DE102007044936A1

DE102007044936A1 - Fahrzeuglichtanlage

Info

Publication number: DE102007044936A1
Application number: DE200710044936
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. Pohl; Robert Tschofen; Gernot Zimmermann
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: DE102007044936B4; WO2009040275A2; WO2009040275A3

Abstract

Fahrzeuglichtanlage mit einem Leuchtmittel zur Ausleuchtung, Beleuchtung oder Signalisierung, dessen abgestrahltes Licht in Lichtstärke, spektraler Zusammensetzung oder beidem, ausgehend von einem Ausgangswert, veränderbar und auf den Ausgangswert wieder rückführbar ist innerhalb derart kurzer Zeitdauern, dass das menschliche Auge keine Helligkeitsschwankungen beziehungsweise Farbschwankungen wahrnimmt, und einer mit dem Leuchtmittel gekoppelten Schalteinheit, die innerhalb der kurzen Zeitdauern das Leuchtmittel abhängig von einem kodierten Signal in Lichtstärke, spektraler Zusammensetzung oder beidem, ausgehend von einem Ausgangswert, verändert und auf den Ausgangswert wieder zurückführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtanlage für ein Fahrzeug.
Mit Lichtanlagen ausgestattete Fahrzeuge sind zum Beispiel Personenkraftfahrezeuge, Krafträder, Lastkraftwägen, Baumaschinen, Wasserfahrzeuge oder Schienenfahrzeuge. Dabei kann die Lichtanlage zu mehreren Zwecken dienen wie etwa zur Ausleuchtung der näheren Fahrzeugumgebung (z. B. Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, Rückfahrlicht etc.), zur Beleuchtung des Fahrzeugs (z. B. Rücklicht, Standlicht, Tagfahrlicht, Begrenzungslicht, Nebelschlusslicht etc.) und zur Signalisierung an andere Verkehrsteilnehmer (z. B. Bremslicht, Fahrtrichtungsanzeige, Warnblinklicht etc.).
In modernen Kraftfahrzeugen sind Licht emittierende Dioden (LED), kurz auch Leuchtdioden genannt, ein wichtiger Bestandteil der Lichtanlage. Neben der sehr langen Lebensdauer, dem hohen Wirkungsgrad und der geringen Störanfälligkeit insbesondere auch aufgrund der Verwendung einer großen Anzahl einzelner Leuchtdioden (typischerweise etwa 50 bis 100), die zusammengefasst zum Beispiel eine Scheinwerfereinheit bilden, lassen Leuchtdioden dem Konstrukteur deutlich mehr Gestaltungsfreiheit beim Einbau in das Fahrzeug. Darüber hinaus zeichnen sich Leuchtdioden durch sehr kurze Ein- und Ausschaltzeitdauern aus.
Neben den oben beschriebenen Funktionen der Ausleuchtung, Beleuchtung und Signalisierung hat die Fahrzeuglichtanlage bislang aber keine weitere Funktion. Andere Funktionen im Fahrzeug wie beispielsweise die Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation (z. B. Garagentoröffner, Zugangsberechtigung, Maut, Navigation, Fahrzeugidentifikation) werden entweder durch nicht-optische Schnittstellen (z. B. Funkschnittstelle) oder durch separate optische Schnittstellen (z. B. Infrarotschnittstelle) realisiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtanlage anzugeben, die auch zu Steuerungs- und Kommunikationszwecken einsetzbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lichtanlage gemäß Anspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Fahrzeuglichtanlage mit einem Leuchtmittel zur Ausleuchtung, Beleuchtung oder Signalisierung, dessen abgestrahltes Licht in Lichtstärke, spektraler Zusammensetzung oder beidem ausgehend von einem Ausgangswert veränderbar und auf den Ausgangswert wieder rückführbar ist und zwar innerhalb derart kurzer Zeitdauern, dass das menschliche Auge keine Helligkeitsschwankungen beziehungsweise Farbschwankungen wahrnimmt. Weiterhin ist eine mit dem Leuchtmittel gekoppelte Schalteinheit vorgesehen, die innerhalb der kurzen Zeitdauern das Leuchtmittel abhängig von einem kodierten Signal in Lichtstärke, spektraler Zusammensetzung oder beidem ausgehend von dem Ausgangswert verändert und auf den Ausgangswert wieder zurückführt
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, die Lichtanlage eines Fahrzeugs über die eingangs beschriebenen, bekannten Funktionen hinaus zur Steuerung externer Einheiten oder zur Kommunikation mit Infrastruktur oder anderen Fahrzeugen zu verwenden. Die Kommunikations- und Steuersignale haben dabei im Vergleich zur üblichen Beleuchtung, Ausleuchtung und Signalisierung deutlich kürzere Schaltdauern, wodurch diese nicht nur schnell, sondern auch in der Weise übertragen werden können, dass keine für das menschliche Auge wahrnehmbare Helligkeits- oder Farbschwankungen entstehen und dem entsprechend die gesetzlich vorgeschriebene, ursprüngliche Funktion der Lichtanlage des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu tert, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:
1 in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtanlage;
2 in einem Diagramm den Lichtstärkeverlauf eines eingeschalteten Leuchtmittels mit kodierten Austastimpulsen;
3 in einem Diagramm den Lichtstärkeverlauf eines ausgeschalteten Leuchtmittels mit kodierten Eintastimpulsen;
4 in einem Diagramm den Verlauf der spektralen Bandbreite eines eingeschalteten Leuchtmittels mit kodierten Austastimpulsen unterschiedlicher Dauer;
5 in einem Diagramm den Verlauf der spektralen Bandbreite eines eingeschalteten Leuchtmittels mit kodierten Austastimpulsen unterschiedlicher Bandbreite;
6 in einem Diagramm den Lichtstärkeverlauf eines eingeschalteten, nicht auf voller Leistung betriebenen Leuchtmittels mit kodierten Austastimpulsen und Eintastimpulsen; und
7 in einem Blockschaltbild ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtanlage.
