) angeordnet und einer Einwirkung durch die lichtstreuende Masse ausgesetzt ist.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse so beschaffen ist, dass das mindestens eine optische Sensorelement (5, 32, 34) vor Oxydation geschützt wird.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine optische Sensorelement (5, 32, 34) auf einer Leiterplatte (7) angeordnet sind, die weitere elektronische Schaltkreise enthält, wobei die Leiterplatte (7) mindestens teilweise innerhalb der Kammer (10) angeordnet ist, so dass die elektronischen Schaltkreise und das mindestens eine optische Sensorelement (5) durch die lichtstreuende Masse vor einem negativen Einfluss einer Umgebung geschützt sind.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) ein für einen bestimmten Frequenzbereich durchlässiges Strahlungsfilter umfasst, das so angeordnet ist, dass außerhalb dieses Frequenzbereichs liegende Strahlung daran gehindert wird, auf das mindestens eine optische Sensorelement (5, 32, 34) zu fallen.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsfilter aus der Masse besteht.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsfilter aus einem Linsenelement (4) besteht.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine optische Sensorelement (5, 32, 34) auf Infrarotlicht und/oder sichtbares Licht anspricht.
Lichtstrahlungsintensitätssensor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtstreuende Masse eine Flüssigkeit oder ein Gel ist.