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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge.
Am Heck eines Kraftfahrzeugs wird üblicher weise eine Vielzahl
von Leuchten untergebracht. Dies sind zum Beispiel Blinker zum Anzeigen von
Richtungswechseln, Schlussleuchten zum Kennzeichnen des Fahrzeugs,
Bremsleuchten zum Anzeigen der Geschwindigkeitsdrosselung und Kennzeichenleuchten
zum Beleuchten der amtlichen Fahrzeugkennzeichen.
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In
der
US 6,417,623 ist
beschrieben, dass Leuchten eines Fahrzeugs über ein pulsweiten-moduliertes Signal
derart angesteuert werden können, dass mit dem Signal Informationen über
die geforderte Helligkeit mitgeliefert werden. Allerdings bedarf
es dabei je Leuchte einer eigenen Ansteuerung.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung für
Kraftfahrzeuge bereitzustellen, mit der die Ansteuerung von einer
Vielzahl von Lampen vereinfacht wird.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Die
Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung, die
eine kombinierte Brems- und Schlussleuchte, eine Kennzeichenleuchte
und einen Eingang zum Empfang eines pulsweiten-modulierten Signals
aufweist. Die Kraftfahrzeug Beleuchtungsvorrichtung weist zudem
eine Dekodiereinrichtung zum Dekodieren des pulsweiten-modulierten
Signals und zum jeweiligen Ein- und Ausschalten der kombinierten
Brems- und Schlussleuchte und der Kennzeichenleuchte auf.
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Damit
ist es möglich, dass die Steuereinheit der Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung
und die Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung über ein
einzelnes, d. h. einadriges Kabel verbunden sind, und dennoch die notwendigen
Informationen zum unabhängigen Schalten der kombinierten
Brems- und Schlussleuchte und der Kennzeichenleuchte übertragen
werden können. Durch Variation des Taktgrades des übertragenen
Signals lässt sich eine Vielzahl von Informationen übertragen
Die Vielzahl ist lediglich durch die Auflösung begrenzt, die
die Dekodiereinrichtung zur Verfügung stellt.
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Falls
ein Energiespeicher vorgesehen ist zum Speichern der durch das Signal
am Eingang bereitgestellten Energie, können die Leuchten
auch angeschaltet werden, wenn der Taktgrad niedrig ist. Somit kann die
Dekodierung weitgehend frei von dem Energiebedarf der Leuchten gewählt
werden.
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Vorzugsweise
erhalten die Schlussleuchte und die Kennzeichenleuchte jeweils Leuchtdioden
und jeweils einen Spannungswandler zum Bereitstellen eines Konstantstroms
für die Leuchtdioden. Leuchtdioden haben im Vergleich zu
herkömmlichen Lampen einen geringen Bedarf an elektrischer
Leistung, so dass es möglich wird, über ein Kabel
mit einem geringen Querschnitt auch mehrere Leuchten mit Energie
zu versorgen.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Baugruppe aus einer Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung
und einer Steuereinheit für die Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung.
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Dabei
sind die Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung und die Steuereinheit
vorzugsweise über genau zwei elektrische Verbindungen verbunden,
wobei über die erste Verbindung das pulsweiten-modulierte
Signal übertragen wird, während die zweite Verbindung
eine Masseverbindung des Fahrzeugs ist.
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Vorzugsweise
wird über die Verbindungsleitung ein Signal getrieben,
dessen hoher Pegel gleich dem Pegel der Batteriespannung ist. Somit
werden zwischengeschaltete Spannungswandler vermieden, die die Verlustleistung
erhöhen würden.
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In
einer Ausführungsform ist die Kraftfahrzeugs-Beleuchtungsvorrichtung
Teil einer aus dem Fahrzeug herausziehbaren Lastaufnahmevorrichtung.
Eine solche wird bei Personenkraftwagen beispielsweise am Heck angebracht,
um Fahrräder auf ihr zu befestigen. Eine solche Lastaufnahmevorrichtung
sollte auch Leuchten aufweisen, da die Lastaufnahmevorrichtung dasjenige
Teil des Fahrzeugs ist, das am weitesten nach hinten ragt. Die Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung
ermöglicht, die Leuchten, also Schlussleuchte, Bremsleuchte
und Kennzeichenleuchte, über eine einzelne Verbindungsleitung
zusätzlich zur Masseverbindung anzusteuern.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels anhand
der beigefügten Figur erläutert. Dabei zeigt
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Baugruppe aus Steuereinheit und Beleuchtungsvorrichtung.
