DE102013016277A1

DE102013016277A1 - Scheinwerfer, Kraftfahrzeug mit einem Scheinwerfer und Verfahren zum Betreiben eines Scheinwerfers

Info

Publication number: DE102013016277A1
Application number: DE201310016277
Authority: DE
Inventors: Ingolf Schneider; Frank LANGKABEL
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-09-28
Filing date: 2013-09-28
Publication date: 2015-04-16
Also published as: US20150103546A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für eine Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem Laser, und mit einem Konverter, der eine ersten Konvertierungseinheit und eine zweite Konvertierungseinheit umfasst, wobei die erste Konvertierungseinheit nach Anregung durch den Laser Licht einer ersten Farbtemperatur emittiert, und die zweite Konvertierungseinheit nach Anregung durch den Laser Licht einer zweiten Farbtemperatur emittiert. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zu Betrieb und ein Fahrzeug mit einem derartigen Scheinwerfer.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer, ein Kraftfahrzeug mit einem Scheinwerfer und ein Verfahren zum Betreiben eines Scheinwerfers
TECHNISCHER HINTERGRUND
In der automobilen Frontbeleuchtung sind unterschiedliche Ansätze bekannt. Die meisten Scheinwerfer werden mit einem Lampentyp bestückt, beispielsweise Halogenglühlampen oder Xenonlampen. Je nach Position der Schaltwalze können diese sowohl für das Abblendlicht als auch das Fernlicht benutzt werden. Das Fernlicht und das Abendlicht haben somit die gleiche spektrale Strahldichteverteilung, sowohl für den Bereich um die optische Achse der Scheinwerfer auf der eigenen Fahrbahnspur, als auch an den beidseitigen Randbereichen der Fahrbahnspur. Dies gilt auch für Fußgängerzonen in der Stadt oder die Bereiche neben einer Landstraße oder der Autobahn. Durch eine Rotation der Schaltwalze ist es möglich eine Stadtlichtverteilung generieren oder durch einen Schwenken der Scheinwerfer ein Abbiegelicht oder Kurvenlicht erzeugen.
Mit Einführung der LED-Technologie ist es möglich, die Lichtverteilung durch Ansteuern der LED-Baugruppen mit LEDs und Optiken gezielt anzusteuern und dabei die Leuchtverteilung für das Abblendlicht, das Kurvenlicht und Abbiegelicht, sowie das Fernlicht gezielt anzupassen. Abblendlicht und Fernlicht können dabei entweder als separate Baugruppen oder als eine gemeinsame baugruppe ausgeführt sein.
Als weiterer effizienter und energiesparender Ansatz stehen in jüngster Zeit Scheinwerfer mit einem Laser als Lichtquelle im Fokus der Entwicklung.
Die Patentanmeldung EP 2 618 044 A2 offenbart einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem Licht emittierenden Bereich, der bei Anregung durch ein Laserelement leuchtet. Die Energieverteilung des anregenden Lichts, das auf den Licht emittierenden Bereich auftrifft, ist dabei zylinderförmig.
In allen Fällen wird stets der gesamte, durch den Fahrzeugscheinwerfer auszuleuchtende Bereich mit Licht eines gleichen, konstanten Spektrums ausgeleuchtet. Das dabei verwendete Lichtspektrum ist abhängig von den verwendeten Leuchtmittelt und stellt einen Kompromiss unterschiedlicher Anforderungen für das menschliche Sehen bei Nacht dar.
Untersuchungen haben gezeigt, dass im mesoptischen Bereich des Auges die Helligkeitsempfindlichkeit längerwelliger Strahlung sinkt und sich die Empfindlichkeit von kürzerwellinger Strahlung erhöht. Diese Beobachtung ist auch unter dem Begriff Purkinje-Effekt bekannt. Daher ist für eine subjektiv gleichmäßige Ausleuchtung durch eine Scheinwerfer mit Licht eines konstanten Lichtspektrums in den Randbereichen eine erhöhte Lichtintensität erforderlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Scheinwerfer und ein Verfahren zum Betreiben eines laserbasierten Scheinwerfers anzugeben, das ein verbessertes Ausleuchten des Bereiches vor einem Fahrzeug ermöglicht. Dabei ist es insbesondere wünschenswert, ein Ausleuchten der Fahrbahn vor dem Fahrzeug zu ermöglichen, das ein ermüdungsfreies Führen des Fahrzeugs erlaubt und dabei gleichzeitig auch das veränderte Sehverhalten des menschlichen Auges bei Dunkelheit berücksichtigt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

– Ein Scheinwerfer für eine Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem Laser, und mit einem Konverter, der eine ersten Konvertierungseinheit und eine zweite Konvertierungseinheit umfasst, wobei die erste Konvertierungseinheit nach Anregung durch den Laser Licht einer ersten Farbtemperatur emittiert, und die zweite Konvertierungseinheit nach Anregung durch den Laser Licht einer zweiten Farbtemperatur emittiert.
