DE102004034007A1

DE102004034007A1 - Aktives Nachtsicht-Kühlsystem

Info

Publication number: DE102004034007A1
Application number: DE102004034007A
Authority: DE
Inventors: Alexander B. Walled Lake Faytlin; Mark Canton Moore
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2005-03-03
Also published as: GB2404726A; US20050012039A1; US7015470B2; GB2404726B; GB2404726A9; GB0415508D0

Abstract

Ein thermisches Steuersystem für eine Lichtquelle eines Sichtsystems umfasst eine Kühlanordnung, die eine Kühleinrichtung aufweist und thermisch mit der Lichtquelle verbunden ist. Ein Temperatursensor ist thermisch mit der Lichtquelle verbunden und erzeugt ein Lichtquellen-Temperatursignal. Eine Steuerschaltung ist mit der Kühlanordnung und dem Temperatursensor verbunden und betreibt die Kühleinrichtung, wenn das Lichtquellen-Temperatursignal über einen minimalen Temperaturwert steigt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Nachtsichtsysteme und insbesondere ein System und ein Verfahren zum thermischen Steuern des Betriebsbereichs einer Lichtquelle eines aktiven Nachtsichtsystems.

Nachtsichtsysteme ermöglichen es einem Fahrzeuginsassen, Objekte bei niedriger Helligkeit wie etwa in der Nacht zu sehen. Nachtsichtsysteme werden gewöhnlich entweder als passive Nachtsichtsysteme oder als aktive Nachtsichtsysteme klassifiziert. Passive Systeme stellen einfach das Infrarotlicht fest, das von Objekten in einer bestimmten Umgebung emittiert wird. Aktive Systeme verwenden eine Lichtquelle, um einen Zielbereich zu beleuchten, wobei sie dann das von den Objekten in dem Bereich reflektierte Infrarotlicht feststellen.

Passive Systeme verwenden gewöhnlich Ferninfrarotkameras, die eine niedrige Auflösung und ein relativ schmales Sichtfeld aufweisen. Derartige Kameras müssen außen am Fahrzeug angebracht werden, um die Infrarotenergie in der Betriebsumgebung zu erfassen. Extern angebrachte Kameras beeinträchtigen jedoch das Aussehen des Fahrzeugs. Ferninfrarotkameras sind außerdem kostspielig in ihrer Herstellung und erzeugen Bilder mit schlechtem Kontrast, die schwierig zu interpretieren sind.

Aktive Systeme bieten eine verbesserte Auflösung und Bilddeutlichkeit als passive Systeme. Aktive Systeme verwenden Laser- oder Glühlichtquellen, um einen Beleuchtungsstrahl zu mit naher Infrarotlichtenergie zu erzeugen, wobei CCDs oder CMOS-Kameras verwendet werden, um das reflektierte Infrarotlicht festzustellen. Aktive Systeme verwenden gewöhnlich eine außen am Fahrzeug angebrachte Lichtquelle, um eine wesentliche Lichtmenge auszusenden und eine helle Szene für die Bilderzeugung vorzusehen.

Diodenlaser sind gegenüber Glühlichtquellen aus verschiedenen Gründen vorzuziehen. Glühlichtquellen sind im Gegensatz zu Diodenlasern nicht monochromatisch, sondern emittieren Energie über ein großes Spektrum, das gefiltert werden muss, um ein Blenden von entgegenkommenden Fahrzeugen zu verhindern. Das Filtern eines größeren Teils der Energie aus einer Lichtquelle ist kostspielig, energetisch ineffizient und erzeugt eine unerwünschte thermische Energie. Außerdem unterliegt die Positionierung des Filters bei Glühanwendungen Beschränkungen, weil das Filter in der Nähe der assoziierten Lichtquelle angeordnet werden muss. Weiterhin sind häufig mehrere Glühlichtquellen erforderlich, um eine entsprechende Beleuchtung vorzusehen, wodurch die Komplexität und die Kosten erhöht werden.

Außen angebrachte Lichtquellen oder Kameras sind unvorteilhaft, weil sie bei einem Unfall leicht beschädigt werden können. Nachtsichtkomponenten sind zudem relativ kostspielig, sodass ein entsprechender Schutz der Komponenten vorteilhaft ist. Außerdem können außen angebrachte Lichtquellen und Kameras leicht gestohlen werden. Die Montage von Lichtquellen und Kameras außen an einem Fahrzeug kann zudem das Design des Fahrzeugs stören und ästhetisch nicht ansprechend sein. Außerdem sind die Einrichtungen hier Staub und Schmutz ausgesetzt. Eine Aussetzung an Staub und Schmutz beeinträchtigt aber die Leistung der Lichtquellen und Kameras. Wenn die Lichtquellen und Kameras schmutzig sind, kann das Aussenden und Empfangen von Licht wesentlich reduziert werden, wodurch die Systemleitung herabgesetzt wird.

Außen angebrachte Beleuchtungsquellen weisen weitere Nachteile auf. Ein wichtiger Nachteil ergibt sich für die Steuerung der Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls. Nachtsichtsysteme weisen einen bevorzugten Wellenlängen-Betriebsbereich auf. Wenn ein Nachtsichtsystem außerhalb dieses Bereichs betrieben wird, nimmt die empfangene Beleuchtung ab, wodurch die Bildqualität des aktiven Nachtsichtsystems beeinträchtigt wird. Die Emissionswellenlänge des Diodenlasers ist empfindlich gegenüber Temperaturänderungen, sodass sich die Wellenlänge der Ausgabe eines Diodenlasters um ungefähr 0,25 nm pro Grad Celsius der Temperaturänderung verschiebt. Weil die Außentemperaturen beträchtlich variieren, ist es schwierig, die Temperatur eines Diodenlasers zu steuern. Bei einer Außenmontage ist außerdem das Risiko einer Aussetzung an Wasser gegeben, wodurch der Laser außer Betrieb gesetzt werden kann. Wenn die Diodenlaser wasserdicht vorgesehen werden sollen, entstehen wiederum Probleme bei der Dichtung von Gehäusen aufgrund des Wirkens von thermischen Energien.

Bei der Gestaltung des äußeren Erscheinungsbildes eines Fahrzeugs muss eine externe Lichtquelle unter Umständen angepasst werden, um die Designanforderungen zu erfüllen. Deshalb ist es schwierig, allgemeine Lichtquellen vorzusehen, die an unterschiedlichen Fahrzeugen verwendet werden können. Das Entwickeln von verschiedenen Lichtquellen für unterschiedliche Fahrzeuge ist jedoch kostspielig.

Es besteht also ein Bedarf für ein verbessertes aktives Nachtsichtsystem, das den gewünschten Wellenlängen-Betriebsbereich der Lichtquelle aufrechterhält und gleichzeitig die Systemgröße minimiert und die optische und thermische Effizienz eine Lichtquelle und eines entsprechenden darin enthaltenen Schaltungsaufbaus maximiert.