1 zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel einer Lichtanlage, die ein Leuchtmittel 1 und eine Schalteinheit 2 mit zwei Signaleingängen 3, 4 sowie einem Signalausgang 5 aufweist. Beim Ausführungsbeispiel besteht das Leuchtmittel 1 aus mehreren Leuchtdioden 6, die auch als Licht emittierende Dioden oder LEDs bekannt sind. Es kann jedoch auch jedes andere Leuchtmittel verwendet werden, das die für die jeweilige Anwendung erforderliche Leuchtstärke erzeugt und Ein- und Ausschaltdauern erlaubt, die von einem Betrachter bei eingeschaltetem Leuchtmittel nicht als Helligkeitsschwankungen und bei ausgeschaltetem Leuchtmittel nicht als Lichtsignal wahrgenommen werden. Darüber hinaus können auch Leuchtmittel zur Anwendung kommen, bei denen kurzzeitig die spektrale Zusammensetzung verändert werden kann derart, dass diese vom menschlichen Auge nicht als Farbänderung wahrgenommen werden können.
Die oben genannten Leuchtdioden, wie sie auch bereits heute in modernen Lichtanlagen von Fahrzeugen Verwendung finden, erlauben sowohl sehr kurze Ein- und Ausschaltdauern als auch Änderungen in der spektralen Zusammensetzung. Bei Verwendung von Leuchtdioden mit unterschiedlichen Farben lässt sich die spektrale Zusammensetzung des abgestrahlten Lichts durch selektive Ansteuerung unterschiedlich farbiger Leuchtdioden verändern. Daneben ist es auch möglich, die unterschiedlich farbigen Leuchtdioden einzelnen zu kodieren, so dass eine mehrkanalige Übertragung ermöglicht wird. Dabei kann je nach Anwendungsfall und zu erzielender Reichweite des erzeugten Lichts eine einzelne Leuchtdiode aus einem Array von Leuchtdioden angesteuert werden oder mehrere oder alle Leuchtdioden eines Leuchtmittels. Auch ist es möglich, mehr als ein Leuchtmittel, zum Beispiel mehrere Scheinwerfer, Rückleuchten, Begrenzungsleuchten etc. gleichzeitig mit entsprechenden Steuersignalen anzusteuern, so dass ein kodiertes Nachrichtenübertragungssignal in mehr als eine Richtung vom Fahrzeug weg abgestrahlt wird. Zwischen 25 und 100 Leuchtdioden, bedarfsweise mit Einzelreflektoren, sind dabei zum Beispiel in einer einzigen Heckleuchte, einem einzigen Tagfahrlicht oder einem einzigen Richtungsanzeiger vereint.
Bei der Lichtanlage gemäß 1 werden der Steuereinheit 2 über den Signaleingang 3 erste Steuersignale und über den Signaleingang 4 zweite Steuersignale zugeführt. Die ersten Steuersignale sind dabei zur Steuerung der konventionellen Funktionen der Lichtanlage bestimmt. Handelt es sich zum Bei spiel um einen Scheinwerfer oder ein Rücklicht, ist das erste Steuersignal typischerweise über längere Zeitdauern konstant, und wird beispielsweise vom Fahrer des Fahrzeugs ausgelöst. Handelt es sich zum Beispiel um einen Fahrtrichtungsanzeiger oder ein Warnblinklicht, dann umfasst das erste Steuersignal ein alternierendes Ein- und Ausschalten des Blinksignals mit einer niedrigen, vom Betrachter sicher wahrnehmbaren Frequenz. In Europa ist gelbes Licht für den Fahrtrichtungsanzeiger vorgeschrieben. Beim Einschalten blinkt dieser beispielsweise auf der jeweiligen Seite phasengleich mit einer Frequenz von 1,5 Hz ± 0,5 Hz (= 90 Impulse ± 30 Impulse pro Minute). Das Tastverhältnis beträgt dabei typischerweise 1. Dies bedeutet, dass die Einschaltdauer beziehungsweise die Ausschaltdauer eines solchen Signals typischerweise in der Größenordnung von ≥ 250 ms liegt.