– Ein Verfahren zum Betreiben eines Scheinwerfers für ein Fahrzeug, mit den Schritten: Bereitstellen eines Lasers, Bereitstellen eines Konverters mit einer ersten Konvertierungseinheit und einer zweiten Konvertierungseinheit, wobei die erste Konvertierungseinheit nach Anregung durch den Laser Licht einer ersten Farbtemperatur emittiert, und die zweite Konvertierungseinheit nach Anregung durch den Laser Licht einer zweiten Farbtemperatur emittiert, und Anregen der ersten Konvertierungseinheit und der zweiten Konvertierungseinheit durch den Laser.
– Ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Scheinwerfer.

Einem Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass bei Dunkelheit sich im mesoptischen Bereich (Nachtsehen) die Helligkeitsempfindlichkeit des menschlichen Auges für langwelliges Licht reduziert und die Empfindlichkeit von kurzwelliger Strahlung ansteigt. Andererseits ist bei einem Lichtspektrum, das dem Tageslicht nachempfunden ist, ein besonders ermüdungsfreies Sehen möglich. Daher besteht ein Bedarf, den durch den Scheinwerfer auszuleuchtenden Bereich mit Licht unterschiedlicher Farbtemperaturen auszuleuchten.
Um dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen, wird in einem Aspekt der Erfindung eine Möglichkeit vorgesehen, welche ein Ausleuchten eines zentralen Fahrbereich vor dem Fahrzeug mit einer ersten Farbtemperatur ermöglicht, sodass über längere Zeit ein ermüdungsfreies Führen des Fahrzeugs möglich ist. Darüber hinaus werden Randbereiche außerhalb des zentralen Fahrbereichs mit einem davon abweichenden Lichtspektrum ausgeleuchtet. Hierdurch ist es möglich, für den zentralen Bereich und den Randbereichen jeweils verschiedene, angepasste Lichtspektren einzusetzen, die dem unterschiedlichen Lichtempfinden des menschlichen Auges für die jeweiligen Bereiche Rechnung tragen.
Ein Aspekt der Erfindung sieht hierzu einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug vor, der als Lichtquelle einen Laser zu Erzeugung des erforderlichen Lichts aufweist. Ein solcher Laser emittiert in der Regel monochromatisches, kohärentes Licht. Dieses Licht weist somit nur Strahlung einer einzigen vorgegebenen Wellenlänge auf. Dieses Licht kann dabei im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich liegen. Aber auch Licht außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereiches ist möglich. Beispielsweise kann auch ein Laser eingesetzt werden, der besonders energiereiches Licht im ultravioletten Wellenlängenbereich emittiert.
Der Scheinwerfer verfügt ferner über einen Konverter, der das von dem Laser emittierte monochromatische Licht in sichtbares Licht einer gewünschten Farbtemperatur konvertiert. Hierzu verfügt der erfindungsgemäße Konverter über mindestens zwei Konvertierungseinheiten, die jeweils durch das von dem Laser emittierte Licht angeregt werden und daraufhin Licht einer vorbestimmten Farbtemperatur emittieren. Dabei ist die Farbtemperatur des Lichts, das von den jeweiligen Konvertierungseinheiten emittierte wird auf die gewünschten Farbtemperaturen der durch den Scheinwerfer auszuleuchten Bereiche abgestimmt. Somit können, basierend auf einer einzigen Lichtquelle in Form eines Lasers, mehrere Bereiche im Leuchtbereich des Scheinwerfers mit unterschiedlichen Farbtemperaturen ausgeleuchtet werden. Aufgrund der Mehrzahl von Konvertierungseinrichtungen in dem erfindungsgemäßen Konverter ist es dabei nicht erforderlich mehrere unterschiedliche Lichtquellen bereitzustellen. Auf diese Weise kann eine kostengünstige verbesserte Anpassung des Leuchtbereichs eines Scheinwerfers erreicht werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ferner ein Verfahren vor, welches geeignet ist, einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer zu betreiben. Hierzu wird zunächst ein Laser bereitgestellt. Dieser Laser emittiert, wie bereits zuvor beschrieben, vorzugsweise monochromatisches Licht einer einzigen Wellenlänge. Dieses Licht kann sowohl im für das menschliche Auge sichtbaren, als auch im unsichtbaren Wellenlängenbereich liegen. Ferner wird ein Konverter bereitgestellt, der mindestens zwei Konvertierungseinheiten aufweist. Eine erste Konvertierungseinheit emittierte dabei nach Anregung durch den Laser Licht einer ersten Farbtemperatur, und eine weitere Konvertierungseinheit emittiert nach Anregung durch den Laser Licht einer zweiten Farbtemperatur. Entsprechend werden nach Anregung der Konvertierungseinheiten des Konverters durch das monochromatische Licht des Lasers in den beiden Konvertierungseinheiten jeweils Licht verschiedener Farbtemperaturen emittiert. Dies ermöglicht ein Ausleuchten des Leuchtbereichs des Scheinwerfers mit verschiedenen Farbtemperaturen.
