DE102013001274A1

DE102013001274A1 - Verfahren zur Steuerung mehrerer unabhängig voneinander aktivierbarer Dioden in einem Scheinwerfer

Info

Publication number: DE102013001274A1
Application number: DE201310001274
Authority: DE
Inventors: Rouven HABERKORN; Philipp Roeckl; Frank LANGKABEL; Heiko Eckert; Ingolf Schneider
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-07-31

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Steuerung eines Scheinwerfers, in welchem mehrere unabhängig voneinander aktivierbare Dioden angeordnet sind, mit den Schritten: – Ansteuern der Dioden entgegen einer Durchleitrichtung, – Erfassen eines an der Diode anliegenden Sperrstroms, – Zumindest temporäres Deaktivieren der Diode in Durchleitrichtung, wenn der Sperrstrom für diese Diode einen vorgegebenen Vergleichswert überschreitet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung mehrerer unabhängig voneinander aktivierbarer Dioden in einem Scheinwerfer.
Aus der DE 10 2008 036 193 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Ausleuchten eines Fahrbahnbereichs vor dem Fahrzeug mit einer vorgebbaren Lichtverteilung bekannt. Sie umfasst ein erstes Lichtmodul zum Erzeugen einer ersten Lichtverteilung, ein zweites Lichtmodul zum Erzeugen einer zweiten Lichtverteilung und eine Steuereinheit zum Ansteuern des ersten Lichtmoduls und des zweiten Lichtmoduls. Zudem weist die Beleuchtungseinrichtung mindestens ein drittes Lichtmodul auf. Das dritte Lichtmodul erzeugt durch gezieltes Ansteuern der einzelnen LEDs einen variablen Spot, mit dem die erste Lichtverteilung bzw. die zweite Lichtverteilung ergänzt werden kann.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Steuerung eines Scheinwerfers bereitzustellen, mit dessen Hilfe vermieden werden kann, dass entgegenkommende Verkehrsteilnehmer geblendet werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Vorgesehen ist demgemäß ein Verfahren zur Steuerung mehrerer unabhängig voneinander aktivierbarer Dioden in einem Scheinwerfer, mit den Schritten:

– Ansteuern der Dioden entgegen einer Durchleitrichtung,
– Erfassen eines an der Diode anliegenden Sperrstroms,
– Zumindest temporäres Deaktivieren der Diode in Durchleitrichtung, wenn der Sperrstrom für diese Diode einen vorgegebenen Vergleichswert überschreitet.

Lichtemittierende Dioden können als Photodioden verwendet werden, um Licht zu detektieren und die Intensität des detektierten Lichts zu erfassen, indem sie mit einer Spannung entgegen ihrer Durchleitrichtung beaufschlagt werden. Wenn Licht auf die Dioden fällt, fließt ein von einer Intensität des einfallenden Lichts abhängiger Strom (Sperrstrom). Es kommen andere Beaufschlagungen mit einer Spannung in Frage, denen gemeinsam ist, dass eine Lichtintensität gemessen und einer Lichtquelle zugeordnet werden kann. Die Dioden können somit bidirektional sowohl als Lichtdetektoren als auch als Lichtquellen verwendet werden. Durch die Verwendung der Dioden sowohl als Lichtquellen als auch als Lichtdetektoren kann ggf. auf eine Kamera zum Erfassen von entgegenkommendem Verkehr verzichtet werden. Entgegenkommende Verkehrsteilnehmer werden nicht geblendet.
Entsprechend einer Ausgestaltung des Verfahrens werden die Dioden mit einer pulsweitenmodulierten Spannung betrieben.
Dadurch kann eine Dimmfunktion implementiert werden, indem die Helligkeit durch eine entsprechende zeitliche Beabstandung der elektrischen Pulse reduziert wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Diode wieder so angesteuert, dass sie leuchtet, wenn der Sperrstrom den vorgegebenen Vergleichswert unterschreitet.
Demnach wird die Diode wieder aktiviert bzw. so angesteuert, dass sie leuchtet, wenn das Licht entgegenkommender Kraftfahrzeuge nicht mehr auf die Diode fällt. Da eine Mehrzahl an lichtemittierenden Dioden in dem Scheinwerfer angeordnet sind, kann stets genau ein Bereich ausgeblendet werden, welcher ansonsten auf den entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer strahlen und ihn damit blenden könnte.
Entsprechend einer Ausgestaltung leuchten die Dioden in einem Fernlichtmodus einen Bereich außerhalb einer Hell-Dunkelgrenze eines Abblendlichts aus.
Demnach kann es sich bei den Dioden um eine Lichtquelle für das Fernlicht handeln. Dadurch, dass einzelne Dioden deaktiviert werden bzw. nicht leuchten, wenn Licht mit einer gewissen Intensität (ab der der Vergleichswert überschritten wird) von außen auf die Dioden trifft, kann zumindest bei entsprechend geringem Verkehrsaufkommen stets mit Fernlicht gefahren werden, ohne dass die Fahrer von entgegenkommenden Fahrzeugen geblendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird mindestens eine an die Diode, für die ein Sperrstrom den Vergleichswert überschritten hat, angrenzende Diode ebenfalls deaktiviert.
Demnach können auch Gruppen einzelner Dioden, beispielsweise senkrecht übereinander angeordnete Dioden, deaktiviert werden, wenn an mindestens einer Diode aus der Gruppe Licht detektiert wurde.
Das beschriebene Verfahren sowie die vorteilhaften Ausgestaltungen können in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einer Steuereinheit zur Steuerung eines Scheinwerfers vorgesehen sein.
Zur Durchführung eines Verfahrens geeignet ist ein Computerprogramm, welches Programmcode-Mittel aufweist, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
Das Computerprogramm kann mit einfachen Mitteln in bereits bestehende Steuereinheiten eingelesen und verwendet werden, um einen Scheinwerfer zu steuern.
Hierfür vorgesehen ist ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach jedem beliebigen der Ansprüche durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann als auch Nachrüstoption in Steuereinheiten für Scheinwerfer integriert werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Apparat zur Steuerung eines Scheinwerfers, in welchem mehrere unabhängig voneinander aktivierbare Dioden angeordnet sind, umfassend:

