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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugleuchtensystem.
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Im
Fokus der Kraftfahrzeugleuchten-Entwicklung stehen momentan auf
Leuchtdioden basierende Kraftfahrzeugleuchten. Anders als bei der
Verwendung von Glühlampen
ist dabei zur Erzeugung des gewünschten,
beispielsweise gesetzlich erforderlichen, Lichtstromes eine aufwändigere
Ansteuerung, insbesondere Energieversorgung der Lichtquellen erforderlich,
welche insbesondere auch auf den Typ der verwendeten Leuchtdiode
abzustimmen ist.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein ökonomisch herstellbares, insbesondere
auf einer Leuchtdiode basierendes Kraftfahrzeugleuchtensystem anzugeben,
durch das gesetzlich oder quasi-gesetzliche Vorgaben hinsichtlich
des abgegebenen Lichtstroms oder hinsichtlich mit dem abgegeben
Lichtstrom korrelierender Größen eingehalten werden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind den davon abhängigen Ansprüchen zu
entnehmen.
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Die
Erfindung basiert dabei auf dem Gedanken, dass zumindest ein – für eine Kraftfahrzeugleuchte,
insbesondere eine Lichtquelle, spezifischer – Steuerparameter in einer
der Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere der Lichtquelle, zugeordneten
Speichereinrichtung abgespeichert ist, und dass dieser Steuerparameter
durch eine – für die Kraftfahrzeugleuchte,
insbesondere die Lichtquelle, unspezifische – Steuereinrichtung ("universelle Steuereinrichtung") ausgelesen wird,
um die Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere die Lichtquelle, zur Erzielung
eines gewünschten
Lichtstroms geeignet anzusteuern.
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Ein
bevorzugtes Kraftfahrzeugleuchtensystem umfasst eine Kraftfahrzeugleuchte,
die zumindest eine Lichtquelle umfasst, eine Speichereinrichtung
zur Speicherung eines für
die Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere den Typ der Kraftfahrzeugleuchte
oder die Lichtquelle, spezifischen Steuerparameters und zumindest
eine Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung, die zur Steuerung
der Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere der Lichtquelle, in Abhängigkeit
von dem Steuerparameter eingerichtet ist. Eine Lichtquelle kann
dabei eine oder mehrere Leuchtdioden umfassen.
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Dadurch
wird erreicht, dass eine Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung
universell zur Ansteuerung verschiedener Kraftfahrzeugleuchten,
insbesondere Lichtquellen, oder verschiedener Kraftfahrzeugleuchtentypen,
insbesondere Lichtquellentypen, eingesetzt werden kann, und somit
aufgrund von Volumenvorteilen ökonomischer
hergestellt werden kann.
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Die
Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung kann dabei einen programmtechnisch
entsprechend eingerichteten Mikrocontroller, geeignete Schaltelemente,
geeignete Treibermodule, ein Pulsweitenmodulations-Modul und/oder
geeignete Speichermittel umfassen.
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Bei
einem Defekt der Lichtquelle ist es in der Zukunft, insbesondere
beim Einsatz von Leuchtdioden, in der Regel erforderlich, die Kraftfahrzeugleuchte,
insbesondere die Lichtquelle, durch eine Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere
Lichtquelle, anderen Typs, aus einer anderen Charge oder mit anderen
Betriebsparametern zu ersetzen. Diese Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere
Lichtquelle, anderen Typs ist beispielsweise gemäß eines anderen Steuerparameters
durch die Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung anzusteuern. Durch
die Erfindung ist dies einfach zu gewährleisten, da beispielsweise
bei einem Defekt der Lichtquelle diese oder die Kraftfahrzeugleuchte
einfach zusammen mit der zugehörigen Speichereinrichtung
und damit zusammen mit dem zugehörigen
Steuerparameter ausgetauscht werden kann.