Die der Steuereinheit 2 zugeführten zweiten Steuersignale weisen demgegenüber Einschaltdauern beziehungsweise Ausschaltdauern auf, die derart gering sind, dass sie nicht als Helligkeitsschwankungen wahrnehmbar sind. Bei üblichen, zu Ausleuchtungs-, Beleuchtungs- und Signalisierungszwecken eingesetzten Leuchtdioden können auf Grund ihrer hohen Ein- und Ausschaltgeschwindigkeiten die Einschaltdauern beziehungsweise Ausschaltdauern auf beispielsweise bis zu 0,005 μs herab reichen. Bei den nachfolgenden Beispielen weisen die zweiten Steuersignale Ein- und Ausschaltdauern auf, die deutlich geringer sind als 10 ms und damit unterhalb der Wahrnehmungsschwelle des menschlichen Auges liegen.
Handelt es sich also beispielsweise um das Fahrlicht, dann sind im konventionellen Betrieb zwei, in der Regel über längere Zeitdauern im Bereich von Minuten bis Stunden konstante Betriebszustände möglich, nämlich entweder eingeschaltet, d. h. Licht abstrahlend, oder ausgeschaltet, d. h. kein Licht abstrahlend. Der jeweilige Betriebszustand wird durch einen entsprechenden Logikpegel des Eingangssignals am Eingangs 3 eingestellt.
Ist es beispielsweise erwünscht, über das Leuchtmittel 1 ein kodiertes Signal auszusenden, so werden der Schalteinheit 2 über den Eingang 4 entsprechend kodierte Steuersignale zur Verfügung gestellt. Das Leuchtmittel 1 wird im Falle, dass es über den Eingang 3 dauerhaft eingeschaltet ist, für kurze Zeitdauern entsprechend der kodierten Abfolge des Steuersignals am Eingang 4 ausgeschaltet, wodurch sich Austastimpulse im Lichtsignal ergeben (vgl. 2). Die beiden Steuersignale werden zu diesem Zweck in der Schalteinheit 2 durch eine Verknüpfungslogik 7 entsprechend miteinander verknüpft und einem ausreichend schnellen steuerbaren Schalter 8 zugeführt, der das Leuchtmittel 1 überwiegend auf eine Versorgungsspannung 9 aufschaltet und lediglich während der Austastimpulse abschaltet. An einem Ausgang 5 der Schalteinheit 2 steht die entsprechend modulierte Spannung zur Versorgung des Leuchtmittels 2 bereit.
Ist durch ein Signal am Eingang 3 das Leuchtmittel 1 abgeschaltet, d. h. wird es nicht für zu Ausleuchtungs-, Beleuchtungs- und Signalisierungszwecke verwendet, aber über dieses Leuchtmittel 1 ein kodiertes Signal ausgesendet werden soll, werden der Schalteinheit 2 über den Eingang 4 Steuersignale zugeführt, die das ansonsten ausgeschaltete Leuchtmittel 1 für kurze Zeitdauern in entsprechend kodierter Abfolge einschalten, wodurch sich Eintastimpulse ergeben (vgl. 3). Die beiden Steuersignale werden zu diesem Zweck in der Schalteinheit 2 durch eine Verknüpfungslogik 7 wiederum entsprechend verknüpft und dem steuerbaren Schalter 8 zugeführt.
Die 2 und 3 zeigen beispielhaft Verläufe der Lichtstärke I_v des Leuchtmittels 1 aus 1 für die oben beschriebenen Fälle. Dabei ist jeweils an der Abszisse die Zeit t aufgetragen und an der Ordinate die Lichtstärke. In den 2 und 3 sind die Schaltzustände beziehungsweise die Ein- und Ausschaltflanken des über das Leuchtmittel 2 abgestrahlten Lichts idealisiert mit steilen Flanken dargestellt. Dabei sind auch andere geeignete Verläufe denkbar, die auch von einer gewissen Trägheit im Ein- und Ausschaltverlauf des Leuchtmittels bei zum Beispiel extrem kurzen Schaltzeiten oder von einer entsprechenden Ausformung des Schaltsignals herrühren können. Wichtig ist dabei nur, dass eine Empfangseinheit zur Dekodierung der ausgesandten Informationssignale dazu in der Lage ist, die Übergänge zwischen eingeschaltetem und ausgeschaltetem Zustand des Leuchtmittels 2 zuverlässig dekodieren zu können.