Die vorliegende Erfindung gibt ein thermisches Steuersystem für eine Lichtquelle eines aktiven Nachtsichtsystems eines Fahrzeugs an. Ein thermisches Steuersystem für eine Lichtquelle eines Sichtsystems umfasst eine Kühlanordnung, die eine Kühleinrichtung aufweist und thermisch mit der Lichtquelle verbunden ist. Ein thermischer Sensor ist thermisch mit der Lichtquelle verbunden und erzeugt eine Lichtquellen-Temperatursignal. Eine Steuerschaltung ist mit der Kühlanordnung und mit dem thermischen Sensor verbunden und betreibt die Kühleinrichtung, wenn das Lichtquellen-Temperatursignal über einem minimalen Temperaturwert liegt.

Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie ein thermisches System für eine Lichtquelle eines Sichtsystems angibt, die einen gewünschten Betriebsbereich der Lichtquelle aufrechterhält. Dabei hält die vorliegende Erfindung genau die gewünschte Beleuchtungswellenlänge der Lichtquelle aufrecht und erhöht die Zuverlässigkeit der Lichtquelle.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie das durch das Kühlsystem erzeugte Betriebsgeräusch minimiert und effizient die Temperatur der Lichtquelle einstellt.

Weiterhin maximiert die vorliegende Erfindung die Lebensdauer der Kühleinrichtung in dem thermischen Steuersystem durch eine Anpassung der Zykluszeit der Kühleinrichtung.

Weiterhin ist die vorliegende Erfindung derart aufgebaut, dass sie in einem Innenraum eines Fahrzeugs verwendet werden kann. Die Verwendung im Innenraum gestattet eine einfachere Temperatursteuerung der Lichtquelle und minimiert das Risiko einer Aussetzung der Lichtquelle an Wasser oder Kondensationsfeuchtigkeit.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie ein thermisches Steuersystem angibt, das einen kompakten Aufbau aufweist und an verschiedenen Positionen in einem Innenraum eines Fahrzeugs angebracht werden kann.