Ferner sieht ein weiterer Aspekt der Erfindung auch eine Fahrzeug vor, insbesondere ein Kraftfahrzeug, zum Beispiel einen Pkw. Dabei weist das Fahrzeug einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer auf.
Schließlich sieht noch ein weiterer Aspekt der vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm vor, welches Instruktionen aufweist, die eine programmgesteuerte Einrichtung dazu veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, den durch einen Laser-Scheinwerfer ausgeleuchteten Bereich in mindestens zwei Teilbereiche zu unterteilen. Dabei können die einzelnen Teilbereiche mit unterschiedlichen Lichtspektren ausgeleuchtet werden. Somit kann für jeden einzelnen Teilbereich ein optimiertes Lichtspektrum gewählt werden, das auf die speziellen Bedürfnisse des jeweiligen Bereiches angepasst ist. Auf diese Weise kann auch mit einer relativ geringen Lichtintensität in den jeweiligen Teilbereichen ein optimiertes Ausleuchten erreicht werden. Durch eine Phosphoroptimierung der einzelnen Konvertierungseinheiten, die das Licht für die jeweiligen Teilbereiche bereitstellen, kann dabei eine effiziente Anpassung der Lichtspektren für jeden Teilbereich erzielt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
In einer Ausführungsform weist der Laser eine Laserdiode auf. Solche Laser auf Basis von Halbleiterdioden ermöglichen eine besonders effiziente und kostengünstige Erzeugung von Laserstrahlung. Insbesondere Laserdioden, die blaues Licht emittieren, sind dabei besonders vorteilhaft. Darüber hinaus ist jedoch eine Anregung des erfindungsgemäßen Konverters mit einem Laser, der auf eine andere Weise angeregt wird, ist ebenso möglich.
In einer Ausführungsform sind die erste Farbtemperatur und die zweite Farbtemperatur verschieden. Durch die Verwendung von verschiedenen Farbtemperaturen in den einzelnen Konvertierungseinheiten ist es möglich, verschiedene Bereiche des Leuchtbereichs eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers mit entsprechend unterschiedlichen Farbtemperaturen auszuleuchten. Somit können einzelne Bereiche im Leuchtbereich des Scheinwerfers an die spezifischen Seheigenschaften des menschlichen Auges angepasst werden.
In einer Ausführungsform weisen die erste Konvertierungseinheit und/oder die zweite Konvertierungseinheit einen Phosphorkonverter auf. Durch einen solchen Phosphorkonverter, also eine Substanz, die durch das von dem Laser emittierte Licht angeregt wird und daraufhin Licht mit einem davon abweichenden Spektrum emittiert, kann eine Umwandlung des vom Laser emittierten Lichts in Licht der gewünschten Farbtemperaturen erreicht werden.
In einer Ausführungsform weist der Scheinwerfer eine erste Ablenkungsvorrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, das von der ersten Konvertierungseinheit und/oder das von der zweiten Konvertierungseinheit emittierte Licht gemäß einer vorbestimmten Lichtverteilung abzulenken. Auf diese Weise kann das sehr stark gerichtete Licht des Lasers über den kompletten auszuleuchtenden Bereichen des Scheinwerfers verteilt werden. Beispielsweise kann es sich bei der Ablenkungsvorrichtung um eine Mikrospiegel-Vorrichtung handeln. Bei einer solchen Mikrospiegel-Vorrichtung wird das Licht über einen oder mehrere bewegliche, gezielt ansteuerbare Spiegel geleitet. Dabei werden diese Spiegel mittels kleiner Motoren oder anderer elektromechanische Komponenten bewegt, um den Lichtstrahl in der gewünschten Weise abzulenken. Auch ein Ablenken des Lichtstrahls über schnell rotierende Spiegel, wie dies beispielsweise bereits von Laserdruckern bekannt ist, ist möglich.