2 zeigt beispielhaft den Verlauf der abgestrahlten Lichtstärke I_v des Leuchtmittels 2 für den Fall, dass ein Leuchtmittel einer Lichtanlage über einen vergleichsweise langen Zeitraum eingeschaltet ist und die gewünschte Informationsübertragung zu einem (nicht dargestellten Empfänger) durch eine kodierte Abfolge von Austastimpulsen kurzer Zeitdauer erfolgt. Eine solche Abfolge von Abschaltungen des Lichts kann zum Beispiel eine durch Pulscodemodulation (PCM) kodierte Information sein, wobei in 2 vier kurze Austastimpulse unterschiedlicher Dauer in einem ansonsten relativ lange eingeschalteten Lichtsignal dargestellt sind. Dabei können die Austastsignale für sich oder als Paket mehrfach gesendet werden, um einen zuverlässigen Empfang und eine entsprechende Dekodierung auf der Empfängerseite sicherzustellen. Eine korrekte Übertragung eines Informationssignals könnte zum Beispiel dann gestört werden, wenn die Abstrahlcharakteristik des Leuchtmittels nicht ausreichend genau auf den Empfänger ausgerichtet ist oder wenn während der Übertragung eines aus Austastimpulsen bestehenden Informationspakets das vom Leuchtmittel ausgesandte Lichtsignal auf Grund eines entsprechenden Steuersignals am Eingang 3 der Schalteinheit 2 ausgeschaltet würde. Bei der Darstellung gemäß 2 ist zu beachten, dass die Zeitdauern der Austastimpulse gegenüber den Zeitdauern des Lichtsignals nicht maßstabsgetreu, sondern stark vergrößert dargestellt sind, um das Grundprinzip zu erläutern.
3 zeigt beispielhaft den Verlauf der abgestrahlten Lichtstärke I_v über der Zeit für den Fall, dass dieses über einen relativ langen Zeitraum ausgeschaltet ist und die er wünschte Informationsübertragung durch kodierte Abfolgen von Eintastimpulsen kurzer Zeitdauer erfolgt. Ein solche Folge von Eintastimpulsen kann zum Beispiel durch Pulsdauermodulation aus dem am Eingang 4 anliegenden Signalhervorgehen. Auch hier können die Eintastsignale für sich oder als Paket aus den oben genannten Gründen mehrfach gesendet werden
In beiden Fällen, d. h. bei sowohl über Eingang 3 relativ lange ein- als auch ausgeschaltetem Leuchtmittel, kann bei einer entsprechend ausgebildeten Schalteinheit 2 eine bidirektionale Kommunikation mit einer fahrzeugexternen Sende-Empfangseinheit durchgeführt werden, um so beispielsweise Quittierungen für erfolgreich übertragene Informationen zu erhalten, wobei diese Informationen zum Beispiel auch Steuerbefehle (z. B. Öffnen einer Garagentür) und Fahrzeugdaten (z. B. Kennzeichen, Fahrgestellnummer, Geschwindigkeit etc.) umfassen können. Dabei kann der Aufbau des Rückkanals beispielsweise auch über ein Infrarotsignal oder eine Funkstrecke erfolgen, ist also nicht an die Übertragung von insbesondere gepulsten Lichtsignalen im selben Spektralbereich gebunden.
Im Falle des über einen relativ langen Zeitraum eingeschalteten Lichtmittels kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen werden, an Stelle von sehr kurzen Ausschaltvorgängen die spektrale Zusammensetzung des abgestrahlten Lichts zu verändern und zwar in derart kurzen Zeitdauern, dass dies vom menschlichen Auge nicht als Farbänderung wahrgenommen wird. Dies setzt voraus, dass das eingesetzte Leuchtmittel eine "Farbmodulation", d. h. eine Änderung des Lichtspektrums des ausgesandten Lichts ermöglicht. Dies ist zum Beispiel der Fall bei farbsteuerbaren Leuchtdioden, wie sie heute in modernen Lichtanlagen von Fahrzeugen bereits eingesetzt werden. Oder es werden beispielsweise mehrere unterschiedliche farbige Leuchtdioden eingesetzt, die gruppenweise je nach Farbe ein- oder ausgeschaltet werden.