Die vorliegende Erfindung selbst sowie weitere Aufgaben und Vorteile derselben werden durch die folgende Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 ist eine perspektivische Ansicht von vorne eines aktiven Nachtsichtsystems, das ein thermisches Steuersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt eine perspektivische Seitenansicht sowie eine schematische Blockansicht eines aktiven Nachtsichtsystems, welches das thermische Steuersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
3 ist eine schematische Blockansicht eines Beleuchtungssystems, welches das thermische Steuersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
4 ist eine schematische Blockansicht einer Steuerschaltung des thermischen Steuersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematisches Diagramm der Steuerschaltung des thermischen Steuersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Blockansicht eines Empfangssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein logisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zum thermischen Steuern des Betriebsbereichs einer Lichtquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den beigefügten Zeichnungen werden jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet, um identische Komponenten anzugeben.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf ein System und ein Verfahren zum thermischen Steuern des Betriebsbereichs einer Lichtquelle in einem aktiven Nachtsichtsystem beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung in verschiedenen Anwendungen angewendet werden kann, bei denen eine Bilderzeugung mit nahem Infrarot erzielt wird, etwa bei adaptiven Fahrtsteueranwendungen, bei Unfallvermeidungs- und Gegensteuersystemen sowie bei Bildverarbeitungssystemen. Die vorliegende Erfindung kann bei Tag und bei Nacht angewendet werden. Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Typen von Fahrzeugen sowie auch in nicht-Fahrzeug-Anwendungen angewendet werden.
Weiterhin wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ein Beleuchtungssystem beschrieben, das konfiguriert ist, um in einer Overhead-Konsole eines Fahrzeugs montiert zu werden, wobei die vorliegende Erfindung auf Lichtquellen außen am Fahrzeug oder in einem Innenraum des Fahrzeugs sowie auf andere Lichtquellen angewendet werden kann.
In der folgenden Beschreibung ist unter "nahem Infrarotlicht" Licht mit Wellenlängen im Infrarotspektrum (750 nm bis 1000 nm) und Licht nahe oder direkt neben dem Infrarotspektrums zu verstehen. Darin ist auch das Lichtspektrum enthalten, das durch die hier angegebene Laserdiode ausgegeben wird.
In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter und Komponenten für eine bestimmte Ausführungsform beschrieben. Diese spezifischen Parameter und Komponenten sind als Beispiele angegeben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf dieselben beschränkt ist.
Im Folgenden wird auf 1 und 2 Bezug genommen, die ein aktives Nachtsichtsystem 10 zeigen, das ein thermisches Steuersystem 11 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. Das Sichtsystem 10 ist für einen Insassen-Innenraum 12 eines Fahrzeugs 14 konfiguriert. Das Sichtsystem 10 umfasst ein Beleuchtungssystem 16 und ein Empfangssystem 18. Das Beleuchtungssystem 16 erzeugt einen Beleuchtungsstrahl 20 mit einem Strahlmuster 22, das zu einem Zielbereich gerichtet wird, der sich vor dem Fahrzeug 10 befindet. Teile des Beleuchtungsstrahls 20 werden von Objekten (nicht gezeigt) in dem Zielbereich 24 reflektiert und werden dann durch das Empfangssystem 18 empfangen. Das Empfangssystem 18 gibt für die Fahrzeuginsassen über eine Anzeige 26 an, dass Objekte festgestellt wurden, wenn Teile des Beleuchtungsstrahls 20 reflektiert werden. Das thermische Steuersystem 11 steuert den Betriebsbereich des Beleuchtungssystems 16 thermisch.
Das Beleuchtungssystem 16 ist konfiguriert, um in einer Overhead-Konsole 30 über einem Rückspiegel 32 montiert zu werden, und das Empfangssystem 16 ist konfiguriert, um vor einem Fahrersitz 34 auf einem Armaturenbrett 36 montiert zu werden. Natürlich können das Beleuchtungssystem 16 und das Empfangssystem 18 auch an anderen Positionen um die Windschutzscheibe 38 sowie an anderen Fenster-nahen oder nicht-Fenster-nahen Positionen im Fahrzeug 14 montiert werden.
Im Folgenden wird auf 3 Bezug genommen, die eine schematische Blockansicht des Beleuchtungssystems 16 mit dem thermischen Steuersystem 11 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Beleuchtungssystem 16 umfasst eine Beleuchtungsanordnung 40 und das thermische Steuersystem 11.
Die Beleuchtungsanordnung 40 umfasst eine Lichtanordnung 42, die Licht erzeugt, das von der Anordnung 42 in der Form eines Beleuchtungsstrahls wie etwa des Strahls 20 emittiert werden kann. Das von der Lichtanordnung 42 erzeugte Licht wird durch eine optische Anordnung 44 geführt, wo es parallel gerichtet wird, um das Beleuchtungsmuster 22 zu erzeugen. Der Beleuchtungsstrahl 20 wird von der Lichtanordnung 42 emittiert und durch die Windschutzscheibe 38 gerichtet. Die Lichtanordnung 42 umfasst eine Lichtquelle 46, die in einem Lichtquellen-Gehäuse 48 enthalten ist. Die Lichtquelle 46 empfängt auch ein Beleuchtungssignal von der Beleuchtungssteuerschaltung 40. Die Intensität des Beleuchtungsstrahls 20 ist direkt proportional zu dem Strom des Beleuchtungssignals.
Die Lichtquelle 46 kann auch von einem anderen Typ sein. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Lichtquelle ein Nah-Infrarot-Diodenlaser mit gewünschten monochromatischen Beleuchtungseigenschaften. Der Diodenlaser kann zum Beispiel ein Einfachstreifen-Diodenlaser wie etwa das Modell Nr. 5-81-3000-C-200-H von Coherent, Inc. in Santa Clara, Kalifornien, sein.
Das optische System 44 umfasst die Lichtanordnung 42, einen Lichtkoppler 52 und eine Strahlbildungsoptik 54. Das durch das Bezugszeichen 55 angegebene Licht aus der Lichtquelle 46 wird zu dem Lichtkoppler 52 emittiert und durch den Lichtkoppler 52 zu der Optik 54 reflektiert, wo es wiederum zu und durch die Windschutzscheibe 38 reflektiert wird. Der Lichtkoppler 52 und die Optik 54 können in einer Komponentenausrichtung gehalten werden, die ein Modul oder Gehäuse umfasst (nicht gezeigt). Das optische System 44 kann auch eine Reihe von LEDs 56 oder ähnliches umfassen, um eine Anpassung der sichtbaren Farbe des Beleuchtungsstrahls 20 vorzunehmen, wenn dieser aus der Beleuchtungsanordnung 16 emittiert wird. Das von den LEDs 56 emittierte Licht wird durch die Pfeile 57 angegeben.
Der Lichtkoppler 52 kann wie gezeigt die Form eines Spiegels aufweisen, kann aber auch eine Reihe von Spiegeln umfassen oder ein Faseroptikkabel oder eine andere reflektive oder Licht transportierende Einrichtung aus dem Stand der Technik sein. In der beschriebenen Ausführungsform wird Licht von der Lichtquelle 46 in der Form eines elliptisch geformten Strahls mit einem Spreizwinkel von ungefähr 20-50° emittiert, der dann mit einem Winkel von ungefähr 90° durch den Lichtkoppler 52 reflektiert wird und in die Optik 54 eintritt. Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die Verwendung eines Lichtkopplers 52 beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch auch derart modifiziert werden kann, dass das Licht direkt von der Lichtquelle 46 zu der Optik 54 emittiert wird, ohne dass ein Lichtkoppler 52 verwendet wird.