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Ohne
aufwändigen
und teuren Austausch der Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung kann dann der neue,
für die
Austausch-Kraftfahrzeugleuchte
oder Austausch-Lichtquelle spezifische Steuerparameter durch die
bestehende Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung gelesen werden,
und basierend auf diesem Steuerparameter die Austausch-Kraftfahrzeugleuchte
oder Austausch-Lichtquelle geeignet angesteuert werden.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kraftfahrzeugleuchtensystem
mehrere Kraftfahrzeugleuchten umfasst, die jeweils eine Lichtquelle
enthalten. In einer Speichereinrichtung sind für die Typen der Kraftfahrzeugleuchten
spezifische Steuerparameter abgespeichert. Eine Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung
ist zur Steuerung der Kraftfahrzeugleuchten in Abhängigkeit
von den jeweiligen Steuerparametern eingerichtet.
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Die
folgenden Ausführungen
erleichtern einen Austausch einer Kraftfahrzeugleuchte oder einer Lichtquelle
in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugleuchtensystem:
- – Vorzugsweise
ist die Speichereinrichtung der Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere
der Lichtquelle, zugeordnet, beispielsweise indem sie derart mit
der Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere der Lichtquelle, verbunden
ist, dass sie mechanisch nicht zerstörungsfrei von dieser trennbar
ist.
- – Bevorzugt
ist vorgesehen, dass die Speichereinrichtung mit der Kraftfahrzeugleuchte,
insbesondere der Lichtquelle, oder den Kraftfahrzeugleuchten innerhalb
eines gemeinsamen ersten Gehäuses
angeordnet ist.
- – Alternativ
oder ergänzend
dazu ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Speichereinrichtung zusammen
mit der Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere der Lichtquelle, oder
den Kraftfahrzeugleuchten austauschbar ist, insbesondere durch den
Austausch des ersten Gehäuses.
- – Vorteilhafterweise
wird die Speichereinrichtung mittelbar oder unmittelbar durch die
Kraftfahrzeugleuchte getragen.
- – Ein
bevorzugtes Kraftfahrzeugleuchtensystem sieht eine insbesondere
austauschbare Trägereinrichtung
vor, durch welche die Speichereinrichtung und die Kraftfahrzeugleuchte
oder die Lichtquelle oder die Kraftfahrzeugleuchten mittelbar oder
unmittelbar getragen werden, und durch welche die Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung vorzugsweise
nicht getragen wird.
- – Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung ist die Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung
nicht in dem ersten Gehäuse
angeordnet.
- – Vorzugsweise
sind die Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung, die Speichereinrichtung und
die Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere die Lichtquelle, oder die
Kraftfahrzeugleuchten und gegebenenfalls das erste Gehäuse zusammen
in einem zweiten Gehäuse
angeordnet.
- – Besonders
bevorzugt ist die Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung unabhängig von
der Speichereinrichtung und/oder der Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere
der Lichtquelle, und gegebenenfalls dem ersten Gehäuse austauschbar.
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Vorzugsweise
wird oder werden durch die Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung nach deren Aktivierung
und/oder vor der Aktivierung der Kraftfahrzeugleuchte automatisch
der oder die Steuerparameter aus der Speichereinrichtung gelesen,
um zu gewährleisten,
dass immer der oder die zur aktuell verbauten Kraftfahrzeugleuchte
oder zu den aktuell verbauten Kraftfahrzeugleuchten gehörenden Steuerparameter
zur Steuerung verwendet wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Kraftfahrzeugleuchtensystem weist zumindest
eine weitere Kraftfahrzeugleuchte auf, die durch die Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung
angesteuert wird.
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Im
Rahmen der Erfindung liegt auch ein Kraftfahrzeug mit zumindest
zwei Kraftfahrzeugleuchtensystemen und mit einer Zentralsteuereinrichtung
zur Ansteuerung der Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung der
Kraftfahrzeugleuchtensysteme.
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Dadurch
kann Verkabelungsaufwand und Schaltungsaufwand reduziert werden.
Dies gilt insbesondere dann, wenn der Abstand zwischen Zentralsteuereinrichtung
und einer Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung größer ist
als der Abstand zwischen der Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung und
der zugeordneten Kraftfahrzeugleuchte, und/oder wenn der Abstand
zwischen Zentralsteuereinrichtung und einer Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung
größer ist
als der Abstand zwischen der Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung
und der Speichereinrichtung.