Handelt es sich zum Beispiel um das Leuchtmittel eines Scheinwerfers zur Vorfeldausleuchtung eines Fahrzeugs, wird dieses typischerweise Licht abstrahlen mit über einen weiten Spektralbereich gleichmäßig verteilten Anteilen, was gemeinhin als weißes Licht bezeichnet wird. Eine Möglichkeit der Farbmodulation, d. h. gezieltes Ändern der spektralen Zusammensetzung dieses Lichts durch entsprechende Steuersignale am Eingang 4 der Schalteinheit 2 besteht nun darin, die spektrale Bandbreite des vom Leuchtmittel 2 abgestrahlten Lichtsignals für kurze Zeitdauern zu verändern, zum Beispiel auf einen bestimmten Spektralbereich einzuschränken, und diese Änderung beispielsweise in einem externen Empfänger auszuwerten.
Ein beispielhafter Spektralverlauf, d. h. die spektrale Bandbreite B_S des ausgesandten Lichts über der Zeit t ist in 4 dargestellt, wobei der Einfachheit halber bei den Beispielen von drei Grundfarben wie etwa Rot, Grün und Blau ausgegangen wird. Wie zu ersehen ist, können im einfachsten Fall die Austastimpulse der Lichtstärke gemäß 2 durch eine spektrale Änderung des abgestrahlten Lichts gleicher Dauer ersetzt werden. Dazu wird das abgestrahlte Licht jeweils für alle Austastimpulse gleich auf eine oder zwei der Farben eingeschränkt, was eine entsprechende Beschränkung der spektralen Bandbreite B_S zur Folge hat.
Die Kodierung kann aber auch – wie in 5 gezeigt – über eine Kombination aus unterschiedlichen spektralen Veränderungen und/oder Zeitdauern erfolgen. Dies ist in 5 beispielhaft durch die impulsartigen, unterschiedlich ausgeprägten spektralen Veränderungen a und b dargestellt, wobei in 5 an der Abszisse wiederum die Zeit t und an der Ordinate die spektrale Bandbreite B_S des ausgesandten Lichtsignals aufgetragen ist. Dabei ist die in 5 mit a bezeichnete spektrale Veränderung des abgestrahlten Lichts eine Änderung auf eine kleinere Bandbreite (z. B. nur eine von drei Farben) bei größerer Dauer, während die mit b bezeichnete spektrale Veränderung beispielsweise eine größere Bandbreite (z. B. nur zwei von drei Farben) jedoch bei kleinerer Dauer betrifft. Neben den in 5 beispielhaft dargestellten Verläufen der Bandbreiteänderungen des ausgesandten Lichts sind auch alle anderen zeitlichen und spektralen Verläufe, zum Beispiel sinusförmige Verläufe mittels kontinuierlich additiver Farbmischung möglich.
Eine weitere Möglichkeit zur Übertragung von kodierter Information bei eingeschaltetem Leuchtmittel stellt die Amplitudenmodulation der Lichtstärke dar, wobei deren Zeitdauer bzw. Modulationsgrad wiederum unterhalb der Wahrnehmungsschwelle des menschlichen Auges liegt. Ein Beispiel hierfür ist in 6 dargestellt. Die Abszisse des in 6 gezeigten Diagramms bezieht sich auf die Zeit t und die Ordinate auf die Lichtstärke I_v (Amplitude) des abgestrahlten Lichts. Eine Amplitudenmodulation des Lichtsignals kann dabei, wie – in 6 durch zwei Tastimpulse c und d dargestellt – nicht nur unter dem Langzeitwert der Lichtstärke I_v liegen (Austastimpuls c), sondern auch darüber (Eintastimpuls d). So werden beispielsweise in neueren Fahrzeugen das Rücklicht und das Bremslicht durch die selben Leuchtmittel realisiert, wobei im Rücklichtbetrieb das Leuchtmittel bei verringerter Leistung und somit mit geringerer Leuchtstärke betrieben wird. Im Rücklichtbetrieb ist dann zum Beispiel eine Amplitudenmodulation zu höheren und niedrigeren Lichtstärken hin möglich. Neben den in 6 beispielhaft dargestellten rechteckförmigen Verläufen der Amplitudenänderung des ausgesandten Lichtsignals sind auch alle anderen zeitlichen Verläufe wie zum Beispiel sinusförmige oder gaußkurvenförmige Verläufe denkbar.
