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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für eine Beleuchtungseinrichtung eines
Fahrzeugs, die zumindest eine Leuchtdiode umfasst und mit der zumindest
zwei Lichtfunktionen mit unterschiedlichen Lichtströmen bereitstellbar sind.
Die Steuerungsvorrichtung weist zumindest einen Eingang für Eingangssignale
für die
Lichtfunktionen und einen Ausgang zum Ausgeben eines Steuersignals
für die
zumindest eine Leuchtdiode auf. Ferner betrifft die Erfindung eine
Brems-/Schlussleuchteneinheit für
ein Fahrzeug mit zumindest einer Leuchtdiode und ein Verfahren zum
Steuern einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs, die zumindest
eine Leuchtdiode umfasst und mit der zumindest zwei Lichtfunktionen
mit unterschiedlichen Lichtströmen
bereitstellbar sind.
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Bei
Fahrzeugleuchten werden in zunehmenden Maße Leuchtdioden als Lichtquellen
eingesetzt. Diese Leuchtdioden sind beispielsweise in einem Feld
bzw. in mehreren Feldern für
verschiedene Lichtfunktionen angeordnet. Durch die Leuchtdioden sollen
unterschiedliche Lichtfunktionen realisiert werden. Es gibt Lichtfunktionen,
die sich hinsichtlich ihrer Helligkeit unterscheiden. D.h. die Lichtfunktionen
unterscheiden sich in ihrem Lichtstrom, der bei der jeweiligen Lichtfunktion
emittiert wird. Auf diese Weise kann das selbe Leuchtdiodenfeld
beispielsweise zwei Lichtfunktionen realisieren, indem bei der jeweiligen
Lichtfunktion ein unterschiedlicher Lichtstrom emittiert wird.
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Des
Weiteren besteht ein Bedürfnis,
den Lichtstrom einer bestimmten Lichtfunktion an die Umgebungsbedingungen
anzupassen, um z.B. eine Blendung des Verkehrs bei Dunkelheit zu
verhindern, und eine gute Wahrnehmung des Fahrzeugs trotz extremer
Sonneneinstrahlung zu ermöglichen.
Die Lichtstärke
einer Leuchtdiode, d.h. der Lichtstrom, der von dieser Leuchtdiode
in eine bestimmte Richtung abgegeben wird, soll daher in einem extrem
weiten Bereich steuerbar sein, wenn diese Leuchtdiode zum einen
verschiedene Lichtfunktionen mit unterschiedlichen Helligkeitswerten
bereitstellen soll, und zum anderen die Helligkeitswerte für jede Lichtfunktion
veränderbar
sein soll. Es wäre
beispielsweise wünschenswert,
wenn die Lichtstärke
für das Schlusslicht
in einem Bereich von 4 Candela bis 73 Candela, und die Lichtstärke für das Bremslicht
in einem Bereich von 60 Candela bis 730 Candela einstellbar wäre.
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Leuchtdioden
werden herkömmlicherweise über ein
pulsweitenmodulierbares Taktimpulssignal angesteuert. Der Lichtstrom,
d.h. die Helligkeit der Leuchtdiode, wird dabei über das Tastverhältnis des Taktimpulssignals
verändert,
d.h. es wird das Verhältnis
der aktiven zur passiven Phase verändert. Bei einem sehr niedrigen
Tastverhältnis
des pulsweitenmodulierten Taktimpulssignals ergibt sich das Problem, dass
sich Schwankungen, z. B. des Bordnetzes, des Steuersignals sehr
stark auf den von der Leuchtdiode emittierten Lichtstrom auswirken.
Bei einer sehr geringen Leuchtstärke
kann dies beispielsweise dazu führen,
dass ein Schlusslicht als Bremslicht wahrgenommen wird.
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Des
Weiteren ist die Steuerungsvorrichtung für die Lichtquellen häufig relativ
weit von den Lichtquellen entfernt. Die Laufzeit des pulsweitenmodulierten
Taktimpulssignals kann damit relativ lang werden. Bei einem niedrigen
Tastverhältnis
des Signals führt
dies zu dem Problem, dass das Signal sehr anfällig für elektromagnetische Störungen wird.
Derartige Störungen
sind dann in Form von Helligkeitsschwankungen sichtbar.
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In
der
DE 100 27 478
A1 wird eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen,
die als Lichtquellen Leuchtdioden aufweist, deren Helligkeit einstellbar
ist. Die Einstellung der Helligkeit erfolgt dadurch, dass das Tastverhältnis (Puls-Pausen-Verhältnis) verändert wird.
