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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Leuchteinrichtung, die flächenmoduliert ist, zum Beleuchten eines vorgegebenen Bereichs. Der Begriff „flächenmoduliert“ bedeutet hier, dass Bereiche einer leuchtenden Fläche in ihrer Helligkeit veränderbar sind.
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Ein Pixellichtscheinwerfer ist ein Scheinwerfer, der eine vorgegebene Lichtverteilung pixelweise erzeugt und damit flächenmoduliert ist. Dabei ist jeder Pixel, ähnlich wie bei einem Monitor, einzeln schaltbar. Somit ist ein solches System vergleichbar mit einem Matrix-Beam-System mit einer sehr hohen Segmentanzahl. Dies erlaubt das präzise Ausblenden von Bereichen, um z. B. andere Verkehrsteilnehmer nicht zu blenden (z. B. blendfreies Fernlicht) und dabei selbst noch möglichst viele übrige Bereiche auszuleuchten. Außerdem soll ein Pixellicht zusätzlich lichtstarke Assistenzfunktionen, wie Markierungslicht, bereitstellen können. Ein derartiges Markierungslicht dient zur Realisierung einer Spotfunktion, um beispielsweise Verkehrsschilder und/oder Personen ein- und auszudimmen.
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Neben einer Anordnung aus vielen LEDs ist auch eine Realisierung des Pixellichtscheinwerfers mittels eines DMD-Array (Digital Mirror Device) oder eines aus zwei Ablenkeinheiten bestehenden Laserscanners denkbar.
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Die bislang bekannten Systeme besitzen zahlreiche Vor- und Nachteile. So korrespondiert bei einer LED-Matrix die Anzahl der benötigten Lichtquellen mit der gewünschten Auflösung. Ein LED-Matrix-Pixellicht würde sehr viele Lichtquellen benötigen, was technisch nur schwer realisierbar und kaum sinnvoll ist.
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Demgegenüber hat ein DMD-Array ohne Zusatzfunktionen bei geeigneter Ausleuchtung eine gute Effizienz (z. B. 15 %). Bei Realisierung von Zusatzfunktionen hingegen sinkt der Wirkungsgrad massiv, da das System nur schwer größere Mengen an Licht in Bereiche lenken kann, die auf dem DMD-Array nur schwer ausgeleuchtet werden.
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Darüber hinaus werden zur Realisierung von Scheinwerferfunktionen Laserscanner eingesetzt, bei denen sogenannte 2-Achsen-resonante und 1-Achsen-resonante Laserscanner von sogenannten 2-Achsen-quasistatischen Laserscannern unterschieden werden. Resonante Laserscanner haben an sich einen durchweg besseren optischen Wirkungsgrad als die DMD-Variante. Allerdings muss eine Laserlichtquelle verwendet werden, so dass die elektrische Effizienz in einem ähnlichen Bereich liegt. Das größte Problem dieser Systeme liegt darin, dass resonant bewegte Spiegel in der Mittelstellung am kürzesten verweilen, während sie an den Umkehrpunkten länger „stehen“. Dies führt dazu, dass die Außenbereiche eines auszuleuchtenden Bereichs heller sind als ein Mittelbereich. Bei Kraftfahrzeugscheinwerfern ist hingegen gefordert, dass die Mitte eines auszuleuchtenden Bereichs stärker ausgeleuchtet wird als die Randbereiche. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, benötigt der Laserscanner bei diesen Anordnungen daher verhältnismäßig hohe Spitzenleistungen. Dies wiederum verhindert eine Realisierung einer 2D-Variante vollständig und macht eine Realisierung des 1-Achsen-resonanten Laserscanners nur über mehrere Module möglich. Vermutlich wird eine Realisierung aber dann trotzdem an Problemen bezüglich der Augensicherheit scheitern, da auch dann die Spitzenleistung der Pulse noch sehr gefährlich wäre.
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Ein 2-Achsen-quasistatischer Laserscanner, bei dem Spiegel verfahren und angehalten werden können, hat zwar keine Probleme mit Spitzenleistungen, aber nur einen sehr schlechten Gesamtwirkungsgrad. Außerdem sind alle Scanelemente zu langsam, um das System physikalisch realisierbar zu machen.