Bei der vorbestimmten Lichtverteilung, die durch das Ablenken des Lichtstrahls erzielt werden soll, kann er sich beispielsweise um eine Fernlichtverteilung des Kraftfahrzeugs handeln. Andere speziell angepasste Lichtverteilungen sind selbstverständlich ebenso möglich. So kann beispielsweise auch die Lichtverteilung des Scheinwerfers dynamisch an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden. Eine Anpassung der vorbestimmten Lichtverteilung an die Verkehrsverhältnisse, die aktuelle Geschwindigkeit, einer Kurvenfahrt oder Ähnliches ist möglich. Insbesondere kann dabei die vorbestimmte Lichtverteilung so definiert werden, dass einzelne Bereiche des auszuleuchten Bereiches jeweils mit einer bestimmten Farbtemperatur des von dem Konverter bereitgestellten emittierten Lichtes ausgeleuchtet werden.
In einer Ausführungsform weist der Scheinwerfer eine zweite Ablenkungsvorrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, von dem Laser bereitgestelltes Licht gemäß einer weiteren vorbestimmten Lichtverteilung auf den Konverter abzulenken. Somit kann durch gezieltes Ablenken des vom Laser bereitgestellten Lichtes auf eine der mehreren Konvertierungseinheiten die jeweilige Konvertierungseinheiten angeregt und zum Emittieren von Licht mit der entsprechenden Farbtemperatur angeregt werden. Auf diese Weise kann daher durch Ansteuernd der entsprechenden Konvertierungseinheit durch die zweite Ablenkungsvorrichtung gezielt die gewünschte abzugebende Farbtemperatur ausgewählt werden. Die zweite Ablenkungsvorrichtung kann dabei analog zu der ersten Ablenkungsvorrichtung ebenfalls einen oder mehrere elektromechanisch angesteuerte Spiegel aufweisen. Ebenso sind hier auch weitere, alternative Möglichkeiten zum Ablenken des Lichtstrahls möglich.
In einer Ausführungsform sind die erste Konvertierungseinheit und die zweite Konvertierungseinheit gemäß einer zu erzielenden Farbtemperaturverteilung in dem Konverter angeordnet. Durch das Anordnen der jeweiligen Konvertierungseinheiten in dem Konverter entsprechend der in dem Ausleuchtungsbereich des Scheinwerfers zu erzielenden Farbtemperaturverteilung kann die entsprechende Farbtemperaturverteilung bereits in dem Konverter fest eingestellt werden. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Vorgabe der Farbtemperaturverteilung möglich. Beispielsweise können entsprechende phosphorkonvertierende Substanzen gemäß der zu erzielenden Farbtemperaturverteilung auf dem Konverter angeordnet werden.
In einer Ausführungsform weist der Scheinwerfer einen Detektor auf, der dazu ausgelegt ist, eine Position eines Objekts im Umfeld des Scheinwerfers zu detektieren und die vorbestimmte Lichtverteilung und/oder die weitere vorbestimmte Lichtverteilung unter Verwendung der detektierten Position des Objekts anzupassen. Beispielsweise kann es sich bei dem Detektor um eine Kamera, einen Ultraschallsensor, einen Infrarotsensor oder ein Radarsystem handeln. Durch die Detektion von Objekten im Umfeld des Scheinwerfers können die entsprechenden Bereiche im Leuchtbereich des Scheinwerfers angepasst werden. Beispielsweise ist ein Anleuchten des detektierten Objekts mit einer alternativen Farbtemperatur möglich. Alternativ kann ein solches Objekt auch verstärkt oder abgeschwächt angeleuchtet werden. Ebenso ist es möglich, den Bereich eines detektierten Objektes vollständig aus dem Leuchtbereich des Scheinwerfers auszuschließen.
In einer Ausführungsform weist der Scheinwerfer einen Lichtleiter auf, der dazu ausgelegt ist, das von dem Laser bereitgestellte Licht an eine vorbestimmte Position zu leiten. Beispielsweise kann ein solcher Lichtleiter das Licht von dem Laser zu den Konvertierungseinheiten des Konverters leiten. Alternativ ist es auch möglich, dass der Lichtleiter das Licht von dem Laser zunächst zu der zweiten Ablenkungsvorrichtung leitet. Durch die Führung des Lichts vom Laser zu dieser vorbestimmten Position an dem Konverter oder der Ablenkungsvorrichtung ist es möglich, den Laser in einer nahezu beliebigen Position bezüglich den übrigen Komponenten des Scheinwerfers anzuordnen. Insbesondere ist somit eine bezüglich Raumbedarf und/oder Temperaturmanagement optimierte Position möglich. Somit ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Laser sich in unmittelbarer Nähe der übrigen Komponenten des Scheinwerfers befindet.
Einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst ferner den folgenden Schritt: Ablenken des von der ersten Konvertierungseinheit und der zweiten Konvertierungseinheit emittierten Lichts gemäß einer vorbestimmten Lichtverteilung.
Eine weitere Ausführungsform umfasst den folgenden Schritt: Ablenken des von dem Laser bereitgestellten Lichts auf den Konverter gemäß einer weiteren vorbestimmten Lichtverteilung.
Eine Ausführungsform umfasst die folgenden Schritte: Detektieren einer Position eines Objekts im Umfeld des Scheinwerfers; und Anpassen der vorbestimmten Lichtverteilung und/oder der weiteren vorbestimmten Lichtverteilung unter Verwendung der detektierten Position des Objekts.
In einer Ausführungsform verändert der Schritt zum Anpassen der vorbestimmten Lichtverteilung und/oder der weiteren vorbestimmten Lichtverteilung die Farbtemperatur an der detektierten Position des Objekts.
In einer Ausführungsform verringert oder erhöht der Schritt zum Anpassen der vorbestimmten Lichtverteilung und/oder der weiteren vorbestimmten Lichtverteilung die entsprechende Lichtverteilung an der detektierten Position des Objekts.
Die vorliegende Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Lasers und eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Konverters mit einer ersten Konvertierungseinheit und einer zweiten Konvertierungseinheit, wobei die erste Konvertierungseinheit nach Anregung durch den Laser Licht einer ersten Farbtemperatur emittiert, und die zweite Konvertierungseinheit nach Anregung durch den Laser Licht einer zweiten Farbtemperatur emittiert, und eine Vorrichtung zum Anregen der ersten Konvertierungseinheit und der zweiten Konvertierungseinheit durch den Laser.
Eine Ausführungsform umfasst ferner eine Vorrichtung zum Ablenken des von der ersten Konvertierungseinheit und der zweiten Konvertierungseinheit emittierten Lichts gemäß einer vorbestimmten Lichtverteilung.
Eine Ausführungsform umfasst ferner eine Vorrichtung zum Detektieren einer Position eines Objekts im Umfeld des Scheinwerfers und eine Vorrichtung zum Anpassen der vorbestimmten Lichtverteilung und/oder der weiteren vorbestimmten Lichtverteilung unter Verwendung der detektierten Position des Objekts.
In einer Ausführungsform verändert die Vorrichtung zum Anpassen der vorbestimmten Lichtverteilung und/oder der weiteren vorbestimmten Lichtverteilung die Farbtemperatur an der detektierten Position des Objekts.
In einer weiteren Ausführungsform erhöht oder verringert die Vorrichtung zum Anpassen der vorbestimmten Lichtverteilung und/oder der weiteren vorbestimmten Lichtverteilung die entsprechende Lichtverteilung an der detektierten Position des Objekts.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 eine schematische Darstellung eines Blockschaltbild eines Scheinwerfers gemäß eines Ausführungsbeispiels;
2 eine schematische Darstellung eines Blockschaltbild eines Scheinwerfers gemäß eines alternativen Ausführungsbeispiels;
3 eine schematische Darstellung eines Ausleuchtungsbeispiels eines Scheinwerfers gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels; und
4 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem weiteren Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt.
Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes eines Scheinwerfers 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Laser 1 erzeugt zunächst einen Laserstrahl. Bei diesem Laser 1 kann es sich beispielsweise um einen Halbleiterlaser mit einer Laserdiode 1a handeln. Alternative Lasersysteme sind darüber hinaus ebenso möglich. Beispielsweise kann es sich bei dem Laser 1 auch um einen Gasentladungslaser oder ähnliches handeln.
Der Laser 1 emittiert dabei vorzugsweise monochromatisches Licht einer einzigen vorbestimmten Wellenlänge. Dieses Licht kann dabei sowohl im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen ca. 400 nm und 800 nm liegen. Beispielsweise kann es sich bei dem von dem Laser emittierten Licht um blaues Licht mit einer Wellenlänge um ca. 450 nm handeln. Alternativ ist aber auch ebenso infrarotes oder ultraviolettes Licht außerhalb des für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereichs möglich.
Das von dem Laser 1 emittierte Licht trifft daraufhin zunächst auf eine Ablenkungsvorrichtung 3. Dabei kann das Licht direkt von dem Laser 1 auf die Ablenkungsvorrichtung 3 gerichtet werden. Alternativ ist es ebenso möglich, dass das Licht über einen geeigneten Lichtleiter 7 zu der Ablenkungsvorrichtung 3 geleitet wird.