Die Optik 54 ist vorzugsweise ein flaches optisches Element, wobei es jedoch auch eine andere Form aufweisen kann. Die Optik 54 erweitert und reflektiert das durch die Lichtquelle 46 erzeugte Licht mit einem Winkel von ungefähr 90°, um das Licht von dem Fahrzeug 14 nach vorne zu richten. Das Licht aus der Lichtquelle 46 tritt in die Optik 54 ein und wird durch die Optik 54 reflektiert und/oder parallel gerichtet, wobei es dann durch die Windschutzscheibe reflektiert und emittiert wird. Es ist nur eine einzelne Optik gezeigt, wobei jedoch auch weitere Optiken in dem Beleuchtungssystem 16 vorgesehen werden können, um ein gewünschtes Strahlmuster auf ein Ziel außerhalb des Fahrzeugs 14 zu richten.
Die Optik 54 kann aus Kunststoff, Acryl oder einem anderen ähnlichen Material aus dem Stand der Technik ausgebildet sein. Die Optik 54 kann das Prinzip der totalen internen Reflexion (TIR) nutzen und das gewünschte Strahlmuster durch eine Reihe von gestuften Facetten bilden. Ein Beispiel für ein geeignetes optisches Element ist in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/688,982 und dem Titel "Thin-Sheet Collimation Optics For Diode Laser Illumination Systems For Use in Night-Vision And Exterior Lighting Applications" beschrieben.
Die Lichtanordnung 42 kann auch eine Heizung 63 umfassen, die in dem Lichtquellen-Gehäuse 48 untergebracht werden kann. In der gezeigten Ausführungsform ist der Heizer 63 extern und separat zu dem Gehäuse 48 vorgesehen. Der Heizer 63 kann in Verbindung mit dem Temperatursensor 60 verwendet werden, um die Temperatur der Lichtquelle 46 während eines Kaltstarts des Fahrzeugs 14 oder dann zu steuern, wenn die Temperatur der Lichtquelle 46 unter einem maximalen Temperaturwert ist. Unter dem maximalem Temperaturwert ist eine maximale Temperatur für den Betrieb des Heizers 63 zu verstehen, wobei der Heizer bei einer beliebigen Temperatur unter oder gleich dem maximalen Temperaturwert betrieben werden kann. Der Heizer 63 erhöht die Temperatur der Lichtquelle 46 in Reaktion auf ein Temperatursignal, das durch den Temperatursensor 60 erzeugt wird.
Das thermische Steuersystem 11 umfast einen Lichtquellen-Temperatursensor 60, eine Kühlanordnung 61 mit einer Kühleinrichtung 62 und die Steuerschaltung 50. Die Kühleinrichtung 62 reagiert in ihrem Betrieb auf den Temperatursensor 60 über die Steuerschaltung 50, was weiter unten ausführlicher erläutert wird. Es ist eine Wärmesenke 64 vorgesehen, die eine Übertragung von thermischer Energie zwischen der Lichtanordnung 42 und der Kühlanordnung 61 gestattet. Thermische Energie wird durch die Wärmesenke 64 von der Lichtanordnung 42 absorbiert und in die Kühlanordnung 61 gestrahlt. Die Kühleinrichtung 62 steht über eine Wärmeführung 66 in thermischer Kommunikation mit der Wärmesenke 64. Das thermische System 11 zirkuliert Luft um einen Umfang 68 der Wärmesenke 64 und leitet thermische Energie von der Wärmesenke 64 zu einem Luftspalt 70 zwischen einem Himmel 72 und einem Dach 74 des Fahrzeugs 14, um die Wärmesenke 64 und damit die Lichtanordnung 42 und die Lichtquelle 46 zu kühlen. Durch das thermische System 11 mit dem Beleuchtungssystem 16 kann die Temperatur der Lichtquelle 46 gesteuert werden, ohne dass die Temperatur in dem Innenraum 12 angepasst wird. Das thermische System 11 umfasst auch einen Umgebungstemperatursensor 76 und einen Geschwindigkeitssensor 78, die weiter unten ausführlicher erläutert werden.
Der Temperatursensor 60 ist thermisch gekoppelt und stellt die Temperatur der Lichtquelle 46 fest, wobei er ein Thermistor oder eine andere Einrichtung zum Feststellen der Temperatur aus dem Stand der Technik sein kann. Der Temperatursensor 60 kann ein Teil der Lichtanordnung 42 sein und wie gezeigt in dem Lichtquellen-Gehäuse 48 angeordnet sein oder als separate Komponente vorgesehen werden.
Die Kühleinrichtung 62 kann wie gezeigt in der Form eines Ventilators vorgesehen werden, kann aber auch in der Form einer anderen Kühleinrichtung aus dem Stand der Technik vorgesehen werden. Die Kühleinrichtung 62 kann zum Beispiel in der Form eines Klimaanlagensystems oder in der Form eines Kühlsystems oder Kühlkreises mit einem darin enthaltenen Kältemittel vorgesehen werden. Weiterhin kann die Kühleinrichtung 62 einfach eine Lüftung sein, in der Luft zirkuliert, um die Lichtanordnung 42 zu kühlen.
Im Folgenden wird auf 4 und 5 Bezug genommen, in denen eine schematische Blockansicht und ein schematisches Diagramm der Steuerschaltung 50 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Die Steuerschaltung 50 umfasst eine Hauptsteuereinrichtung 80, die mit einer Geschwindigkeitsschaltung 82 und einer Ansteuerschaltung 84 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 80 stellt die Drehgeschwindigkeit der Kühleinrichtung 62 ein, indem sie die Spannungsausgabe der Steuerschaltung 50 über die Geschwindigkeitsschaltung 82 einstellt. Die Ansteuerschaltung 84 gibt eine höhere Strom- oder Leistungsausgabe zum Betreiben der Lichtquelle 46 aus und sieht Aktivierungs- und Deaktivierungsgrenzen vor, die bestimmen, wann die Kühlungseinrichtung 62 im „EIN"-Zustand betrieben wird. Die Aktivierungs- und Deaktivierungsgrenzen sind vorbestimmte Werte, die direkt der Temperatur der Lichtquelle 46 entsprechen.
Die Steuereinrichtung 80 ist jeweils über einen Thermosensoreingang 85, einen Umgebungssensoreingang 86 und einen Geschwindigkeitssensoreingang 87 mit dem Temperatursensor 60, dem Umgebungstemperatursensor 76 und dem Geschwindigkeitssensor 78 verbunden. Der Temperatursensor 60 und der Umgebungssensor werden durch eine erste Stromversorgung 88 mit Strom versorgt. Ein erster Widerstand R₁ ist mit dem Umgebungseingang 86 und mit einem Erdanschluss 89 verbunden.
Die Steuereinrichtung 80 hält die Lichtquelle 46 in einem vorbestimmten Temperaturbereich, indem sie die Drehgeschwindigkeit der Kühleinrichtung 62 einstellt. Die Steuereinrichtung 80 weist einen ersten Einstellausgang 90 und einen zweiten Einstellausgang 91 auf, die verwendet werden, um die Verstärkung der Geschwindigkeitsschaltung 82 einzustellen. Die Werte der Ausgänge 90 und 91 werden unter Verwendung der Sensoren 60, 76 und 78 in Übereinstimmung mit der Temperatur der Lichtquelle 46, der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 14 und der Umgebungs- oder Innenraumtemperatur um die Lichtquelle 46 herum bestimmt. Die Werte der Ausgänge 90 und 91 können unter Verwendung von Nachschlagetabellen bestimmt werden, die in der Steuereinrichtung 80 gespeichert sind oder durch dieselbe verwendet werden.
Die Steuereinrichtung 80 kompensiert Erhöhungen der Umgebungstemperatur um die Lichtquelle 46 herum, indem sie die Geschwindigkeit der Kühleinrichtung 62 einstellt, wobei aber wenn die Umgebungstemperatur in dem Innenraum 12 innerhalb eines relativ konstanten Temperaturbereichs gehalten wird, die Umgebungstemperatur wenig Einfluss auf die Drehgeschwindigkeit der Kühleinrichtung 62 hat.