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Aus der Druckschrift
DE 103 54 104 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Ausleuchtung eines seitlichen Fahrbahnbereichs mittels eines Hilfsscheinwerfers für ein Fahrzeug bekannt. Als Hilfsscheinwerfer kann ein Pixellichtscheinwerfer entsprechend dem DMD-Prinzip (Digital Micromirror Device) verwendet werden. Über steuerbare Mikrospiegel kann eine punktgenaue Lichtverteilung auf einen gefährdeten Fußgänger erreicht werden. Außerdem kann dadurch ein blendfreies Dauerfernlicht erzeugt werden.
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Die weitere Druckschrift
DE 10 2008 022 795 A1 beschreibt einen Kfz-Scheinwerfer mit zumindest einem Halbleiterlaser als Lichtquelle. Ferner ist ein Lichtmodulator vorgesehen, der die Abstrahlcharakteristik des vom Halbleiterlaser abgestrahlten Lichts in vorgegebener Weise verändert.
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Eine gattungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist aus der Druckschrift
EP 2 551 154 A2 bekannt. Dort wird zusätzlich zu einem LED-Licht ein Laserscanner eingesetzt. Dessen Strahl ist durch Spiegel ablenkbar und bildet ein Markierungslicht.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 041 234 A1 beschreibt einen Fahrzeugscheinwerfer, der eine LED-Matrix aufweist und dimmbar ist.
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Außerdem offenbart die Druckschrift
WO 2013/164276 A1 einen Scheinwerfer, dessen Lichtverteilung mittels eines DMD-Arrays verändert wird.
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Schließlich zeigt die Druckschrift
DE 199 10 004 A1 einen Scheinwerfer, dessen Lichtverteilung mittels eines im Strahlengang befindlichen LCD-Elements verändert wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die bei hohem Wirkungsgrad eine verbesserte Ausleuchtung besitzt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1.
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In vorteilhafter Weise werden also zwei Typen von Leuchteinrichtungen kombiniert, nämlich eine flächenmodulierte Leuchteinrichtung mit einer strahlgeführten Leuchteinrichtung. Dabei wird der hohe Wirkungsgrad eines flächenmodulierten Flächenstrahles genutzt und es wird ergänzend ein intensiver Strahl einer zweiten Leuchteinrichtung benutzt, um die Ausleuchtung durch die erste Leuchteinrichtung zu optimieren und/oder eine Zusatzlichtfunktion zu implementieren.
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Gegebenenfalls besitzt die erste Leuchteinrichtung eine LED-Matrix. Mit einer solchen LED-Matrix ist bei hohem Wirkungsgrad eine große Lichtstärke zu erzielen.
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Alternativ kann die erste Leuchteinrichtung ein DMD-Array aufweisen. Damit ist es möglich, aus einem zu beleuchtenden Bereich selektiv einen oder mehrere Teilbereiche auszublenden.
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Alternativ kann die erste Leuchteinrichtung auch eine LCD-Einheit aufweisen. Eine derartige LCD-Einheit hätte den Vorteil, dass sie verhältnismäßig robust gegenüber Erschütterungen ist. Als Lichtquelle für diese oder die obigen Leuchteinrichtung kann eine oder mehrere LEDs oder ein Laser dienen.
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Die zweite Leuchteinrichtung weist einen Laserscanner auf, wobei der Strahl der zweiten Leuchteinrichtung eben ein Laserstrahl oder ein von ihm hervorgerufener intensiver Strahl ist. Dadurch ist gewährleistet, dass die erste Leuchteinrichtung quasi punktgenau ergänzt werden kann, so dass sich dunkle Ausleuchtungsbereiche der ersten Leuchteinrichtung aufhellen und örtlich sehr begrenzt hohe Leuchtdichten erzielen lassen.
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Außerdem weist der Laserscanner eine akustooptische Ablenkeinheit auf. Der damit entstehende quasistatische Laserscanner hat den Vorteil hoher Robustheit und flexiblerer und wegunabhängiger Ansteuerung. Das bedeutet, dass zwischen zwei Pixeln kein Weg abgefahren werden muss, und somit beliebig zwischen zwei Pixeln gesprungen werden kann unabhängig von deren Position.
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Die Lichtquelle der ersten Leuchteinrichtung kann dimmbar sein. Dadurch ist es möglich, dass die Ausgangsleistung an den Bedarf angepasst werden kann.