Bei der Ablenkungsvorrichtung 3 kann es sich beispielsweise um eine Mikrospiegel-Vorrichtung handeln. Eine solche Mikrospiegel-Vorrichtung kann einen oder mehrere Spiegel umfassen. Diese Spiegel werden jeweils durch geeignete Stellvorrichtungen hin und her bewegt. Somit kann durch gezieltes Ansteuern der einzelnen Spiegel der Strahlengang des von dem Laser emittierten Lichtes präzise gesteuert werden. Alternative Möglichkeiten zur Umlenkung des von dem Laser emittierten Lichtstrahls, wie beispielsweise schnell rotierende Spiel oder Ähnliches sind ebenso möglich.
Durch die Ablenkungsvorrichtung 3 wird das Licht des Lasers 1 auf den Konverter 2 gerichtet. Je nach Ausführung der Ablenkungsvorrichtung 3 muss der Konverter 2 dabei nicht zwangsläufig in der optischen Achse des Lasers 1 liegen, sondern kann auch eine davon abweichende Position haben.
Der Konverter 2 weist dabei mehrere Konvertierungseinrichtungen 2-1, 2-2, 2-3 auf. Jede dieser Konvertierungseinrichtungen 2-1, 2-2 und 2-3 umfasst dabei eine Substanz, wie beispielsweise einen Phosphorkonverter, die dazu in der Lage ist, nach Anregung durch das von dem Laser 1 abgestrahlte Licht ein Lichtspektrum mit einer vorbestimmten Farbtemperatur zu emittieren. Durch eine angepasste Anordnung der einzelnen Konvertierungsvorrichtungen 2-1, 2-2 und 2-3 auf dem Konverter kann dabei die von dem Konverter 2 emittierte Lichtverteilung in der Farbtemperatur angepasst werden. Beispielsweise kann der Konverter 2 im Randbereich eine oder mehrere Konvertierungseinrichtungen 2-2, 2-3 mit einem Phosphorkonverter aufweisen, der von dem Phosphorkonverter der Konvertierungseinrichtung 2-1 im Inneren des Konverters 2 abweicht. Somit gibt sich eine resultierende Lichtverteilung, die im Randbereich eine andere Farbtemperatur aufweist, als im zentralen Bereich.
Im Anschluss an den Konverter 2 können sich optional eine oder auch mehrere Linsen 6 befinden, die das von den Konverter 2 emittierte Licht entsprechend bündeln bzw. streuen, um im Leuchtbereich des Scheinwerfers die gewünschte Lichtverteilung zu erzielen.
Der Scheinwerfer 10 kann darüber hinaus einen Detektor 9 umfassen, der Objekte im Umfeld des Scheinwerfers 10 detektiert und dabei deren Position bestimmt. Beispielsweise kann es sich bei dem Detektor 9 um eine Kamera, eine Infrarotsensor, einen Ultraschallsensor oder ein Radarsystem handeln. Wird durch den Detektor 9 ein Objekt im Umfeld des Scheinwerfers 10 detektiert, so kann daraufhin der von dem Scheinwerfer 10 ausgeleuchtete Bereich angepasst werden. Beispielsweise kann der Bereich, in dem das Objekt detektiert wurde, nicht oder nur abgeschwächt ausgeleuchtet werden. Hierzu wird durch die Ablenkungsvorrichtung 3 der Laserstrahl derart abgelenkt, dass in dem Bereich, in dem ein Objekt detektiert wurde keine oder nur eine minimale Lichtemission erfolgt.
2 zeigt ein Blockschaltbild für ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Scheinwerfers 10. Analog zu 1 wird auch hier durch einen Laser 1 Licht abgestrahlt. Das von diesem Laser 1 abgestrahlte Licht trifft in diesem Fall zunächst auf eine Vorrichtung 5 zum Ablenken des Laserstrahls auf den Konverter 2. Beispielsweise kann es sich bei dieser Vorrichtung 5 zum Ablenken des Laserstrahls um einen Rotationspiegel handeln, der das Licht abwechselnd auf eine der Konvertierungsvorrichtungen 2-1, 2-2 bzw. 2-3 des Konverters 2 ablenkt.
Der Konverter 2 in diesem Ausführungsbeispiel weist dabei ebenfalls zwei oder mehr Konvertierungseinrichtungen 2-1, 2-2 und 2-3 auf. Dabei konvertiert jede dieser Konvertierungsvorrichtungen 2-1, 2-2 und 2-3 das von dem Laser 1 eintreffende Licht in ein Lichtspektrum mit einer vorgegebenen Farbtemperatur. Vorzugsweise hat auch hier das von den jeweiligen Konvertierungsvorrichtung 2-1 und 2-2 emittierte Licht jeweils eine unterschiedliche Farbtemperatur.