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1 zeigt
eine Baugruppe aus einer Steuereinheit 1, einer Verbindungsleitung 3 und
einer Beleuchtungsvorrichtung 2. Die Steuereinheit 1 ist
in dieser Ausführungsform in dem Innenraum eines Personenkraftwagens
vorgesehen, während die Beleuchtungsvorrichtung 2 am
Heck des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Verbindungsleitung 3 ist
entsprechend lang und verläuft nicht gerade, was durch
die geschlängelte Linie angedeutet ist. Die Steuereinheit 1 gibt
ein pulsweiten-moduliertes Signal aus, das über die Verbindungsleitung 3 übertragen
wird. Über dieses Signal werden sowohl die elektrische
Energie für die Beleuchtungsvorrichtung 2 als auch
Ansteuerinformationen für die Beleuchtungsvorrichtung 2 übertragen.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 2 enthält zwei Leuchtdioden 25 und 29.
Anstelle von einzelnen Leuchtdioden werden in der Regel jeweils
Felder von Leuchtdioden vorgesehen, damit genügend Helligkeit
bereitgestellt wird. Die Leuchtdiode 25 ist eine rote Leuchtdiode
und dient als Schlussleuchte. Die Leuchtdiode 29 ist dagegen
als weiße Leuchtdiode zum Beleuchten des Kraftfahrzeugkennzeichens
vorgesehen.
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Die
Kathode der Leuchtdiode 25 ist mit der Masse 30 verbunden,
während ihre Anode mit einem ersten Anschluss eines Widerstands 23 verbunden
ist. Der Widerstand 23 empfängt an seinem weiteren
Anschluss das Ausgangssignal des Spannungsreglers 20. Der
Spannungsregler 20 ist mit dem Eingang 19 der Beleuchtungsvorrichtung 2 verbunden
und erzeugt aus diesem Signal eine Spannung an seinem Ausgang. Die Höhe
der ausgangsseitig bereitgestellten Spannung wird von dem Potential
an der Anode der Leuchtdiode 25 abhängig gemacht.
Dabei wird der Spannungsabfall über dem Widerstand 23 konstant
gehalten, wodurch sich ein konstanter Strom, der durch den Widerstand 23 und
die Leuchtdiode 25 fließt, ergibt. Der Spannungsregler 20 wirkt
zusammen mit dem Widerstand 23 somit als Konstantstromquelle,
mit der Helligkeitsunterschiede aufgrund von Temperaturschwankungen
der Leuchtdiode 25 ausgeglichen werden können.
An dem Eingang 19 ist die Beleuchtungseinrichtung 2 mit
der Verbindungsleitung 3 verbunden.
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Die
Leuchtdiode 25 wird als kombinierte Bremsleuchte und Schlussleuchte
eingesetzt. Sie leuchtet sowohl beim Bremsen als auch beim Einschalten
des Fahrzeuglichts als Schlussleuchte. Die Schlussleuchte hat die
Funktion, das Heck des Fahrzeugs anzuzeigen. Soll die kombinierte
Brems- und Schlussleuchte als Schlussleuchte brennen, wird ein Signal
mit einem Taktgrad von 20% am Eingang 19 angelegt. Bei
einem Taktgrad von 90% dagegen soll die kombinierte Brems- und Schlussleuchte
als Bremsleuchte leuchten. Dabei leuchtet das kombinierte Brems-
und Schlusslicht heller als in dem Fall, in dem die kombinierte
Brems- und Schlussleuchte lediglich als Schlussleuchte fungiert.
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In
der Beleuchtungsvorrichtung 2 ist eine Dekodiereinrichtung 22 vorgesehen,
die die im pulsweiten-modulierten Signal enthaltene Information
auswertet. In der Dekodierschaltung 22 wird in einem ersten Schritt
der Taktgrad des pulsweiten-modulierten Signals, das an dem Eingang 19 empfangen
wird, ermittelt. Dazu enthält die Dekodiereinrichtung 22 beispielweise
einen Zähler, der zählt, wie groß das
Verhältnis der Zahl der Zeiträume, in denen das
Signal auf einem hohen Pegel ist, zu der Zahl der Zeiträume,
in denen das Signal auf einem niedrigeren Pegel ist, ist. In einer
alternativen Ausführungsform enthält die Dekodiereinrichtung 22 einen
Tiefpass und einen dahintergeschalteten Analog-Digital-Wandler.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 2 enthält weiterhin einen
Schalter 24, eine Diode 26, einen Kondensator 27,
einen zweiten Spannungsregler 21 und einen zweiten Widerstand 28.
Der Schalter 24 ist mit seiner Laststrecke zwischen dem
Eingang 19 und der Anode der Diode 26 vorgesehen.
Die Kathode der Diode 16 ist mit einer ersten Platte des
Kondensators 27 verbunden, dessen zweite Platte mit der
Masse 30 verbunden ist. Die Kathode der Diode 26 ist
zudem mit dem Eingang des Spannungsreglers 21 verbunden,
dessen Ausgang mit dem einem ersten Anschluss des Widerstands 28 verbunden
ist. Der weitere Anschluss des Widerstands 28 ist mit der
Anode der Diode 29 verbunden, deren Kathode mit der Masse 30 verbunden
ist. Zudem führt noch ein Rückkopplungspfad von
der Anode der Diode 29 zu dem Spannungsregler 21 zurück.