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Ferner kann die erste Leuchteinrichtung für eine Scheinwerferfunktion des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Damit steht eine Beleuchtungsvorrichtung mit flexibel einstellbaren Teilbereichen als Scheinwerfer zur Verfügung.
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Des Weiteren wird die zweite Leuchteinrichtung vorzugsweise zeitlich so moduliert, dass sie zusammen mit der ersten Leuchteinrichtung die vorgegebene Lichtverteilung so realisiert, dass die Lichtquelle der ersten Leuchteneinrichtung maximal dimmbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die vom Gesamtsystem aufgenommene Leistung minimiert wird, da die flächenmodulierte Leuchteinrichtung deutlich energieintensiver ist als die zeitlich modulierte. So würde beispielsweise in einer Kombination aus Fernlicht und Markierungslicht die zeitlich modulierte Lichtquelle in erster Linie ein Gros des Markierungslicht und je nach Intensität die lichtstärksten Bereiche des Fernlichts realisieren. Dabei ist zu beachten, dass auch die erste Leuchteneinrichtung in der Regel alle Bereiche mitrealisiert.
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Vorzugsweise ist die erste Leuchteinrichtung zusammen mit der zweiten Leuchteinrichtung von einer internen Steuereinrichtung so ansteuerbar, dass die Leistung der ersten Leuchteinrichtung zur Realisierung einer vorgegebenen Beleuchtungsverteilung auf ein Minimum reduziert ist.
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Die akustooptische Ablenkeinheit kann eine Bragg-Zelle aufweisen, in deren nullter Ordnung der Beugung eine Photodiode zur Regelung eines Lasers des Laserscanners angeordnet ist. Damit ist ohne weitere zusätzliche optische Elemente eine zuverlässige Überwachung des Laserscanners möglich.
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Der Laserscanner kann außerdem eine Schnittstelle zum individuellen Programmieren nach seiner Inbetriebnahme aufweisen. Damit ist es möglich, dass durch den sehr flexiblen Laserscanner Zusatzlichtfunktionen individuell durch den Fahrer einstellbar sind.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, in denen zeigen:
- 1 den schematischen Aufbau einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Ziellichtverteilung;
- 3 einen Lichtbeitrag eines DMD-Moduls; und
- 4 einen Lichtbeitrag eines Laserscanner-Moduls.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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1 gibt eine Beleuchtungsvorrichtung wieder, wie sie als Scheinwerfer in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden kann. Die Beleuchtungsvorrichtung besitzt also eine Scheinwerferfunktion und vorzugsweise eine weitere Zusatzlichtfunktion.
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Im Wesentlichen besteht die Beleuchtungsvorrichtung aus zwei Modulen, nämlich einer ersten Leuchteinrichtung 1 und einer davon verschiedenen zweiten Leuchteinrichtung 2. Die erste Leuchteinrichtung 1 stellt einen flächenmodulierten Strahler dar, mit dem ein vorgegebener Bereich, wie er für Kraftfahrzeugscheinwerfer typisch ist, beleuchtet werden kann. Die erste Leuchteinrichtung 1 ist dadurch flächenmoduliert, dass eine Leuchtfläche von ihr bereichsweise in ihrer Leuchtkraft verändert wird. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dieser Leuchtfläche um ein DMD-Array 3, dessen Mikrospiegel 4 das einfallende Licht 5 reflektiert. Durch die Vielzahl der Mikrospiegel 4 ist die Leuchtfläche also in Pixel unterteilt (Pixellichtscheinwerfer). Üblicherweise werden bei den Mikrospiegeln 4 zwei Stellungen benutzt: eine Einstellung und eine Ausstellung. In der Einstellung reflektiert der jeweilige Mikrospiegel 4 das einfallende Licht 5 für seinen Teil (Reflexionseinzelstrahl 6) in einen vorgegebenen Abschnitt, der hier durch eine Optik 7 symbolisiert ist. Diese Optik 7 beugt und/oder reflektiert die Teilreflexionsstrahlen 6 in einen vorbestimmten Raumbereich, der in 1 nicht eingezeichnet ist.