Der Begriff Information im obigen Zusammenhang beinhaltet auch zum Beispiel Befehle, Statusinformationen, Identifikationsinformationen etc., die an einen fahrzeugexternen stationären oder mobilen Empfänger übertragen werden. Ein Beispiel für einen solchen Befehl ist die Ansteuerung einer zugehörigen fahrzeugexternen Empfängereinheit, die dann beispielsweise das Öffnen eines Garagentores ausführt. Das Auslösen der Befehlsaussendung kann bei der Anfahrt, also beispielsweise bei der Annäherung an das Garagentor durch Betätigen eines im Fahrzeug angebrachten Drucktasters erfolgen. Weitergehende Nutzungsmöglichkeiten umfassen die Steuerung von Funktionen beispielsweise in einem „vernetzten Haus". Eine entsprechend ausgestattete Empfangseinheit kann dabei als Reaktion auf übersandte Befehle die Beleuchtungsanlage außerhalb oder innerhalb des Hauses aktivieren, die Alarmanlage deaktivieren oder die Heizung in den Betriebszustand „anwesend" versetzen. Wenn das Auto mit einer Insassenerkennung ausgestattet ist, kann es so das Abreisen der ganzen Familie melden und dementsprechend die Heizung und ggf. weitere Einrichtungen in den Sparmodus bringen, oder zumindest – wie von PKW bekannt – eine "comming home" oder "leaving home" Funktion aktiviern (wie zum Beispiel: das Licht schaltet sich erst nach 10 Minuten aus, ein Zufallsgenerator für das Innenlicht wird aktiviert und so weiter).
Entsprechend können auch bei der Abfahrt entsprechende Steuersignale übermittelt werden, die beispielsweise ein Schließen des Tores zur Folge haben, die Alarmanlage aktivieren oder die Heizung in den Betriebszustand „abwesend" versetzen. Dabei kann ein Befehl nicht nur über ein Leuchtmittel einer Leuchteinheit im Fahrzeug ausgegeben werden, sondern (gleichzeitig) auch über Leuchtmittel, die Bestandteil unterschiedlicher Leuchteinheiten sein können. So können insbesondere bei der Abfahrt auch das Rücklicht oder andere rückseitig vorhandene Leuchteinheiten (Rückfahrscheinwerfer, Kennzeichenbeleuchtung, Begrenzungsleuchten, Blinker usw.) genutzt werden, um eine zuverlässige Lichtabstrahlung in Richtung des Empfängers zu erzielen.
Sofern die Information nicht über eine Farbänderung übertragen werden soll, ist es unerheblich, ob es sich bei der verwendeten Lichtquelle zum Beispiel um eine einfarbige Lichtquelle, wie zum Beispiel ein nur rot strahlendes Rücklicht handelt. Die beschriebenen Verfahren des Ein- beziehungsweise Ausschaltens mit kurzer Dauer zur Informationsübertragung o der durch Amplitudenmodulation sind auch in diesem Fall anwendbar. Auch eine Frequenzmodulation mit beispielsweise Tastimpulsen gleicher Dauer, aber unterschiedlichen Abständen zueinander ist möglich. Bei geeigneten Leuchtmittel, die über einen weiten Spektralbereich des Lichtes arbeiten, ist zudem auch eine "Farbmodulation", d. h. eine Änderung des abgestrahlten Spektralbereiches des Lichts möglich.
Zu übertragende Informationen sind wiederum beispielsweise Identifikationsdaten des Fahrzeugs, Zustandsdaten des Fahrzeuges, Fahrziele usw. als Bestandteil einer unidirektionalen oder bidirektionalen Nachrichtenübertragung zwischen dem Fahrzeug und anderen stationären oder mobilen Empfangseinheiten. Im Falle einer mobilen Empfangseinheit kann diese zum Beispiel in einem anderen Fahrzeug angeordnet sein, so dass ein Fahrzeug an vorausfahrende oder hinterherfahrende Fahrzeuge Informationen zumindest senden und ggf. auch von diesen empfangen kann. Solche Informationen können zum Beispiel die aktuelle Geschwindigkeit, den Abstand zueinander oder die Einleitung eines Bremsvorgangs umfassen.
Insbesondere die Informationen betreffend die Einleitung eines Bremsvorgangs, zum Beispiel gesendet über die Rückleuchten eines vorausfahrenden Fahrzeugs an das nachfolgende Fahrzeug, kann dazu genutzt werden, um die Reaktionszeit auf den Bremsvorgang des vorausfahrenden Fahrzeugs zu verringern. Eine entsprechende Verarbeitungslogik vorausgesetzt, kann aus anderen Informationen, wie zum Beispiel Abstand und Geschwindigkeit automatisch abgeleitet werden, ob aus Sicherheitsgründen ein Bremsvorgang des hinterherfahrenden Fahrzeugs eingeleitet werden sollte, bevor dessen Fahrer überhaupt auf das Aufleuchten der Bremsleuchten des vorausfahrenden Fahrzeugs reagieren kann. Die durchschnittliche Reaktionszeit von Personen auf Lichtsignale ist von vielen Faktoren, wie zum Beispiel Ermüdung oder einem überraschendem Auftreten des Lichtsignals abhängig, und liegt in der Größenordnung von mehreren 100 ms.