Bei der in dieser Druckschrift vorgeschlagenen Schaltung treten
bei niedrigen Lichtströmen
jedoch die vorstehend genannten Probleme auf.
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In
der
EP 1 113 708 A2 wird
eine Steuerungsvorrichtung für
ein Leuchtdiodenfeld vorgeschlagen, die ein pulsweitenmoduliertes
Taktimpulssignal erzeugt. Auch bei der in dieser Druckschrift vorgeschlagenen
Schaltung ergibt sich das Problem, dass das Tastverhältnis für das Taktimpulssignal
den Wert von 10 % nicht unterschreitet.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerungsvorrichtung,
eine Brems-/Schlussleuchteneinheit
für ein
Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern einer Beleuchtungseinrichtung
eines Fahrzeugs der Eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei denen
die Lichtströme
für die Lichtfunktionen
in einem weiten Bereich einstellbar sind. Ferner soll die Veränderung
des Lichtstroms in möglichst
kleinen Schritten möglich
sein.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Steuerungsvorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, eine Brems-/Schlussleuchteneinheit mit den Merkmalen
des Anspruchs 7 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
8 gelöst.
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum Erzeugen von zumindest
zwei pulsweitenmodulierbaren Taktimpulssignalen für die zumindest
zwei Lichtfunktionen der Leuchtdiode in Abhängigkeit von dem oder den Eingangssignalen)
aufweist, dass die zumindest zwei pulsweitenmodulierbaren Taktimpulssignale
jeweils über
einen Widerstand mit dem Ausgang verbunden sind und dass sich die
Größen der
jeweiligen Widerstände
entsprechend den jeweiligen Lichtströmen der Lichtfunktionen unterscheiden.
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Mit
der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung
ist es vorteilhafterweise möglich
den Lichtstrom der Leuchtdiode in einem sehr weiten Bereich zu steuern,
ohne dass es erforderlich ist, das Tastverhältnis eines pulsweitenmodulierten
Taktimpulssignals so weit abzusenken, dass sich Schwankungen der
Spannung des Fahrzeugnetzes oder elektromagnetische Einflüsse auf
die Leitung zwischen der Steuerungsvorrichtung und der Leuchtdiode
nachteilhaft bemerkbar machen. Die Widerstände können nämlich so gewählt werden,
dass für
jede Lichtfunktion ein pulsweitenmoduliertes Taktimpulssignal, mit
dem die Helligkeit für
die jeweilige Lichtfunktion verändert werden
kann, bereitgestellt wird, wobei durch das Verhältnis der Größen der
jeweiligen Widerstände zueinander
eine Anpassung der gewünschten
Lichtströme
für die
jeweiligen Lichtfunktionen erreicht werden kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ist das
Tastverhältnis
der zumindest zwei pulsweitenmodulierbaren Taktimpulssignale einstellbar. Über dieses
Tastverhältnis
kann der Lichtstrom für
jede Lichtfunktion separat eingestellt werden, d.h. die Helligkeit jeder
Lichtfunktion kann separat eingestellt bzw. geregelt werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung
ist das Verhältnis
der Größen der
Widerstände entsprechend
dem zu erzeugenden Verhältnis
der Helligkeitswerte der Lichtfunktion gewählt. Dabei wird ein niedriger
Lichtstrom durch einen hohen Widerstand für diese Lichtfunktion erreicht
und umgekehrt. Soll beispielsweise der Lichtstrom, welcher bei der
zweiten Lichtfunktion emittiert wird zehnmal so groß sein wie
der Lichtstrom, der bei der ersten Lichtfunktion emittiert wird,
so wird der erste Widerstand zehnmal so groß gewählt wie der zweite Widerstand.
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Die
Anpassung der Lichtströme
lässt sich
bei der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung
somit sehr einfach und kostengünstig
realisieren.
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Die
pulsweitenmodulierten Taktimpulssignale sind bevorzugt in einem
Bereich zwischen 1 % und 100 % einstellbar. Das Verhältnis der
Größen von zwei
Widerständen
für zwei
Lichtfunktionen mit unterschiedlichen Lichtströmen liegt bevorzugt in einem Bereich
zwischen 1:5 und 1:10. Gemäß einem
besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die pulsweitenmodulierten Taktimpulssignale in einem Bereich
zwischen 2,5 % und 100 % einstellbar und das Verhältnis der
Größen von
zwei Widerständen
für zwei
Lichtfunktionen mit unterschiedlichen Lichtströmen liegt bei 1:5. Auf diese
Weise lässt
sich der von der Leuchtdiode emittierte Lichtstrom in einem Bereich
zwischen 0,5 % bis 100 % praktisch stufenlos einstellen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung sind zwischen
den Mitteln zum Erzeugen der Taktimpulssignale und dem Ausgang jeweils
Dioden angeordnet. Diese Dioden verhindern vorteilhafterweise eine Rückkopplung
auf die Elektronik, welche die Taktimpulssignale bzw. die Eingangssignale
erzeugt.