a) Mittel zum Ansteuern der Dioden entgegen einer Durchleitrichtung,
b) Mittel zum Erfassen eines an der Diode anliegenden Sperrstroms,
c) Mittel zum zumindest temporären Deaktivieren der Diode in Durchleitrichtung, wenn der Sperrstrom für diese Diode einen vorgegebenen Vergleichswert überschreitet.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Apparats sind Mittel vorgesehen, welche die Dioden mit einer pulsweitenmodulierten Spannung betreiben.
In einer Ausgestaltung des Apparats sind Mittel vorgesehen, welche die Diode wieder so ansteuern, dass sie leuchten, wenn der Sperrstrom den vorgegebenen Vergleichswert unterschreitet.
In einer weiteren Ausgestaltung des Apparats leuchten die Dioden in einem Fernlichtmodus einen Bereich außerhalb einer Hell-Dunkelgrenze eines Abblendlichts aus.
In einer weiteren Ausgestaltung des Apparats wird mindestens eine an die Diode, für die ein Sperrstrom den Vergleichswert überschritten hat, angrenzende Diode ebenfalls deaktiviert.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1: schematisch in einer Draufsicht eine Straße mit einem Kraftfahrzeug und einem entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer,
2: schematisch in einer Frontalansicht einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeuges mit einem Fernlichtmodul,
3: schematisch einen Verfahrensablauf zur Steuerung eines Scheinwerfers bzw. eines Fernlichtmoduls,
4: schematisch in einer oberen Grafik Sperrströme, welche in den Fernlichtmodulen anliegenden in einem Zustand, in welchem auf keine der Fernlichtmodule Licht von außen fällt und die Sperrströme an jedem Fernlichtmodul annähernd gleich Null ist, und in einer unteren Grafik schematisch die von den Fernlichtmodulen ausgehenden Lichtintensitäten, und
5: schematisch in einer oberen Grafik Sperrströme, welche in den Fernlichtmodulen anliegenden in einem Zustand, in welchem auf eines der Fernlichtmodule Licht von außen fällt und der Sperrstrom an diesem Fernlichtmodul ungleich Null ist, und in einer unteren Grafik schematisch die von den Fernlichtmodulen ausgehenden Lichtintensitäten.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt von oben ein auf einer Straße 1 befindliches Kraftfahrzeug 2 mit einem entgegenkommenden zweiten Kraftfahrzeug 3. Beide Kraftfahrzeuge 2 und 3 fahren mit aktivierten Scheinwerfern 4 und 4', sie emittieren demnach beide Licht nach vorne. Das Licht ist schematisch durch auf der Straße 1 angedeutete Lichtkegel 5; 5' und 5'' dargestellt.
Das Kraftfahrzeug 2 ist mit Scheinwerfern 4 ausgerüstet, in denen in einer Fernlichtmoduleinheit 6 einzelne bzw. in Fernlichtmodulen 14 bis 17 gruppenweise aktivierbare und deaktivierbare lichtemittierende Dioden 7 angeordnet sind, wie in 2 gezeigt. Die Fernlichtmoduleinheit 6 weist eine Mehrzahl an nebeneinander angeordneten Fernlichtmodulen 14 bis 17 auf. Die Fernlichtmoduleinheit 6 emittiert einen über ein Abblendlicht hinausgehenden, helleren und insbesondere einen weiterreichenden Bereich ausleuchtenden Lichtkegel 5. Jedes der Fernlichtmodule 14 bis 17 leuchtet von einer gewissen Streuung abgesehen im Wesentlichen einen Teilbereich 9 aus.