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Das einfallende Licht 5 wird von einer Lichtquelle 8 erzeugt, bei der es sich beispielsweise um ein LED-Modul mit einer Vielzahl von LEDs, einem Laser oder einer Xenon-Lampe handeln kann. Damit das Licht der Lichtquelle, hier das auf das DMD-Array 3 einfallende Licht 5, eine vorgeformte Lichtverteilung erhält, ist hier ein Reflektor 9 um die Lichtquelle 8 vorgesehen. Beispielsweise kann mit diesem Reflektor 9 eine gaußförmige Lichtverteilung erzielt werden. Dadurch ist die Lichtstärke des Strahls in der Mitte am höchsten und fällt zum Rand hin ab (ähnlich wie in 3).
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Eine erste Steuereinrichtung 10 steuert das DMD-Array 3 und die Lichtquelle 8. Hierzu berechnet sie die Lichtverteilung und die Aufteilung der Pixel. Dies bedeutet, dass sie die einzelnen Mikrospiegel des DMD-Array ansteuert. Gleichzeitig steuert sie die Gesamthelligkeit der Lichtquelle 8 und dimmt diese je nach Bedarf.
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Anstelle des DMD-Array 3, das pixelweise Licht reflektiert, kann auch ein LCD-Schirm (Leuchtkristallanzeige) verwendet werden, der polarisiertes Licht pixelweise durchscheinen lässt oder nicht. Gegebenenfalls können auch andere Leuchtmittel verwendet werden, die flächenmoduliert werden können.
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Als zweite Leuchteinrichtung 2 dient hier ein Strahler, der einen wesentlich intensiveren Strahl 11 (d.h. höhere Lichtstärke) als das von der Lichtquelle 8 der ersten Leuchteinrichtung 1 erzeugte einfallende Licht 5 besitzt. Vorzugsweise wird der intensive Strahl 11 mit Hilfe eines Lasers 12 erzeugt. Symbolisch gemäß 1 wird der Laserstrahl 13 des Lasers 12 durch eine Optik 14 auf einen Deflektor 15 gelenkt. Bei dem Deflektor 15 handelt es sich um eine akustooptische Ablenkeinheit, vorzugsweise um eine Bragg-Zelle. In bekannter Weise werden durch akustische Wellen die Gitterebenen eines Kristalls so beeinflusst, dass sich Reflexion in einem bestimmten Winkel ergibt. Hierzu wird die akustooptische Ablenkeinheit 15 mit einem Signal 16 (in der Regel HF-Signal) von einer zweiten Steuereinheit 17 angesteuert. Das HF-Signal wird beispielsweise durch ein Piezoelement in akustische Wellen gewandelt.
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Der an der akustooptischen Ablenkeinheit 15 in einem von der Frequenz des Signals 16 abhängigen Winkel reflektierte Laserstrahl 18 trifft auf ein Konversionsphosphorelement 19. Dieses wandelt den reflektierten Laserstrahl 18 in sichtbares Licht entsprechend einer Abstrahlcharakteristik 20. Die Hauptabstrahlrichtung der Abstrahlcharakteristik 20 zielt auf eine Abbildungsoptik 21, die letztlich den intensiven Strahl 11 formt. Dieser beleuchtet im Wesentlichen den gleichen Raumbereich wie das Licht der ersten Leuchteinrichtung 1, oder einem Teil davon.
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Durch die akustooptische Ablenkeinheit 15 wird der Laserstrahl in einer Richtung abgelenkt. Falls zwei akustooptische Ablenkeinheiten vorgesehen sind, kann der Laserstrahl auch in zwei Raumrichtungen abgelenkt werden, wodurch ein 2-Achsen-quasistatischer Laserscanner entsteht.
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Grundsätzlich kann das Ablenken des Laserstrahls in einer oder zwei Achsen auch beispielsweise durch resonant betriebene Spiegel erfolgen, was hier jedoch nicht beansprucht wird. Dadurch ergeben sich die eingangs erwähnten 2-Achsen-resonanten und 1-Achsen-resonanten Laserscanner.
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In Richtung der nullten Ordnung der Beugung der akustooptischen Ablenkeinheit kann eine Photodiode 22 oder ein anderer Lichtdetektor angeordnet sein, mit der sich der Laser 12 mittels der zweiten Steuereinheit 17 regeln lässt. Hierzu wird ein Sensorsignal von der Photodiode 22 zur zweiten Steuereinheit 17 geführt. Diese zweite Steuereinheit 17 steuert bzw. regelt dann entsprechend den Laser 12 und die akustooptische Ablenkeinheit 15. Sie gewährleistet damit eine synchronisierte Ansteuerung des akustooptischen Scanners und der Laserdiode des Lasers 12.