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Die
erfindungsgemäße Brems-/Schlussleuchteneinheit
für ein
Fahrzeug umfasst zumindest eine Leuchtdiode sowie die vorstehend
erläuterte Steuerungsvorrichtung.
Der Einsatz der Steuerungsvorrichtung bei einer Brems-/Schlussleuchteneinheit ist
besondert vorteilhaft, da sich die Bremslichtfunktion von der Schlusslichtfunktion
dadurch unterscheidet, dass die jeweiligen Lichtquellen heller leuchten.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird zur Ansteuerung der ersten Lichtfunktion mit einem höheren Lichtstrom
ein erstes pulsweitenmoduliertes Taktimpulssignal erzeugt und über einen
ersten Widerstand der zumindest einen Leuchtdiode zugeführt, und
zur Ansteuerung der zweiten Lichtfunktion mit einem niedrigeren
Lichtstrom wird das erste pulsweitenmodulierte Taktimpulssignal
abgeschaltet und ein zweites pulsweitenmoduliertes Taktimpulssignal erzeugt
und über
einen zweiten Widerstand der zumindest einen Leuchtdiode zugeführt, wobei
der zweite Widerstand größer als
der erste Widerstand ist. Dabei wird bevorzugt das Verhältnis der
Größen der
beiden Widerstände
entsprechend den zu erzeugenden Lichtströmen der Lichtfunktionen gewählt. Zum
Verändern
des Lichtstroms der ersten und/oder der zweiten Lichtfunktion kann
das Tastverhältnis
des jeweiligen Taktimpulssignals verändert werden.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug zu
der beigefügten
Figur erläutert.
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Die
Figur zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung.
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Das
Ausführungsbeispiel
betrifft eine Brems-/Schlussleuchteneinheit für ein Fahrzeug sowie die Steuerungsvorrichtung 1 für diese
Leuchteneinheit. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung
beschränkt.
Sie kann bei allen Beleuchtungseinrichtungen eingesetzt werden,
die Lichtquellen umfassen, welche für zwei Lichtfunktionen unterschiedliche
Lichtströme
emittieren sollen.
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Die
Steuerungsvorrichtung 1 weist zwei Eingänge 2 und 3 auf, über welche
der Steuerungsvorrichtung 1 die Signale S1 und
S2 zugeführt
werden. Die Eingangssignale S1 und S2 zeigen an, ob eine erste bzw. eine zweite
Lichtfunktion eingeschaltet werden soll oder nicht. Der Eingang 2 für das Eingangssignal
S1 ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel
mit dem Schlusslichtschalter verbunden, so dass das Eingangssignal
S1 indiziert, ob das Schlusslicht ein- oder
ausgeschaltet werden soll. Gleichermaßen ist der Eingang 3 mit
dem Bremslichtschalter verbunden, so dass das Eingangssignal S2 anzeigt, ob das Bremslicht ein- oder ausgeschaltet
werden soll. Die Eingänge 2 und 3 sind
jeweils mit den Impulssignalgebern 9 und 10 verbunden.
In Abhängigkeit
von den Eingangssignalen S1 und S2 erzeugen die Impulssignalgeber 9 und 10 ein
pulsweitenmoduliertes Taktimpulssignal.
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Des
Weiteren kann die Helligkeit des Schlusslichts und des Bremslichts
gesteuert werden. Hierfür
wird über
die Eingänge 2 und 3 ein
Signal übertragen,
welches angibt mit welcher Helligkeit (mit welchem Lichtstrom) die
jeweilige Lichtfunktion leuchten soll. In Abhängigkeit von diesen Signalen bestimmten
die Impulssignalgeber 9 und 10 die Tastverhältnisse
der pulsweitenmodulierten Signale.
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Die
pulsweitenmodulierten Taktimpulssignale werden von den Impulssignalgebern 9 und 10 über die
Dioden 5 und 6 und über die Widerstände 7 und 8 einem
Ausgang 4 zugeführt.
Am Ausgang 4 liegt das Steuersignal S3 an,
welches den Leuchtdioden 11, 12 und 13 zugeführt wird.