Der durch die Fernlichtmoduleinheit 6 emittierte Lichtkegel 5 (1) ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt, der durch das Abblendlicht emittierte Lichtkegel 5'' ist durch eine Strichpunktlinie dargestellt. Das Abblendlicht kann von einer Lichtquelle 9 emittiert werden. Die lichtemittierenden Dioden 7 können mit einer pulsweitenmodulierten Stromversorgung (PWM) betrieben werden. Die Dioden 7 werden hierzu mit einer Spannung in ihrer Durchleitrichtung beaufschlagt, also der Richtung, in der sie für elektrischen Strom durchlässig sind und in der sie Licht emittieren. Daneben können die Dioden 7 zwischen den einzelnen Pulsen der Pulsweitenmodulation mit einer negativen Spannung beaufschlagt werden, also mit einer Spannung entgegen ihrer Durchleitrichtung. In dieser Richtung sind die Dioden 7 lichtempfindlich. Fällt von außen Licht auf die Dioden 7, werden Elektronen-Loch-Paare erzeugt und ihr Sperrstrom steigt an. Der Sperrstrom ist messbar, beispielsweise mit einem Transimpedanzverstärker, der den Sperrstrom in eine Spannung umwandelt und ggf. weiter konditioniert. Die Scheinwerfer 4' des zweiten Kraftfahrzeuges 3 emittieren Licht, welches mit der größten Intensität aus der Richtung stammt, in der sich das zweite Kraftfahrzeug 3 relativ zu dem ersten Kraftfahrzeug 2 befindet. In dem entsprechenden Fernlichtmodul 14 bis 17 (im Scheinwerfer 4 fortgesetzt durch fünf weitere Fernlichtmodule, für die das hierin Beschriebene gleichermaßen gilt) herrscht an den Dioden 7, auf welche das Licht mit der größten Intensität fällt, ein entsprechend erhöhter Sperrstrom. Es ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug 2 eine Steuereinheit 10 aufweist, die datenübertragend und ggf. über ein Bussystem oder direkt in nicht dargestellter Weise mit den Scheinwerfern 4 verbunden ist, so dass die Steuereinheit 10 dazu ausgebildet ist, die Scheinwerfer 4 unabhängig voneinander und insbesondere die Fernlichtmodule 14 bis 17 unabhängig voneinander anzusteuern.
Die Steuereinheit 10 kann eine mit einem Speichersystem und einem Bussystem datenverbundene digitale Mikroprozessoreinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM) sowie ein Speichermittel besitzen. Die CPU ist ausgebildet, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm ausgeführt sind, abzuarbeiten, Eingangssignale vom Datenbus zu erfassen und Ausgangssignale an den Datenbus abzugeben. Das Speichersystem kann verschiedene Speichermedien wie optische, magnetische, Festkörper- und andere nicht-flüchtige Medien besitzen, auf dem ein entsprechendes Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens sowie der vorteilhaften Ausgestaltungen gespeichert ist. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit die Scheinwerfer 4 bzw. das Fernlichtmodul 6 steuern kann.
3 zeigt einen Verfahrensablauf, der in der Steuereinheit 10 ständig ablaufen kann oder erst gestartet werden kann, wenn das Fernlicht aktiviert ist. Es kann auf diese Weise auch das Abblendlicht gesteuert werden, um entgegenkommende Kraftfahrzeuge nicht zu blenden. In einem ersten Schritt 11 wird an eine oder mehrere lichtemittierende Dioden eine Spannung entgegen ihrer Durchleitrichtung angelegt. In einem zweiten Schritt 12 wird geprüft, ob ein Sperrstrom für diese Diode größer ist als ein vorgegebener Vergleichswert. In einem dritten Schritt 13 wird die Diode anschließend nicht mit einer positiven Spannung in Durchleitrichtung, welche die Diode zum Leuchten bringen würde, beaufschlagt, wenn der Sperrstrom den vorgegebenen Vergleichswert überschreitet, anders ausgedrückt wird die Diode in Durchleitrichtung deaktiviert. Dies kann für einzelne Dioden oder gruppenweise angeordnete Dioden parallel erfolgen.