Anschließend wird das von dem Konverter 2 emittierte Licht durch eine weitere Ablenkungsvorrichtung 4 gemäß einer weiteren vorgegebenen Lichtverteilung abgelenkt. Die Ablenkungsvorrichtung 4 kann dabei gleich bzw. ähnlich wie die Ablenkungsvorrichtung 3 des vorherigen Ausführungsbeispiels aufgebaut sein.
Im Anschluss kann auch hier das Licht durch eine oder mehrere optische Linsen 6 weiter gebündelt bzw. gestreut werden.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, durch eine geeignete Detektionsvorrichtung 9 analog zu dem vorherigen Ausführungsbeispiels Objekte im Umfeld des Scheinwerfers 10 zu detektieren und darauf basierend die Lichtverteilung anzupassen.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Szene, die durch einen Scheinwerfer 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgeleuchtet wird. Der Scheinwerfer 10 ist dabei in einem Kraftfahrzeug 20, beispielsweise einem Personenkraftwagen (PKW) oder einem anderen Fahrzeug, angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Scheinwerfer 10 um einen Frontscheinwerfer eines Fahrzeugs. Der Scheinwerfer 10 leuchtet dabei die Fahrbahn vor dem Fahrzeug 20, sowie die Randbereiche links und rechts der Fahrbahn aus. Dabei erfolgt die Ansteuerung der Ablenkungsvorrichtung 3 bzw. der weiteren Ablenkungsvorrichtung 4 derart, dass der Zentralbereich vor dem Kraftfahrzeug mit Licht einer ersten Farbtemperatur ausgeleuchtet wird und der Randbereich zumindest auf einer Seite mit Licht einer anderen Farbtemperatur ausgeleuchtet wird.
Wird dabei durch den Detektor 9 ein Objekt 30 im Umfeld des Fahrzeugs 20, insbesondere des Scheinwerfers 10, detektiert, so kann der entsprechende Leuchtbereich an der Position des detektierten Objekts 30 verändert werden. Beispielsweise kann ein solches detektiertes Objekt 30 mit Licht einer abweichenden Farbtemperatur angeleuchtet werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, das detektierte Objekt 30 mit einer höheren oder niedrigeren Lichtintensität anzuleuchten, oder das Objekt 30 vollständig vom Leuchtbereich auszunehmen. Hierzu kann beispielsweise die Ablenkungsvorrichtung 3 oder 4 das Licht in geeigneter Weise ablenken.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt. In Schritt S1 wird ein Laser 1 bereitgestellt. In Schritt S2 wird ein Konverter 2 bereitgestellt. Der Konverter umfasst eine erste Konvertierungseinheit 2-2 und mindestens eine zweite Konvertierungseinheit 2-1, 2-3. Die erste Konvertierungseinheit 2-2 emittierte nach Anregung durch den Laser 1 Licht einer ersten Farbtemperatur. Die zweite Konvertierungseinheit 2-1, 2-3 emittiert nach Anregung durch den Laser Licht einer zweiten Farbtemperatur. In Schritt S3 werden die erste Konvertierungseinheit 2-2 und die zweite Konvertierungseinheit 2-1, 2-3 durch den Laser angeregt.
Ferner kann in Schritt S4 das von der ersten Konvertierungseinheit 2-2 und der zweiten Konvertierungseinheit 2-1, 2-3 emittierte Licht gemäß einer vorbestimmten Lichtverteilung abgelenkt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann in Schritt S5 das von dem Laser 1 bereitgestellte Licht gemäß einer weiteren vorbestimmten Lichtverteilung auf den Konverter 2 abgelenkt werden.
Ferner ist es in einem optionalen Schritt S6 möglich, eine Position eines Objekts im Umfeld des Scheinwerfers 10 zu detektieren und daraufhin in Schritt S5 die vorbestimmten Lichtverteilungen unter Verwendungen der detektierten Position des Objekts anzupassen. Dabei können in dem Schritt S7 zum Anpassen der vorbestimmten Lichtverteilungen die Lichtverteilungen so verändert werden, das an den detektierten Positionen der Objekte Licht mit einer veränderten Farbtemperatur abgestrahlt wird.