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Erfindungsgemäß unterscheiden
sich die Größen der
jeweiligen Widerstände
entsprechend den jeweiligen Lichtströmen der Lichtfunktion. Über die
Wahl der Größen der
Wi derstände
kann somit das Verhältnis
der Helligkeiten der Lichtfunktionen eingestellt werden. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist der Widerstand 7 für
die Schlusslichtfunktion zehnmal so groß wie der Widerstand 8 für die Bremslichtfunktion.
Das Verhältnis
der Widerstände
ist somit 1:10.
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Ferner
lässt sich
das pulsweitenmodulierte Signal jeweils in einem Bereich von 5 %
bis 100 % über
eine Änderung
des Tastverhältnisses
regeln. Ein pulsweitenmoduliertes Signal von 100 % bedeutet, dass
die Leuchtdioden 11 bis 13 mit der maximal gewünschten
Lichtstärke
der Bremslichtfunktion leuchten sollen. Wird somit von dem Taktimpulsgeber 10 ein
pulsweitenmoduliertes Signal zur Verfügung gestellt, das diesen 100
% entspricht, ist der Widerstand 8 so gewählt, dass
die Leuchtdioden 11 bis 13 mit der für die Bremslichtfunktion
maximal möglichen Leuchtkraft
leuchten. Die Helligkeit der Bremslichtfunktion kann nun dadurch
gesteuert werden, dass das Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten
Signals bis auf 5 % abgesenkt wird. Die Änderung der Helligkeit der
Bremslichtfunktion kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit
gewählt
werden. Am Tag soll das Bremslicht heller leuchten als bei Nacht.
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Ist
die Bremslichtfunktion ausgeschaltet und nur die Schlusslichtfunktion
eingeschaltet, liefert der Taktimpulsgeber 10 auf Grund
des Signals S2 kein pulsweitenmoduliertes
Signal. D.h. er ist abgeschaltet. Andererseits liefert der Taktimpulsgeber 9 ein pulsweitenmoduliertes
Signal für
die Schlusslichtfunktion, welches über den Widerstand 7 dem
Ausgang 4 zugeführt
wird. Soll das Schlusslicht mit maximaler Helligkeit leuchten, ist
das pulsweitenmodulierte Taktimpulssignal für das Schlusslicht 100 %. Da jedoch
die Größe des Widerstands 7 ein
Zehntel der Größe des Widerstands 8 ist,
ist der maximale Lichtstrom der Leuchtdioden 11 bis 13 für die Schlusslichtfunktion
auch nur ein Zehntel des maximalen Lichtstroms für das Bremslicht.
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Das
pulsweitenmodulierte Taktimpulssignal des Taktimpulsgebers 9 ist
nun auch über
einen Bereich von 5 % bis 100 % einstellbar, je nach dem mit welcher
Helligkeit die Leuchtdioden 11 bis 13 für die Schlusslichtfunktion
leuchten sollen. Auf Grund des Verhältnisses der Größen der
Widerstände 8 und 7 von
1:10 ist bei einem Taktimpulssignal von 5 % für das Schlusslicht der Lichtstrom
der Leuchtdioden 11 bis 13 nur 0,5 % im Vergleich
zu einem Lichtstrom von 100 % des maximal möglichen Lichtstroms für das Bremslicht.
Insgesamt lässt
sich somit der Lichtstrom der Leuchtdioden 11 bis 13 in
einem Bereich von 0,5 % bis 100 % steuern. Da es dabei jedoch nicht
erforderlich ist, die einzelnen Taktimpulssignale über diesen
weiten Bereich zu verändern,
treten die Ein gangs genannten Probleme bei elektromagnetischen Störungen oder
Schwankungen der Netzspannung bei der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung 1 nicht
auf.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Steuern einer Brems-/Schlussleuchteneinheit für ein Fahrzeug beschrieben.
Die Brems-/Schlussleuchteneinheit weist
die Steuerungsvorrichtung 1 und die Leuchtdioden 11 bis 13 auf.
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Zur
Ansteuerung der Bremslichtfunktion wird ein Signal S2 erzeugt,
welches anzeigt, dass das Bremslicht eingeschaltet werden soll.