Wenn allgemein die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 zunimmt, wird auch der Geräuschpegel in dem Fahrzeug höher. Wenn also die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 höher wird, kann die Steuereinrichtung 80 die Drehgeschwindigkeit der Kühleinrichtung 62 erhöhen, wobei das durch die Kühleinrichtung 62 erzeugte Geräusch wegen der von außen in das Fahrzeug 14 eindringenden Geräusche nicht durch die Insassen wahrgenommen wird. Wenn also die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 erhöht wird, kann die Intensität der Lichtquelle 46 erhöht werden, sodass sich die Temperatur der Lichtquelle 46 erhöht, weshalb die Geschwindigkeit der Kühleinrichtung 62 erhöht werden sollte, Wenn also die Lichtquelle 46 einen Beleuchtungsstrahl mit hoher Intensität emittiert, kann die Kühleinrichtung 62 mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht werden, um eine entsprechende Kühlung der Lichtquelle 46 vorzusehen, wobei das durch die Drehung der Kühleinrichtung 62 erzeugte Geräusch nicht wahrgenommen wird und deshalb keine Störung der Fahrzeuginsassen verursacht wird.
Die Steuereinrichtung 80 basiert vorzugsweise auf einem Mikroprozessor wie etwa einem Computer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit, einem Speicher (RAM und/oder ROM) und assoziierten Eingangs- und Ausgangsbussen. Die Steuereinrichtung 80 kann eine Anwendungs-spezifische integrierte Schaltung sein oder durch andere logische Einrichtungen aus dem Stand der Technik gebildet werden. Die Steuereinrichtung 80 kann ein Teil einer zentralen Fahrzeug-Hauptsteuereinheit, eines interaktiven Fahrzeug-Dynamikmoduls, eines Beschränkungssteuermoduls, einer Hauptsicherheits-Steuereinrichtung oder aber wie gezeigt eine eigenständige Steuereinrichtung sein.
Die Geschwindigkeitsschaltung 82 umfast eine Verstärkungsschaltung 92, die einen Betriebsverstärker 93 und einen ersten Transistor 94 mit einer Emitterfolger-Konfiguration umfasst. Der Verstärker 93 weist einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss 100, einen invertierenden Eingangsanschluss 102 und einen Ausgangsanschluss 104 auf. Der Transistor 94 weist einen Emitter 106, eine Basis 108 und einen Kollektor 110 auf. Ein zweiter Widerstand R₂ und ein erster Kondensator C₁ sind parallel zueinander geschaltet. Der zweite Widerstand R₂ und der erste Kondensator C₁ sind zwischen dem thermischen Eingang 85 und dem nicht-invertierenden Eingang 100 geschaltet, der mit dem Emitter 106 verbunden ist. Ein dritter Widerstand R₃ und ein zweiter Kondensator C₂ sind ebenfalls parallel zueinander geschaltet und zwischen der Basis 108 und einem Erdanschluss 89 verbunden. Der Kollektor 110 ist mit dem Erdanschluss 89 verbunden. Der zweite Widerstand R₂ und der dritte Widerstand R₃ sehen ein 1:1-Verhältnis zwischen dem Emitter 106 und der Basis 108 vor, sodass die Spannung über den Widerstand R₂ ungefähr gleich der Spannung über den Widerstand R₃ oder der Spannung an der Basis 108 ist.
Die Geschwindigkeitsschaltung 82 umfasst weiterhin einen ersten Schalter 114 und einen zweiten Schalter 116. Der erste Schalter 114 weist einen Kollektor 118, eine Basis 120 und einen Emitter 122 auf, die jeweils mit einem vierten Widerstand R₄, dem ersten Einstellausgang 90 und dem Erdanschluss 89 verbunden sind, Der vierte Widerstand R₄ weist ein erstes Ende 130 auf, das mit dem Kollektor 118 verbunden ist, und ein zweites Ende 132, das mit dem invertierenden Eingang 102 verbunden ist. Entsprechend weist der fünfte Widerstand R₅ ein erstes Ende 136 auf, das mit dem Kollektor 124 verbunden ist, und ein zweites Ende 138, das mit dem invertierenden Eingang 102 verbunden ist. Die Emitter 122 und 128 sind mit der Erde 89 verbunden. Ein sechster Widerstand R₆ weist ein erstes Ende 140 auf, das mit der Erde 89 verbunden ist, und ein zweites Ende 142, das mit dem invertierenden Eingang 102 verbunden ist. Ein siebenter Widerstand R₇ ist über den Verstärker 93 vorgesehen und ist mit dem invertierenden Eingang 102 und dem Ausgang 104 verbunden. Die Widerstände R₄, R₅, R₆ und R₇ in der beschriebenen Ausführungsform von 5 weisen ungefähr den gleichen Widerstandswert auf.
Die Verstärkung G der Geschwindigkeitsschaltung 82 oder mit anderen Worten die Verstärkung des Verstärker 93 kann durch die Gleichung 1 wiedergegeben werden, wobei R_total den resultierenden kombinierten parallelen Widerstandswert der Widerstände R₄, R₅ und R₆ in Abhängigkeit von der Aktivierung der Schalter wiedergibt.
Wenn zum Beispiel beide Schalter 114 und 116 deaktiviert werden, ist R_total gleich dem Widerstandswert des Widerstands R₆, wobei die Verstärkung ungefähr gleich eins ist. Wenn der erste Schalter 114 aktiviert wird und der zweite Schalter 116 deaktiviert wird, ist R_total gleich einem parallelen äquivalenten Wiederstandswert des Widerstands R₄ parallel zu dem Widerstand R₆. Wenn der zweite Schalter 116 aktiviert ist und der erste Schalter 114 deaktiviert ist, ist R_total gleich einem parallelen äquivalenten Widerstandswert des Widerstands R₅ parallel zu dem Widerstand R₆. Wenn sowohl der erste Schalter 114 als auch der zweite Schalter 116 aktiviert sind, ist R_total gleich einem parallelen Äquivalent der Widerstände R₄, R₅ und R₆.
Die Ansteuerschaltung 84 umfasst eine Komparatorschaltung 150, eine Schaltschaltung 152 und einen Spannungs-Trigger 154. Die Komparatorschaltung 150 umfasst einen zweiten Betriebsverstärker 156, der ebenfalls einen nichtinvertierenden Eingang 158, einen invertierenden Eingang 160 und einen Ausgang 162 aufweist. Die Widerstände R₈ und R₉ sind in Reihe geschaltet und mit der Stromversorgung 88 und der Erde 89 verbunden, wobei sie als Spannungsteiler dienen. Die gemeinsamen Enden 164 der Widerstände R₇ und R₈ sind jeweils mit dem nicht-invertierenden Eingang 158 verbunden. Die Widerstände R₈ und R₉ sehen eine Bezugsspannung für den Komparator 150 vor. Der invertierende Eingang ist mit der Basis verbunden. Die Widerstände R₁₀ und R₁₁ sind in Reihe geschaltet und zwischen der Quelle 88 und dem nichtinvertierenden Eingang 158 verbunden. Die gemeinsamen Enden 166 der Widerstände R₁₀ und R₁₁ sind jeweils mit dem Ausgang 162 verbunden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Ausgangsspannung des Komparators 150 entweder einen hohen oder eine niedrigen Pegel auf, je nachdem, ob die Spannung der Basis 108 größer als die Bezugsspannung an den Enden 164 ist oder nicht, sodass wenn die Temperatur der Lichtquelle 46 über einer vorbestimmten Temperatur in Entsprechung zu der Bezugsspannung ist, der Komparator 150 die Schaltschaltung 152 aktiviert, die wiederum die Kühleinrichtung 62 triggert.
Die Schaltschaltung 152 umfasst einen dritten Schalter 168, der einen Kollektor 170, eine Basis 172 und einen Emitter 174 umfasst. Ein Trennungswiderstand R₁₂ ist zwischen dem Kollektor 170 und dem Ausgang 104 des ersten Verstärkers 93 vorgesehen. Die Basis 172 ist mit dem Ausgang 162 des zweiten Verstärkers 156 verbunden. Der Emitter 174 ist mit der Erde 89 verbunden. Eine Diode 176 weist einen Kathodenanschluss 178 und einen Anodenanschluss 180 auf, die jeweils mit dem Kollektor 170 und dem Emitter 174 verbunden sind. Der Widerstand R₁₃ ist parallel zu der Diode 176 zwischen dem Kollektor 170 und dem Emitter 174 verbunden. Die Diode 176 kann durch einen Kondensator ersetzt werden. Die Diode 176 und der Widerstand R₁₃ gestatten eine Ableitung des Rücklaufstroms und werden zur Verhinderung eines Übergangs in der Ansteuerschaltung 84 verwendet.