Spannungsregler werden auch synonym als Spannungswandler bezeichnet.
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Der
Spannungsregler 21 erzeugt aus dem an seinem Eingang anliegenden
Signal eine Spannung derart, dass durch den Widerstand 28 und
die Leuchtdiode 29 ein konstanter Strom fließt.
Damit wird ein Licht mit einer vorgegebenen Leuchtstärke
erzeugt. Das Potential an der Anode der Diode 29 wird in
dem Spannungsregler 21 gemessen, damit bei Bedarf die am
Ausgang bereitgestellte Spannung erhöht oder erniedrigt
werden kann.
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Ein
Ausgang der Dekodiereinrichtung 22 ist mit dem Ansteuereingang
des Schalters 24 verbunden. Falls der Taktgrad, engl. Duty
Cycle, des Signals am Eingang 19 gleich 100% oder gleich
20% ist, so bedeutet dies, dass die Kennzeichenleuchte angeschaltet
sein soll. Dementsprechend wird der Schalter 24 geschlossen.
Falls dagegen der Taktgrad gleich 0% oder 95% ist, so öffnet
die Dekodiereinrichtung 22 den Schalter 24 und
die Leuchtdiode 29 bleibt aus. Falls der Schalter 24 geöffnet
wird, wird der Spannungsregler 21 ausgeschaltet, während
bei geschlossenem Schalter 24 der Spannungsregler 21 angeschaltet
bleibt.
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Der
Regler 20 stellt an seinem Ausgang eine Spannung bereit,
falls der Taktgrad größer als 20% ist. Damit fließt
Strom durch den Widerstand 28 und die Leuchtdiode 29,
wobei die Helligkeit vom Taktgrad abhängt.
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Die
Diode 26 und der Kondensator 27 sorgen dafür,
dass auch bei niedrigem Taktgrad genügend Spannung zur
Verfügung steht, um die Leuchtdiode 29 betreiben
zu können. Beispielsweise fällt über
der weißen Leuchtdiode 29 eine Spannung von 3,3
V ab. Über der Konstantstromquelle 28 fällt
1,25 V und über dem Spannungsregler 2,5 V ab. Somit sollte
am Eingang des Spannungsreglers 21 eine Spannung von 7,05
V zur Verfügung stehen. Bei einem Taktgrad von 20% und
einer Batteriespannung von 12 V wäre ohne Energiespeicher
nicht gewährleistet, dass immer genügend Spannung
bereitsteht. Aus diesem Grund ist der Kondensator 27 vorgesehen,
der als Energiespeicher die Energie speichert. Die Diode 26 sorgt
dafür, dass die gespeicherte Energie nicht wieder in Richtung
des Steuergeräts 1 zurückgespeist wird.
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Die
Ansteuerung der drei Leuchtenfunktionen, Bremslicht, Schlusslicht
und Kennzeichenlicht, erfolgt gemäß einer Funktion,
die durch folgende Wahrheitstabelle dargestellt wird.
| Taktgrad | Schlusslicht | Bremslicht | Kennzeichenlicht |
| 0% | Aus | Aus | Aus |
| 95% | Aus | An | Aus |
| 20% | An | Aus | An |
| 100% | An | An | An |
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Sobald
eine der Funktionen Schlusslicht und Bremslicht gewählt
sind, leuchtet die kombinierte Schlussleuchte je nach Funktion in
einer von drei Helligkeitsstufen. Die Kennzeichenleuchte wird angeschaltet, wenn
der Taktgrad entweder 20% oder 95% beträgt.
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Um
die Schlussleuchte/Bremsleuchte in Kombination mit der Kennzeichenleuchte über
ein einzelnes Kabel anzusteuern, bestände bei herkömmlichen
Vorrichtungen das Problem, dass die Kennzeichenleuchte aktiviert
würde, wenn das Rücklicht aus ist und das Bremspedal
gedrückt ist. Die Kennzeichenleuchte muss aber mit einer
konstanten Leuchtstärke aktiv sein, wenn die Schlussleuchte
aktiv ist, unabhängig von der Bremseleuchte.
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Um
dies zu erreichen, wird die Spannungsversorgung auf dem einzelnen
Kabel für das kombinierte Hecklicht mit verschiedenen Taktgraden
moduliert, wobei die Taktgrade verwendet werden, um die Funktion des
Schlusslichts, des Bremslichts und des Kennzeichenlichts zu steuern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuereinheit
- 2
- Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung
- 3
- Verbindungsleitung
- 20
- Spannungsregler
- 21
- Spannungsregler
- 22
- Dekodiereinrichtung
- 23
- Widerstand
- 24
- Schalter
- 25
- Leuchtdiode
- 26
- Diode
- 28
- Widerstand
- 29
- Leuchtdiode
- 40
- Leuchtdiode
- 41
- Spannungswandler
- 42
- Konstantstromquelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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