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Der
oben genannte Volumenvorteil ist insbesondere bei der Herstellung
eines Kraftfahrzeug-Sets erzielbar, das verschiedene Kraftfahrzeugtypen
umfasst, bei dem verschiedene Kraftfahrzeugtypen verschiedene Kraftfahrzeugleuchtentypen
enthalten, bei dem die Kraftfahrzeugleuchtensysteme verschiedener
Kraftfahrzeugtypen die gleiche Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung
enthalten, und bei dem in den Speichereinrichtungen der verschiedenen
Kraftfahrzeugleuchtentypen verschiedene Steuerparameter abgespeichert
sind, die jeweils dem entsprechenden Kraftfahrzeugleuchtentyp zugeordnet
sind.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, eine Kraftfahrzeugleuchte, die zumindest eine Leuchtdiode
umfasst, durch eine Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung anzusteuern,
die derart eingerichtet ist, dass die Leuchtdiode in einem aktiven
Zustand oder Ein-Zustand der Kraftfahrzeugleuchte im Sinne einer Pulsweitenmodulation
dimmbar ist, wobei das Tastverhältnis
im aktiven Zustand variiert wird.
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Die
Pulsweitenmodulation (PWM) ist eine Modulationsart, bei der eine
technische Größe (beispielsweise
die Stromstärke
oder die Spannung) zwischen zwei Werten wechselt. Dabei wird das
Tastverhältnis
bei konstanter Frequenz moduliert. Das Tastverhältnis (Tastgrad, duty cycle)
gibt beispielsweise das Verhältnis
der Länge
des eingeschalteten Zustands (Impulsdauer) zur Periodendauer an.
Liegt beispielsweise die Frequenz der Pulsweitenmodulation bei 200
Herz, so kann Leuchtphase (eingeschalteter Zustand) der Leuchtdiode
mit dem Auge nicht mehr von der Dunkelphase der Leuchtdiode unterschieden
werden. Es ergibt sich für
den menschlichen Betrachter ein gedimmter Zustand der Leuchtdiode,
wobei die Leuchtdiode umso heller erscheint je größer das
Tastverhältnis
ist. Je größer das
Tastverhältnis
ist, desto größer ist
auch der von der Leuchtdiode erzeugte Durchschnitts-Lichtstrom über mehrere
Impulsdauern.
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Dadurch
wird erreicht, dass durch ein geeignet variabel eingestelltes Tastverhältnis bei
Vermeidung von Blendeffekten über
längere
Zeiträume
mindestens ein gewünschter
(Durchschnitts-)Lichtstrom ausgegeben wird. Dabei können über ein
geeignetes Tastverhältnis
zeitliche Veränderungen
des durch die Leuchtdiode ausgegebenen Lichtstroms, beispielsweise
aufgrund eines Temperatureffektes, kompensiert werden.
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Vorzugsweise
wird das Tastverhältnis
derart variiert, dass die Leuchtdiode im aktiven Zustand der Kraftfahrzeugleuchte
im Wesentlichen einen konstanten Durchschnitts-Lichtstrom ausgibt,
wobei der Durchschnitts-Lichtstrom beispielsweise über fünf PWM-Impulsdauern
ermittelt wird.
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In
der Regel nimmt der durch eine Leuchtdiode erzeugte Lichtstrom mit
der Zeit aufgrund eines Temperatureffektes stark ab. So kann der
erzeugte Lichtstrom beispielsweise schon nach 3 Sekunden Leuchtdauer
um 30 Prozent abnehmen. Aufgrund von insbesondere gesetzlichen Vorgaben
ist aber beispielsweise auch nach 5 Sekunden noch ein vorgegebener
Mindest- Lichtstrom
zu erzeugen. Um dies bei geringem Stromversorgungs-Hardware-Aufwand zu gewährleisten,
wäre die
Leuchtdiode von Anfang an mit erhöhter elektrischer Leistung
zu versorgen. Dies würde
aber insbesondere unmittelbar nach dem Einschalten der Kraftfahrzeugleuchte
zu einem besonders hohen, weit über
dem vorgegebenen Mindest-Lichtstrom liegenden Lichtstrom führen, der
zur Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führen würde. Dies wird vorzugsweise
dadurch verhindert, dass das Tastverhältnis mit der Zeit erhöht wird.