Der dritte Schalter 168 wird in einem normalerweise geschlossenen Zustand betrieben, sodass die Spannung an dem Kollektor 170, die durch den Spannungs-Trigger 154 an dem Bezugsanschluss 182 empfangen wird, zur Erde 89 kurzgeschlossen wird, sodass sich die Kühleinrichtung 62 im „AUS"-Zustand befindet. Wenn die Temperatur der Lichtquelle 46 einen minimalen Temperaturwert überschreitet, aktiviert bzw. öffnet der Komparator 150 den dritten Schalter 168, wobei die Spannung am ersten Verstärkerausgang 104 durch den Bezugsanschluss 182 empfangen wird. Der minimale Temperaturwert entspricht einer Mindesttemperatur, bei der die Kühleinrichtung 62 aktiviert werden kann, was weiter unten ausführlicher beschrieben wird.
Die Schalter 114, 116 und 168 können verschiedene Formen annehmen. In einem Beispiel können die Schalter 114, 116 und 168 Schalter des Modells Nr. MUN2212T1 von der Leshan Radio Company, Ltd sein.
Der Spannungs-Trigger 154 umfasst einen Quellenanschluss 184, den Bezugsanschluss 182, einen Ausgangsspannungsanschluss 186 und einen Erdanschluss 188. Der Quellenanschluss 184 ist mit einer zweiten Spannungsquelle 190 und einem dritten Kondensator C₃ verbunden. Der dritte Kondensator C₃ weist einen positiven Anschluss 192 und einen negativen Anschluss 194 auf. Der positive Anschluss 192 ist mit dem Quellenanschluss 184 und mit der Spannungsquelle 190 verbunden, und der negative Anschluss 194 ist mit der Erde 89 verbunden. Der Bezugsanschluss 182 ist mit einem Kühlmotor 196 verbunden und versorgt diesen mit Strom. Ein vierter Kondensator C₄ weist einen negativen Anschluss 198 auf, der mit dem Ausgang 186 verbunden ist, und einen positiven Anschluss 200, der mit der Erde 89 verbunden ist. Ein fünfter Kondensator C₅ weist einen positiven Anschluss 204 auf, der mit dem Ausgang 186 verbunden ist, und einen negativen Anschluss 206, der mit der Erde 89 verbunden ist.
Die Kondensatoren C₁-C₅ filtern Rauschen an entsprechenden Positionen in der Steuerschaltung 50. Die Kondensatoren C₁-C₅ können verschiedenen Typs sein und entsprechend unterschiedliche Kapazitätswerte aufweisen.
Die Steuerschaltung 50 sieht unter Verwendung der Geschwindigkeitsschaltung 82 eine proportionale Geschwindigkeitssteuerung der Steuereinrichtung 62 in Reaktion auf Änderungen in der Temperatur der Lichtquelle 46, Änderungen in der Umgebungstemperatur und Änderungen in der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 vor.
Wie in 3 gezeigt, kann die Wärmesenke 64 von einer Größe und einem Typ sein, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die Wärmesenke 64 umfasst eine thermische Kopplungsschicht 210, die eine vordere Fläche 212 der Wärmesenke bedeckt und zwischen der Wärmesenke 64 und der Lichtquelle 46 angeordnet ist. Die thermische Kopplungsschicht 210 sorgt für einen effizienten Wärmetransport zwischen der Lichtquelle 46 und der Wärmequelle 64. Die thermische Kopplungsschicht 210 kann aus Indium oder einem anderen Material mit ähnlichen thermischen Eigenschaften ausgebildet sein.
Der Umgebungstemperatursensor 76 kann wie der Temperatursensor 60 in der Form eines Thermistors oder einer anderen Temperaturfeststellungseinrichtung aus dem Stand der Technik vorgesehen werden. Der Umgebungstemperatursensor 76 kann ein Teil der Lichtanordnung 42 sein und kann wie gezeigt in dem Lichtquellen-Gehäuse 48 untergebracht sein oder als separate Komponente vorgesehen werden.
Der Geschwindigkeitssensor 78 kann verschiedene Formen aufweisen und etwa ein Getriebedrehungssensor, ein Radgeschwindigkeitssensor, ein optischer Sensor oder ein anderer Geschwindigkeitssensor aus dem Stand der Technik sein. Der Geschwindigkeitssensor 78 bestimmt die Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs 14 und erzeugt ein Geschwindigkeitssignal.
Im Folgenden wird auf 6 Bezug genommen, die eine schematische Blockansicht des Empfangssystem 18 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Empfangssystem 18 umfasst eine Empfangsanordnung 220 mit einem Empfänger 222, einem Filter 224, einer Linse 226 und einer Empfangssystem-Steuereinrichtung 228. Der Empfänger 222 kann in der Form einer CCD-Kamera oder einer CMOS-Kamera vorgesehen werden. Es kann zum Beispiel die CCD-Kamera Modell Nr. Wat902HS von Watec America Corporation in Las Vegas, Nevada, als Empfänger 222 verwendet werden. Von Objekten reflektiertes nahes Infrarotlicht wird durch den Empfänger 222 empfangen, um ein Bildsignal zu erzeugen. Das Filter 224 wird verwendet, um das reflektierte nahe Infrarotlicht zu filtern. Das Filter 224 kann ein optisches Bandpassfilter sein, das gestattet, dass Licht in einem nahen Infrarotlichtspektrum durch den Empfänger 222 empfangen wird, das vorzugsweise der im Beleuchtungssignal 20 angegebenen Wellenlänge des Lichts entspricht. Das Filter 224 kann wie gezeigt separat zu der Linse 226 und dem Empfänger 222 vorgesehen sein oder kann in der Form einer Beschichtung auf der Linse 226 oder auf einer Linse des Empfängers 222 vorgesehen sein. Das Filter kann ein digitales oder analoges Filter in dem Empfänger 222 sein.
Wie in 2, 3 und 6 gezeigt, steuert die Hauptsteuereinrichtung 80 den Betrieb der Lichtquelle 46 und der Steuerschaltung 50, während die Empfänger-Steuereinrichtung 228 den Betrieb des Empfängers 222 und des Filters 224 steuert. Die Steuereinrichtungen 80 und 228 können mit Sichtsystem-Steuereinrichtungen 230 verbunden werden, die in 2 gezeigt sind und auf einer zentralen Konsole 232 befestigt sind. Die Systemsteuereinrichtungen 230 können einen Aktivierungsschalter 234, eine Lichtkopplerpositions-Steuereinrichtung 236 und eine Beleuchtungsstrahlhelligkeits-Steuereinrichtung 238 umfassen.
Der Aktivierungsschalter 234 kann verwendet werden, um das Sichtsystem 10 manuell zu aktivieren, wobei das Sichtsystem 10 aber auch intern durch eine der Steuereinrichtungen 80 oder 228 aktiviert werden kann. Die Lichtkopplerpositions-Steuereinrichtung 236 kann mit einem Lichtkopplermotor (nicht gezeigt) verbunden sein, um die Ausrichtungswinkel des Lichtkopplers 52 relativ zu der Lichtquelle 46 und der Optik 54 einzustellen. Die Helligkeits-Steuereinrichtung 238 kann verwendet werden, um die Intensität des Beleuchtungsstrahls 20 einzustellen, wodurch wiederum die Signalhelligkeit oder Deutlichkeit auf der Anzeige 26 eingestellt wird.
Die Anzeige 26 kann ein Videosystem, ein Audiosystem, eine LED, eine Leuchte, ein GPS-System, ein Heads-Up-Display, einen Scheinwerfer, ein Rücklicht, ein Anzeigesystem, ein Telematiksystem oder eine andere Anzeige aus dem Stand der Technik umfassen. Die Anzeige 26 kann die Position, den Bereich und die Fahrtgeschwindigkeit relativ zu dem Fahrzeug sowie andere bekannte Objektparameter und Objekteigenschaften angeben. Die Objekte können belebte oder unbelebte Objekte wie etwa Fußgänger, Fahrzeuge, Verkehrsschilder, Spurmarkierungen, und andere Objekte sein. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Anzeige 26 die Form eines Heads-Up-Displays auf, wobei das Anzeigesignal projiziert wird, sodass es vor dem Fahrzeug 14 erscheint. Die Anzeige 26 sieht ein Echtzeitbild des Zielbereichs vor, um die Sichtbarkeit von Objekten bei relativ niedriger Helligkeit zu verbessern, ohne dass die Augen auf einen Anzeigebildschirm im Innenraum fokussiert werden müssen.
Im Folgenden wird auf 7 Bezug genommen, die ein logisches Flussdiagramm zu einem Verfahren zum thermischen Steuern des Betriebsbereichs der Lichtquelle 46 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die folgenden Schritte werden mit Bezug auf die Ausführungsformen von 4 und 5 beschrieben, wobei sie jedoch nicht auf die Ausführungsformen von 4 und 5 beschränkt sind und entsprechend modifiziert werden können.