Zusätzlich oder alternativ kann in Schritt S7 zum Anpassen der vorbestimmten Lichtverteilungen auch die Intensität des Lichts an der detektierten Position des Objekts verringert oder erhöht werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Laser
2: Konverter
2-1, 2-3: zweite Konvertierungseinheit
2-2: erste Konvertierungseinheit
3: erste Ablenkungsvorrichtung
4: zweite Ablenkungsvorrichtung
5: Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahls
6: Linse
7: Lichtleiter
9: Detektor
10: Scheinwerfer
20: Fahrzeug
30: Objekt
S1–S7: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2618044 A2 [0005]

Claims

Scheinwerfer (10) für eine Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem Laser (1), und mit einem Konverter (2), der eine ersten Konvertierungseinheit (2-2) und eine zweite Konvertierungseinheit (2-1, 2-3) umfasst, wobei die erste Konvertierungseinheit (2-2) nach Anregung durch den Laser (1) Licht einer ersten Farbtemperatur emittiert, und die zweite Konvertierungseinheit (2-1, 2-3) nach Anregung durch den Laser (1) Licht einer zweiten Farbtemperatur emittiert.
Scheinwerfer (10) nach Anspruch 1, wobei der Laser (1) eine Laserdiode (1a) aufweist.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Farbtemperatur und die zweite Farbtemperatur verschieden sind.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Konvertierungseinheit (2-2) und/oder die zweite Konvertierungseinheit (2-1, 2-3) einen Phosphorkonverter aufweisen.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ferner eine erste Ablenkungsvorrichtung (3) aufweist, die dazu ausgelegt ist, das von der ersten Konvertierungseinheit (2-2) und/oder das von der zweiten Konvertierungseinheit (2-1, 2-3) emittierte Licht gemäß einer vorbestimmten Lichtverteilung abzulenken.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ferner eine zweite Ablenkungsvorrichtung (4) aufweist, die dazu ausgelegt ist, von dem Laser (1) bereitgestelltes Licht gemäß einer weiteren vorbestimmten Lichtverteilung auf den Konverter (2) abzulenken.
Scheinwerfer (10) nach Anspruch 6, wobei die erste Konvertierungseinheit (2-2) und die zweite Konvertierungseinheit (2-1, 2-3) gemäß einer zu erzielenden Farbtemperaturverteilung in dem Konverter (2) angeordnet sind.
Scheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, die ferner einen Detektor (9) aufweist, der dazu ausgelegt ist, eine Position eines Objekts im Umfeld des Scheinwerfers (10) zu detektieren und die vorbestimmte Lichtverteilung und/oder die weitere vorbestimmte Lichtverteilung unter Verwendung der detektierten Position des Objekts anzupassen.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ferner einen Lichtleiter (7) aufweist, der dazu ausgelegt ist, das von dem Laser (1) bereitgestellte Licht an eine vorbestimmte Position zu leiten.
Kraftfahrzeug mit einem Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Scheinwerfers (10) für ein Fahrzeug, mit den Schritten: Bereitstellen (S1) eines Lasers (1); Bereitstellen (S2) eines Konverters (2) mit einer ersten Konvertierungseinheit (2-2) und einer zweiten Konvertierungseinheit (2-1, 2-3), wobei die erste Konvertierungseinheit (2-2) nach Anregung durch den Laser (1) Licht einer ersten Farbtemperatur emittiert, und die zweite Konvertierungseinheit (2-1, 2-3) nach Anregung durch den Laser (1) Licht einer zweiten Farbtemperatur emittiert; und Anregen (S3) der ersten Konvertierungseinheit (2-2) und der zweiten Konvertierungseinheit (2-1, 2-3) durch den Laser (1).
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner den folgenden Schritt aufweist: Ablenken (S4) des von der ersten Konvertierungseinheit (2-2) und der zweiten Konvertierungseinheit (2-1, 2-3) emittierten Lichts gemäß einer vorbestimmten Lichtverteilung.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, das ferner den folgenden Schritt aufweist: Ablenken (S5) des von dem Laser (1) bereitgestellten Lichts auf den Konverter (2) gemäß einer weiteren vorbestimmten Lichtverteilung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, das ferner die folgenden Schritte aufweist: Detektieren (S6) einer Position eines Objekts im Umfeld des Scheinwerfers (10); und Anpassen (S7) der vorbestimmten Lichtverteilung und/oder der weiteren vorbestimmten Lichtverteilung unter Verwendung der detektierten Position des Objekts.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Schritt (S7) zum Anpassen der vorbestimmten Lichtverteilung und/oder der weiteren vorbestimmten Lichtverteilung die Farbtemperatur an der detektierten Position des Objekts verändert.
Computerprogramprodukt mit einem Computerprogram, welches Instruktionen aufweist, die eine programmgesteuerte Einrichtung dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15 auszuführen.