Insbesondere wird das Tastverhältnis
derart variiert, dass die Leuchtdiode im aktiven Zustand der Kraftfahrzeugleuchte
im Wesentlichen einen konstanten Durchschnitts-Lichtstrom ausgibt,
wobei der Durchschnitts-Lichtstrom
beispielsweise über
fünf PWM-Impulsdauern
ermittelt wird. Der Begriff "im Wesentlichen
konstanter Durchschnitts-Lichtstrom" ist dabei weit auszulegen, da es ja
nur darauf ankommt den erzeugten Durchschnitts-Lichtstrom insbesondere unmittelbar
nach dem Einschalten der Kraftfahrzeugleuchte mittels der Pulsweitenmodulation
zu reduzieren, um eine Blendung zu vermeiden. Unmittelbar nach dem
Einschalten oder Aktiv-Schalten der Kraftfahrzeugleuchte ist dabei
das Tastverhältnis
vorzugsweise entsprechend dem vorgegebenen Mindest-Lichtstrom eingestellt.
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Besonders
bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kraftfahrzeugleuchte ein Fahrtrichtungsanzeiger ist,
wobei die Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung
derart eingerichtet ist, dass die Kraftfahrzeugleuchte zur Realisierung
der Fahrtrichtungsanzeige-Funktion abwechselnd aktiv und inaktiv
geschaltet wird, und dass das Tastverhältnis, insbesondere das Durchschnitts-Tastverhältnis, während des
ersten aktiven Zustandes kleiner ist als während des zweiten aktiven Zustandes.
Dabei kann das Tastverhältnis
während
eines aktiven Zustandes konstant oder variabel sein, insbesondere
während
eines aktiven Zustandes ebenfalls mit der Zeit zunehmen.
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Basis
dieser Weiterbildung ist die Erkenntnis, dass der genannte Temperatureffekt
bei für
die Fahrtrichtungsanzeige-Funktion erforderlichen Leuchtdioden besonders
ausgeprägt
sein kann, und dass die geschilderte Anfangs-Blendung bei einem ohnehin mit einer
ausgeprägten
Signalwirkung verbundenen Fahrtrichtungsanzeiger besonders unangenehm
ist.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass der Steuerparameter Informationen über das
anzuwendende Tastverhältnis,
insbesondere über
den zeitlichen Verlauf des Tastverhältnisses oder die Zuordnung
eines Tastverhältnisses
zu einer aktiven Periode umfasst und beispielsweise in Form einer
mathematischen Funktion samt entsprechender Parameter oder in Form
einer Tabelle in der Speichereinrichtung abgespeichert ist.
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Alternativ
oder ergänzend
zu dem zeitlichen Verlauf des Tastverhältnisses einer Pulsweitenmodulation
der Versorgungsspannung einer Leuchtdiode als Lichtquelle sind als
Steuerparameter in der Speichereinrichtung vorteilhafterweise eine,
mehrere oder alle der folgenden Informationen abgespeichert:
- – Welcher
Ausgang ist für
welche Funktion zuständig;
- – Sollspannung
der LED-(Reihen)Schaltung (jedes Ausgangs);
- – (arithmetische)
Mittelwerte des Stromes für
primäre,
sekundäre
und Tag-/Nacht-Funktionen
jedes Strompfades (Ausgangs);
- – untere
und obere Spannungsgrenzen für
Teil- und Total-Ausfalldiagnose jedes Ausgangs;
- – Vorgabe
zum Verhalten beim Ausfall eines Ausgangs (z. B. Abschalten anderer
Ausgänge,
Ersatzfunktionen, ...);
- – Temperaturverhalten
(z. B. Einschaltstrom);
- – Notlaufverhalten
beim Ausfall der Busverbindung.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme
auf die folgenden Figuren näher
erläutert:
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1 und 2 zeigen
ein vereinfachtes Prinzipschaltbild eines Kraftfahrzeugleuchtensystems.