In Schritt 250 erzeugt der Temperatursensor 60 ein Lichtquellen-Temperatursignal in Reaktion auf die Temperatur der Lichtquelle 46. In Schritt 252 erzeugt der Umgebungstemperatursennor 76 ein Umgebungstemperatursignal in Reaktion auf die Temperatur der Luft in dem Innenraum 12 um oder in der Nähe der Lichtquelle 46. In Schritt 254 erzeugt der Geschwindigkeitssensor 78 ein Geschwindigkeitssignal in Reaktion auf die Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs 14.
In Schritt 256 stellt die Steuerschaltung 50 die Temperatur der Lichtquelle 46 in Reaktion auf das Lichtquellen-Temperatursignal, das Umgebungstemperatursignal und das Geschwindigkeitssignal ein. Die Steuereinrichtung 80 kann betrieben werden, um die Kühleinrichtung 62 mit inkrementierenden Geschwindigkeiten oder mit einer graduell variierenden Geschwindigkeit der Kühleinrichtung 62 in Reaktion auf Änderungen in der Temperatur der Lichtquelle 46, der Umgebungstemperatur oder der Fahrzeuggeschwindigkeit zu variieren.
In Schritt 256A erzeugt die Steuereinrichtung 80 ein erstes Einstellsignal in Reaktion auf das Umgebungstemperatursignal und das Lichtquellen-Temperatursignal. In Schritt 256B erzeugt die Steuereinrichtung 80 ein zweites Einstellsignal in Reaktion auf das Geschwindigkeitssignal und das Lichtquellen-Temperatursignal. Natürlich kann die Steuerschaltung 50 derart modifiziert werden, dass die Steuereinrichtung 80 nur ein Einstellsignal vorsieht, das in Reaktion auf das Lichtquellen-Temperatursignal, das Umgebungstemperatursignal und das Geschwindigkeitssignal erzeugt wird. Die Einstellsignale werden wie oben genannt unter Verwendung von einer oder mehreren Nachschlagetabellen erzeugt, die Einstellwerte in Entsprechung zu Lichtquellentemperaturen, Umgebungstemperaturen und Fahrzeuggeschwindigkeiten enthalten.
In Schritt 256C bestimmt der Komparator 150, ob die Kühleinrichtung 62 aktiviert werden soll, indem er die Temperatur der Lichtquelle 46 mit dem minimalen Temperaturwert als entsprechende Spannungspegel vergleicht. Wenn die Temperatur der Lichtquelle 46 über dem minimalen Temperaturwert liegt, aktiviert der Komparator 150 die Schaltschaltung 152. Zum Beispiel kann die Lichtquelle 46 einen bevorzugten Betriebstemperaturbereich von ungefähr 40°-55°C aufweisen, wobei der minimale Temperaturwert auf eine Temperatur in einem Teil des Temperaturbereichs bezogen sein kann, der ungefähr gleich oder zwischen 52°-55°C liegt, je nach der thermischen Reaktionszeit des Systems 10.
Wenn in Schritt 256D die Temperatur der Lichtquelle 46 größer als der minimale Temperaturwert ist, wird die Schaltschaltung aktiviert und der Spannungs-Trigger 154 legt eine Spannung an der Kühleinrichtung 62 an, die proportional zu der Verstärkung des ersten Verstärkers 93 ist, was in Reaktion auf das erste Einstellsignal und das zweite Einstellsignal bestimmt wird. Die Kühleinrichtung 62 wird vorzugsweise bei einer relativ niedrigen Geschwindigkeit aktiviert, etwa bei einer Grundbetriebsgeschwindigkeit, die eine minimale Kühlung vorsieht, um das Betriebsgeräusch der Kühleinrichtung 62 zu minimieren. Die Grundbetriebsgeschwindigkeit kann einer aktuellen Umgebungstemperatur entsprechen, sodass die Kühleinrichtung 62 mit einer ausreichenden Geschwindigkeit gedreht wird, um die minimale Kühlung für die Lichtquelle 46 vorzusehen. Wenn sich die Lichtquellen-Temperatur, die Umgebungstemperatur und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöhen, können die Geschwindigkeit der Kühleinrichtung 62 und/oder die Drehgeschwindigkeitsgrenze der Kühleinrichtung 62 erhöht werden.
Wenn in Schritt 256E die Temperatur der Lichtquelle 46 kleiner oder gleich einem niedrigeren Ende einer Kühleinrichtungs-Aktivierungszone ist, wird die Schaltschaltung deaktiviert oder zur Erde 89 kurzgeschlossen, um die Kühleinrichtung 62 zu deaktivieren. Zum Beispiel kann der Aktivierungsbereich ungefähr gleich 52°-55°C sein, wobei die Kühleinrichtung 62 in diesem Bereich aktiviert wird und das niedrigere Ende ungefähr gleich 52°C sein kann.
Die Steuereinrichtung 80 kann beim Aktivieren oder Deaktivieren der Kühleinrichtung 62 die Geschwindigkeit der Kühleinrichtung 62 nach oben oder nach unten verschieben.
Um die Lebensdauer der Kühleinrichtung 62 zu erhöhen, kann die Steuereinrichtung 80 die Zykluszeit der Kühleinrichtung anpassen. Zum Beispiel kann die Kühleinrichtung 62 eine entsprechende Kühlleistung vorsehen, indem die Kühleinrichtung 62 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit und dafür für eine längere Zeitspanne betrieben wird, anstatt mit einer höheren Geschwindigkeit und für eine kürzere Zeitspanne betrieben zu werden. Dadurch minimiert die vorliegende Erfindung die Zykluszeit, d.h. die Häufigkeit, mit der die Kühleinrichtung 62 innerhalb einer bestimmten Zeitdauer aktiviert und deaktiviert wird.
Die Steuereinrichtung 80 kann in bestimmten Fällen bestimmen, dass die Kühleinrichtung 62 mit einer maximalen Geschwindigkeit betrieben wird, um eine maximale Kühlung vorzusehen. Wenn zum Beispiel die Temperatur der Lichtquelle 46 schnell über eine kurze Zeitdauer erhöht wird, kann die Steuereinrichtung 80 die Kühleinrichtung 62 mit einer maximalen Geschwindigkeit aktivieren, um die Lichtquelle 46 schnell zu kühlen.
Die Steuereinrichtung 80 kann die Lichtquelle deaktivieren, wenn das thermische Steuersystem 11 nicht korrekt betrieben wird, um die Lichtquelle 46 zu schützen. Wenn die Lichtquelle 46 deaktiviert wird, kann die Steuereinrichtung 80 den Fahrzeugbetreiber über ein Alarmsignal an der Anzeige 26 entsprechend benachrichtigen. Auch wenn die Temperatur der Lichtquelle 46 über einem vorbestimmten Temperaturpegel ist, kann die Steuereinrichtung 80 die Lichtquelle 46 deaktivieren. Wenn zum Beispiel der oben genannte Aktivierungsbereich von 52°-55°C verwendet wird, kann die Steuereinrichtung 80 die Lichtquelle 46 deaktivieren, wenn die Temperatur größer als 60°C ist, um die Lichtquelle 46 und allgemein das System 10 in Abhängigkeit von dem Typ und dem Stil der Lichtquelle 46 zu schützen.
Die oben beschriebenen Schritte sind beispielhaft, wobei die Schritte je nach der Anwendung sequentiell, synchron, gleichzeitig oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können.
Die vorliegende Erfindung gibt ein thermisches Steuersystem für eine Lichtquelle eines Sichtsystems an. Die vorliegende Erfindung hält die Temperatur der Lichtquelle genau und hält dadurch einen genauen Wellenlängen-Betriebsbereich der Lichtquelle aufrecht. Die vorliegende Erfindung kompensiert Änderungen an der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Umgebungstemperatur in der Nähe der Lichtquelle, um den Wellenlängen-Betriebsbereich aufrechtzuerhalten. Die vorliegende Erfindung minimiert Geräusche im Innenraum des Fahrzeugs und sieht eine hervorragende Kühlung der Lichtquelle vor, wobei sie gleichzeitig die Lebensdauer einer darin enthaltenen Kühleinrichtung maximiert.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben, wobei zu beachten ist, dass die beschriebenen spezifischen Mechanismen und Techniken lediglich Beispiele für die Prinzipien der Erfindung sind. Es können zahlreiche Modifikationen an den beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen vorgenommen werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird, der durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims

Thermisches Steuersystem für eine Lichtquelle eines Sichtsystems, mit: einer Kühlanordnung (61), die eine Kühleinrichtung (62) aufweist und thermische mit der Lichtquelle (46) verbunden ist, einem Temperatursensor (60), der thermisch mit der Lichtquelle (46) verbunden ist und ein Lichtquellen-Temperatursignal erzeugt, und einer Steuerschaltung (80), die mit der Kühleinrichtung (62) und mit dem Temperatursensor (60) verbunden ist, wobei die Steuerschaltung (80) die Kühleinrichtung (62) betreibt, wenn das Lichtquellen-Temperatursignal über einem minimalen Temperaturwert ist.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (62) einen Kühlventilator in thermischer Kommunikation mit der Lichtquelle (46) umfasst, wobei die Steuerschaltung (80) den Kühlventilator betreibt, wenn das Lichtquellen-Temperatursignal über dem minimalen Temperaturwert ist.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung umfasst: eine Wärmesenke (64), die thermisch mit der Lichtquelle (46) verbunden ist, eine Wärmeführung (66), die thermisch mit der Wärmesenke (64) und dem Kühlventilator verbunden ist, wobei die Steuerschaltung (80) den Kühlventilator betreibt, um Luft über die Wärmesenke (64) zirkulieren zu lassen.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (80) die Drehgeschwindigkeitsgrenze des Kühlventilators erhöht, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (14) zunimmt.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlventilator eine Grundbetriebsgeschwindigkeit aufweist, die der Umgebungstemperatur entspricht.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (80) den Kühlventilator mit einer maximalen Geschwindigkeit betreibt, wenn die Temperatur der Lichtquelle (46) rasch zunimmt.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (80) die Zykluszeit des Kühlventilators anpasst.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (80) beim Betreiben des Kühlventilators die Drehgeschwindigkeit des Kühlventilators einstellt.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (80) den Kühlventiltor deaktiviert, wenn die Temperatur der Lichtquelle (46) größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (78), der ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal erzeugt, wobei die Steuerschaltung (80) die Kühleinrichtung (62) in Reaktion auf das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal betreibt.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch einen Umgebungstemperatursensor (76), der ein Umgebungstemperatursignal erzeugt, wobei die Steuerschaltung (80) die Kühleinrichtung (62) in Reaktion auf das Umgebungstemperatursignal aktiviert.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (80) eine Ventilatorgeschwindigkeits-Einstellschaltung (82) zum Einstellen der Geschwindigkeit der Kühleinrichtung (62) umfasst.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilatorgeschwindigkeits-Einstellschaltung (82) die Geschwindigkeit der Kühleinrichtung (62) in Reaktion auf die Umgebungstemperatur einstellt.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilatorgeschwindigkeits-Einstellschaltung (82) die Geschwindigkeit der Kühleinrichtung (62) in Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (80) eine Ventilator-Ansteuerschaltung (84) umfasst.
Thermisches Steuersystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilator-Antriebsschaltung (84) die Kühleinrichtung (62) aktiviert, wenn die Temperatur der Lichtquelle (46) größer als ein vorbestimmter Temperaturwert ist.
Sichtsystem für ein Fahrzeug, mit: einer Beleuchtungsanordnung (40), die eine Lichtquelle (42) aufweist und einen Beleuchtungsstrahl erzeugt, einem thermischen Steuersystem (11) mit einer Kühleinrichtung (62), die thermisch mit der Beleuchtungsanordnung (40) verbunden ist, einer Empfangsanordnung (220), die ein Bildsignal in Reaktion auf wenigstens einen reflektierten Teil des Beleuchtungsstrahls erzeugt, und wenigstens eine Steuereinrichtung (80), die die Erzeugung des Beleuchtungsstrahls steuert und den Betriebsbereich der Lichtquelle (46) durch eine Einstellung des Betriebs und der Dauer der Kühleinrichtung (62) thermisch steuert.
Sichtsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Steuersystem (11) einen Kühlventilator in thermischer Kommunikation mit der Lichtquelle (46) umfasst, wobei die Steuerschaltung (80) den Kühlventilator betreibt, wenn das Temperatursignal über einem minimalen Temperaturwert ist.
Verfahren zum thermischen Steuern des Betriebsbereichs einer Lichtquelle in einem Sichtsystem für ein Fahrzeug, mit folgenden Schritten: Erzeugen eines Lichtquellen-Temperatursignals in Reaktion auf die Temperatur der Lichtquelle, und Kühlen der Lichtquelle in Reaktion auf das Temperatursignal.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle in Reaktion auf das Lichtquellen-Temperatursignal und in Reaktion auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle in Reaktion auf das Lichtquellen-Temperatursignal und in Reaktion auf die Umgebungstemperatur gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Kühlen der Lichtquelle das Einstellen der Zykluszeit einer Kühleinrichtung umfasst.