4 zeigt in einer oberen Grafik zumindest für einen Abschnitt der Fernlichtmoduleinheit 6 mit mehreren unabhängig voneinander ansteuerbaren Fernlichtmodulen 14 bis 17 die Sperrströme iS, wenn kein oder nur wenig Licht von außen auf die Fernlichtmodule 14 bis 17 fällt. Dargestellt sind zur Erläuterung die Sperrströme iS an vier Fernlichtmodulen 14 bis 17 durch in den Fernlichtmodulen 14 bis 17 angeordnete durchgezogene Balken. Die Sperrströme iS sind in den Dioden aller Fernlichtmodulen 14 bis 17 annähernd oder gleich Null, jedenfalls kleiner als der vorgegebene Vergleichswert. Dementsprechend sind alle Fernlichtmodule 14 bis 17 aktiviert bzw. sie werden so angesteuert, dass die Dioden Licht emittieren, was in der unteren Grafik anhand von vier Fernlichtmodulen 14 bis 17, an denen jeweils die Spannung U anliegt, dargestellt ist.
5 zeigt eine Konstellation, in welcher auf ein zweites Fernlichtmodul 15 von links Licht fällt. Der Sperrstrom iS ist für das zweite Fernlichtmodul 15 entsprechend größer. Das entsprechende Fernlichtmodul 15 wird dementsprechend nicht so angesteuert, dass die Dioden Licht emittieren. Dies kann so lange erfolgen, bis der Sperrstrom an dem zweiten Fernlichtmodul 15 wieder gleich oder annähernd Null ist, jedenfalls geringer als der vorgegebene Vergleichswert. Über den Vergleichswert können die Dioden verhältnismäßig feinstufig kalibriert werden.
Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Straße
2: Kraftfahrzeug
3: zweites Kraftfahrzeug
4: Scheinwerfer
4': Scheinwerfer
5: Lichtkegel
5': Lichtkegel des zweiten Kraftfahrzeuges
5'': Lichtkegel des Abblendlichts
6: Fernlichtmoduleinheit
7: Diode
9: Leuchtmittel
10: Steuereinheit
11: Schritt
12: Schritt
13: Schritt
14: erstes Fernlichtmodul
15: zweites Fernlichtmodul
16: drittes Fernlichtmodul
17: viertes Fernlichtmodul
iS: Sperrstrom
U: Spannung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008036193 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Scheinwerfers (4), in welchem mehrere unabhängig voneinander aktivierbare Dioden (7) angeordnet sind, mit den Schritten: – Ansteuern der Dioden (7) entgegen einer Durchleitrichtung, – Erfassen eines an der Diode (7) anliegenden Sperrstroms (iS), – Zumindest temporäres Deaktivieren der Diode (7) in Durchleitrichtung, wenn der Sperrstrom (iS) für diese Diode (7) einen vorgegebenen Vergleichswert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dioden (7) mit einer pulsweitenmodulierten Spannung betrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Diode (7) wieder so angesteuert wird, dass sie leuchtet, wenn der Sperrstrom den vorgegebenen Vergleichswert unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dioden in einem Fernlichtmodus einen Bereich außerhalb einer Hell-Dunkelgrenze eines Abblendlichts (5'') ausleuchten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine an die Diode (7), für die ein Sperrstrom den Vergleichswert überschritten hat, angrenzende Diode (7) ebenfalls deaktiviert wird.
Kraftfahrzeug mit einer Steuereinheit (10) und einem Scheinwerfer (4), wobei die Steuereinheit (10) ein Speichermittel mit einem darauf abgelegten Computerprogramm aufweist, wobei das Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgestaltet ist.
Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Computerprogrammprodukt, umfassend Programmcode-Mittel, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn die Programmcode-Mittel auf einem Computer ausgeführt werden.