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1 zeigt
ein Schweinwerfermodul SW eines Kraftfahrzeuges mit einem Fahrtrichtungsanzeigermodul
FRA als Kraftfahrzeugleuchte, das zumindest eine Leuchtdiode LED
als Lichtquelle umfasst. Das Fahrtrichtungsanzeigermodul FRA und
eine Speichereinrichtung SPE sind innerhalb eines austauschbaren
Gehäuses
G untergebracht. In der Speichereinrichtung SPE sind Informationen über den zeitlichen
Verlauf des oben erläuterten
Tastverhältnisses
für die
Pulsweitenmodulation abgespeichert, das dem Leuchtdiodentyp der
Leuchtdiode LED entspricht, das also an deren spezifischen Temperatureffekt
angepasst ist.
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Über eine
dezentrale im Gehäuse
des Scheinwerfermoduls SW angeordnete Kraftfahrzeugleuchten-Steuereinrichtung
(Steuereinrichtung) STE wird die Leuchtdiode mit Spannung einer
Spannungsbereitstellungsvorrichtung DC versorgt. Die von der Spannungsbereitstellungsvorrichtung
DC bereitgestellte Spannung wird durch die Steuereinrichtung STE,
die auch entsprechend eingerichtete Treibermodule, Prozessormodule
oder Schaltmodule umfassen kann, in eine pulsweitenmodulierte periodisch
aktive und inaktive Spannung umgesetzt. Das aktuelle anzuwendende
Tastverhältnis
wird dabei durch die Steuereinrichtung STE aus der Speichereinrichtung
SPE ausgelesen, beispielsweise bei Fahrtantritt, bei Motorstart,
zu Beginn jeder Inbetriebnahme des Fahrtrichtungsanzeigermoduls
FRA oder zu Beginn jedes Blinkimpulses. Die dezentrale Steuereinrichtung
STE ist dabei separat von dem Fahrtrichtungsanzeigermodul FRA aus
dem Gehäuse
des Schweinwerfermoduls SW entnehmbar oder von dem Schweinwerfermodul
SW lösbar.
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Ergänzend oder
alternativ zum Fahrtrichtungsanzeigermodul FRA können durch die dezentrale Steuereinrichtung
STE oder weitere Steuereinrichtungen weitere Kraftfahrzeugleuchten,
wie beispielsweise ein Standlicht POS, denen ebenfalls jeweils eine
Speichereinrichtung mit entsprechenden Steuerparametern zugeordnet
ist, angesteuert bzw. mit Spannung versorgt werden.
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Die
dezentrale Steuereinrichtung STE kann über eine zentrale Steuereinrichtung
ZSTE angesteuert werden, um beispielsweise über einen eingeschalteten bzw.
ausgeschalteten Fahrtrichtungsanzeiger informiert zu werden.
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Im
Rahmen der Erfindung liegen selbstverständlich weitere Ausführungsvarianten
der dezentralen Steuereinrichtung STE und der zentralen Steuereinrichtung
ZSTE. So können
beide Einrichtung zu einer zusammengefasst sein oder verteilt auf
mehrere Steuereinrichtungen, Treibermodule oder Schaltmittel realisiert
sein.
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2 zeigt
eine zur Ausführung
gemäß 1 alternative
Variante. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in beiden Figuren entsprechende
Komponenten. Bei dieser Ausführungsvariante
ist nun die Spannungsbereitstellungsvorrichtung DC ein Teil der Steuereinrichtung
STE oder umgekehrt. Das Scheinwerfermodul SW enthält nun wieder
mehrere Kraftfahrzeugleuchten FRA, POS. Den Kraftfahrzeugleuchten
ist nun zusammen eine Speichereinrichtung SPE zur Speicherung von – für die Kraftfahrzeugleuchten
spezifischen – Steuerparametern
zugeordnet. Die Kraftfahrzeugleuchten FRA, POS sind zusammen mit
der Speichereinrichtung SPE in oder an einem gemeinsamen, aus dem
Scheinwerfermodul SW austauschbaren Gehäuse G untergebracht.