Weiterhin ist es auch möglich, Informationen auszugeben über Leuchtmittel, die zu einer oder mehreren Leuchteinheiten gehören, die alternierend ein- und ausgeschaltet werden, wie dies zum Beispiel bei Fahrtrichtungsanzeigern oder Warnblinklichtern der Fall ist. Hier liegt der Fall vor, dass das Leuchtmittel zum Einen mit verhältnismäßig langen Schaltdauern (> 250 msec) ein- und ausgeschaltet wird und zum Anderen mit gegenüber diesen relativ langen Zeitdauern kurzen Zeitdauern (< 10 ms) aus- bzw. eingetastet wird für kodierte Informationssignale, so dass die Tastimpulse ggf. auf das Ein-Ausschalten synchronisiert werden.
Im Hinblick auf die oben näher bezeichneten weiteren Möglichkeiten der Kodierung (Modulation) kann die Fahrzeuglichtanlage aus 1 entsprechend modifiziert werden. Ein Beispiel für eine derart modifizierte Fahrzeuglichtanlage ist in 7 gezeigt. Anstelle eines einzigen Schalters 8 sind drei steuerbare Schalter 8a, 8b und 8c vorgesehen, die bei entsprechenden Steuersignalen jeweils eine von an Ausgängen 5a, 5b, 5c angeschlossenen drei Gruppen von Dioden 6a, 6b und 6c jeweils auf die Spannungsquelle 9 aufschalten. Die Steuersignale für die steuerbaren Schalter 8a, 8b und 8c werden wiederum durch die Verknüpfungslogik 7 aus den Signalen an den Eingängen 3 und 4 gewonnen.
Mit der in 7 gezeigten Fahrzeuglichtanlage sind unter anderem Amplitudenmodulation, Farbmodulation oder mehrkanalige Aussendungen möglich. Im Falle der Amplitudenmodulation sind sämtliche Leuchtdioden 6a, 6b, 6c von gleicher Farbe, wobei zur Erzeugung beispielsweise von vier unterschiedlichen Amplitudenwerten (Lichtstärken) keine, eine, zwei oder alle drei Gruppen gleichzeitig angesteuert werden. Somit wird als Reaktion auf Signale am Eingang 4 eine vierstufige Amplitudenmodulation des ausgestrahlten Lichts durchgeführt. Im Falle der Farbmodulation werden die Leuchtdioden 6a, 6b, 6c gruppenweise mit unterschiedlichen Farben ausgeführt, zum Beispiel eine Gruppe in der Farbe Rot, die zweite in der Farbe Grün und die dritte in der Farbe Blau. Durch Ansteuern nur einer Gruppe oder zwei Gruppen anstelle aller drei Gruppen wird das Spektrum des ansonsten weißes Lichts, das hervorgeht aus der additiven Mischung von rotem, grünem und blauem Licht, in seiner spektralen Zusammensetzung (Farbe) verändert, also eine Farbmodulation erzielt. Hierbei ist auch eine farbspezifische mehrkanalige Übertragung möglich, indem beispielsweise für jede der Farben Rot, Grün und Blau jeweils eine von den jeweils anderen Farben gesonderte, unabhängige Ansteuerung der zugehörigen Leuchtdioden erfolgt beispielsweise auf Basis der Modulationsarten, wie sie oben mit Bezug auf die 2 bis 4 bereits erläutert wurden. Ein zugehöriger mobiler oder stationärer Empfänger kann dann selbstredend auch die empfangenen Signale nach diesen drei Farben unterscheiden und als drei getrennte Informationskanäle weiterbearbeiten.
Abschließend sei noch bemerkt, dass anstelle von Schaltern 8, 8a, 8b, 8c auch solche Steuerelemente verwendet werden können, die insbesondere nicht nur einen Schaltbetrieb erlauben, sondern auch eine kontinuierliche Einstellung des dem Leuchtmittel zufließenden Stromes erlauben wie zum Beispiel Transistoren. Darüber hinaus ist es auch möglich die erfindungsgemäße Fahrzeuglichtanlage zur Kommunikation mit entsprechenden Beleuchtungseinrichtungen (zum Beispiel Leuchtdioden) an einem Haus bidirektional einzusetzen. Neben ihrer eigentlichen Beleuchtungsfunktion könnten diese Beleuchtungseinrichtungen dann auch als Sender wirken, um Informationen an das Fahrzeug so senden, sofern dort ein entsprechender Empfänger vorhanden ist.