Ferner wird ein Signal erzeugt, welches anzeigt, mit welcher Helligkeit
das Bremslicht leuchten soll. Dieses Signal kann beispielsweise
in Abhängigkeit
von der Umgebungshelligkeit erzeugt werden. Bei Tag soll in diesem
Fall das Bremslicht mit maximaler Leuchtkraft, bei Nacht mit für das Bremslicht
minimaler Leuchtkraft leuchten. Hierfür wird bei Tag ein Taktimpulssignal
mit einem Tastverhältnis
von 100 % erzeugt. Bei Nacht ist das Tastverhältnis des Taktimpulssignals
nur 5 %. Dieses Taktimpulssignal wird über die Diode 6 und dem
Widerstand 8 den Leuchtdioden 11 bis 13 zugeführt. Der
Widerstand ist so gewählt,
dass der von den Leuchtdioden 11 bis 13 emittierte
Lichtstrom den für
das Bremslicht gewünschten
Maximalwert erreicht, wenn das Tastverhältnis des Taktimpulssignals
100 % ist. Für
die Bremslichtfunktion ist somit der von den Leuchtdioden 11 bis 13 emittierte
Lichtstrom bei Tag 100 % und bei Nacht 5 %.
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Ist
das Bremslicht ausgeschaltet und soll nur das Schlusslicht eingeschaltet
werden, wird das Taktimpulssignal für das Bremslicht abgeschaltet.
Ferner wird für
das Schlusslicht ein Signal erzeugt, welches anzeigt, ob das Schlusslicht
ein- oder ausgeschaltet sein soll und mit welcher Helligkeit das
Schlusslicht leuchten soll. Beispielsweise sollen die Leuchtdioden 11 bis 13 bei
Tag mit für
das Schlusslicht maximaler Lichtstärke leuchten. Diese maximale
Lichtstärke
für das
Schlusslicht soll jedoch nur ein Zehntel der maximalen Lichtstärke für das Bremslicht
sein. Hierfür wird
die Größe des Widerstands 7 zehnmal
größer als
die Größe des Widerstands 8 gewählt. Wird
nun für
den Tagbetrieb ein pulsweitenmodulierten Taktimpulssignal für die Schlusslichtfunktion
erzeugt, deren Tastverhältnis
100 % ist, ist der von den Leuchtdioden 11 bis 13 emittierte
Lichtstrom nur 10 % bezogen auf den maximalen Lichtstrom der Leuchtdioden 11 bis 13 im
Tagbetrieb des Bremslichts. Für
den Nachtbetrieb kann das pulsweitenmodulierte Taktimpulssignal
für das
Schlusslicht auf 5 % abgesenkt werden. Dies hat zur Folge, dass
der von den Leuchtdioden 11 bis 13 emittierte
Lichtstrom nur noch 0,5 % bezogen auf den maximalen Lichtstrom für den Tagbetrieb des
Bremslichts ist. Der Lichtstrom der Leuchtdioden 11 bis 13 lässt sich
somit über
einen Bereich von 0,5 % bis 100 % regeln, obwohl das Tastverhältnis der pulsweitenmodulierten
Signale sich nur in einem Bereich von 5 % bis 100 % einstellen lassen. Über das Verhältnis der
Größen der
Widerstände 7 und 8 lassen
sich somit die Lichtströme
der Leuchtdioden 11 bis 13 für die einzelnen Lichtfunktionen
sehr einfach einstellen.
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Je
nach dem gewünschten
Einstellbereich ist es selbstverständlich möglich, den Einstellbereich der
Pulsweitenmodulation zu verändern.
Beispielsweise kann der Einstellbereich zwischen 10 % und 100 %
sein oder zwischen 1 % bzw. 2,5 % und 100 %. Gleichermaßen können die
Verhältnisse
der Größen der
Widerstände
geändert
werden. Das Verhältnis
kann beispielsweise nur 1:5 oder 1:20 sein.
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In
einem zweiten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis der
Größen der
Widerstände 8 und 7 1:5
und der Bereich, in dem das Tastverhältnis der pulsweitenmodulierten
Taktimpulssignale einstellbar ist 2,5 % bis 100 %.
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- 1
- Steuerungsvorrichtung
- 2
- Eingang
für das
Schlusslichtsignal
- S1
- Schlusslichtsignal
- 3
- Eingang
für das
Bremslichtsignal
- S2
- Bremslichtsignal
- 4
- Ausgang
für das
Steuersignal
- S3
- Steuersignal
- 5
- Diode
- 6
- Diode
- 7
- Widerstand
für die
Schlusslichtfunktion
- 8
- Widerstand
für die
Bremslichtfunktion
- 9
- Impulssignalgeber
für die
Schlusslichtfunktion
- 10
- Impulssignalgeber
für die
Bremslichtfunktion
- 11
- Leuchtdiode
- 12
- Leuchtdiode
- 13
- Leuchtdiode