1: Leuchtmittel
2: Schalteinheit
3: Signaleingang
4: Signaleingang
5: Signalausgang
5a: Signalausgang
5b: Signalausgang
5c: Signalausgang
6: Leuchtdiode
6a: Leuchtdiode
6b: Leuchtdiode
6c: Leuchtdiode
7: Verknüpfungslogik
8: steuerbarer Schalter
8a: steuerbarer Schalter
8b: steuerbarer Schalter
8c: steuerbarer Schalter
9: Versorgungsspannung
I_v: Lichtstärke
t: Zeit
B_S: spektrale Bandbreite
a: spektrale Veränderung
b: spektrale Veränderung
c: Tastimpuls
d: Tastimpuls

Claims

Fahrzeuglichtanlage mit einem Leuchtmittel zur Ausleuchtung, Beleuchtung oder Signalisierung, dessen abgestrahltes Licht in Lichtstärke, spektraler Zusammensetzung oder beidem ausgehend von einem Ausgangswert veränderbar und auf den Ausgangswert wieder rückführbar ist innerhalb derart kurzer Zeitdauern, dass das menschliche Auge keine Helligkeitsschwankungen beziehungsweise Farbschwankungen wahrnimmt, und einer mit dem Leuchtmittel gekoppelten Schalteinheit, die innerhalb der kurzen Zeitdauern das Leuchtmittel abhängig von einem kodierten Signal in Lichtstärke, spektraler Zusammensetzung oder beidem ausgehend von einem Ausgangswert verändert und auf den Ausgangswert wieder zurückführt.
Fahrzeuglichtanlage nach Anspruch 1, bei der das abgestrahlte Licht zumindest in der Lichtstärke verändert wird, wobei der Ausgangswert einer Lichtstärke größer Null entspricht und die Änderung eine Erhöhung der Lichtstärke auf einen Wert größer dem Ausgangswert beinhaltet.
Fahrzeuglichtanlage nach Anspruch 1, bei der das abgestrahlte Licht zumindest in der Lichtstärke verändert wird, wobei der Ausgangswert einer Lichtstärke gleich Null entspricht und die Änderung eine Erhöhung der Lichtstärke auf einen Wert größer dem Ausgangswert beinhaltet.
Fahrzeuglichtanlage nach Anspruch 2 oder 3, bei der das Leuchtmittel einen Maximalwert der Leuchtstärke aufweist, wobei der Ausgangswert kleiner dem Maximalwert der Leuchtstärke ist und die Änderung eine Erhöhung der Lichtstärke auf diesen Maximalwert beinhaltet.
Fahrzeuglichtanlage nach Anspruch 1, bei der das abgestrahlte Licht zumindest in der Lichtstärke verändert wird, wobei der Ausgangswert einer Lichtstärke größer Null ent spricht und die Änderung eine Erniedrigung der Lichtstärke auf einen Wert kleiner der Leuchtstärke beinhaltet.
Fahrzeuglichtanlage nach Anspruch 5, bei der die Änderung eine Erniedrigung der Lichtstärke auf Null beinhaltet.
Fahrzeuglichtanlage nach Anspruch 5 oder 6, bei der das Leuchtmittel einen Maximalwert der Leuchtstärke aufweist und der Ausgangswert gleich dem Maximalwert der Leuchtstärke ist.
Fahrzeuglichtanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der zur Änderung der Lichtstärke abhängig von dem kodierten Signal die Schalteinheit (1) zur Pulscodemodulation, Pulsdauermodulation, Frequenzmodulation, Amplitudenmodulation oder Kombinationen daraus ausgebildet ist.
Fahrzeuglichtanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das Leuchtmittel mindestens eine Lichtquelle auf Halbleiterbasis aufweist.
Fahrzeuglichtanlage nach Anspruch 9, bei der die mindestens eine Lichtquelle auf Halbleiterbasis mindestens eine Licht emittierende Diode aufweist.
Fahrzeuglichtanlage nach Anspruch 10, bei der die mindestens eine Lichtquelle auf Halbleiterbasis mindestens drei Licht emittierende Dioden mit unterschiedlichen Lichtspektren aufweist, wobei die Schalteinheit (1) zur Änderung der spektralen Zusammensetzung des vom Leuchtmittel abgestrahlten Lichts die Dioden mit unterschiedlichen Lichtspektren mit unterschiedlicher Gewichtung ansteuert.
Fahrzeuglichtanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das mindestens eine Leuchtmittel in den Frontscheinwerfern, dem Fernlichtscheinwerfern, dem Standlichtscheinwerfer oder dem Tagfahrlichtscheinwerfer verbaut ist.
Fahrzeuglichtanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Zeitdauern weniger als 10 Millisekunde betragen.
Fahrzeuglichtanlage nach Anspruch 13, bei der die Zeitdauern weniger als 1 Millisekunde betragen.
Fahrzeuglichtanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das kodierte Signal zumindest Steuersignale für fahrzeugexterne Einheiten, Informationen über das Fahrzeug, Kommunikationsinformationen oder Kombinationen daraus aufweist.
Fahrzeuglichtanlage nach Anspruch 15, bei der die Informationen über das Fahrzeug die aktuelle Geschwindigkeit, den aktuellen Abstand zum Vordermann, die Einleitung eines Bremsvorgangs aufweist.