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Die erste Steuereinheit 10 und die zweite Steuereinheit 17 sind vorzugsweise miteinander gekoppelt, um den Wirkungsgrad der beiden Leuchteinrichtungen 1 und 2 zu optimieren. Wie unten näher dargelegt werden wird, ist es dadurch möglich, Bereiche, die von der ersten Leuchteinrichtung 1 nicht ausreichend ausgeleuchtet werden, zusätzlich durch die zweite Leuchteinrichtung 2 auszuleuchten, ohne dass alle anderen Bereich auch stärker beleuchtet werden. Damit muss nicht zwangsläufig die gesamte Leuchtkraft der ersten Leuchteinrichtung hochgefahren werden, um einen kleinen Bereich zusätzlich zu beleuchten, was letztendlich zu einer Wirkungsgradverbesserung führt.
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Die Anzahl der Strahlen der zweiten Leuchteinrichtung 2 ist nicht auf Eins beschränkt. Es können auch zwei oder mehr intensive Strahlen 11 beispielsweise durch mehrere Laser oder Strahlteilung erzeugt werden. Vorzugsweise liegt die Anzahl der Strahlen 11 jedoch mindestens um eine Größenordnung unterhalb der Pixelanzahl der ersten Leuchteinrichtung 1. Jedenfalls leuchtet der Strahl der zweiten Leuchteinrichtung 2 in einer festen Stellung des Strahls einen kleineren Bereich aus als der von der ersten Leuchteinrichtung 1 beleuchtete Bereich.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung näher erläutert, und es werden einzelne Aspekte im Detail dargelegt. Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, wie sie beispielhaft in 1 dargestellt ist, werden zwei in der Automobiltechnik bekannte Beleuchtungskonzepte kombiniert: flächenmodulierte Beleuchtung und strahlgeführte Beleuchtung. Dabei werden zwei unterschiedliche Lichtquellen (z. B. LED und Laser) kombiniert, und erzeugen zusammen alle Beleuchtungsfunktionen im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs. Die Gesamtheit aller Beleuchtungsfunktionen wird also auf zwei völlig unterschiedliche Systeme verteilt, die ihre jeweiligen Nachteile kompensieren und ihre Stärken zur Effizienzoptimierung nutzen.
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Vorzugsweise wird ein quasistatischer Scanner nicht mit Mikrospiegeln, sondern mit akustooptischen Scannern in zwei Achsen realisiert. Dieses zusätzliche akustooptische Modul (zweite Leuchteinrichtung) erzeugt nur einen sehr kleinen Anteil des Gesamtlichtstroms. Durch die physikalischen Eigenschaften der akustooptischen Ablenkeinheit gibt es im Gegensatz zu üblichen Scannern mit resonanten Spiegeln keinen zeitabhängigen Scannweg, denn jedes Pixel ist innerhalb einer gewissen Schaltzeit (niedriger µs-Bereich) ansteuerbar. Dies lässt sich für die Realisierung einer hochdynamischen und flexiblen, auf jede Lichtverteilung optimierbaren Ansteuerung ausnutzen. Die Flexibilität und Dynamik ergibt sich insbesondere in Abhängigkeit von der Pixelanzahl und der Haltezeiten.
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Das zusätzliche akustooptische Modul (zweite Leuchteinrichtung 2) realisiert vorzugsweise den Hauptteil der Zusatzlichtfunktionen wie Markierungslicht etc. Ein derartiges Markierungslicht ist beispielsweise hilfreich, um Verkehrsschilder und Personen zeitweise zu beleuchten. Dabei optimiert das zusätzliche akustooptische Modul die gewünschte Lichtverteilung optional so, dass das typischerweise entsprechend einer Gaußverteilung ausgeleuchtete DMD-Array 3 die Restlichtverteilung mit optimalem Wirkungsgrad bzw. minimalem Leistungsverbrauch realisieren kann. Hierzu sollte die Lichtquelle 8 zum Ausleuchten des DMD-Array 3 dimmbar sein.
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Die sogenannte „Dunkel-Auflösung“, bei der Teile des beleuchteten Bereichs abgedunkelt werden (Ausblendfunktion) werden durch das DMD-Array bzw. die erste Leuchteinrichtung bestimmt. Die sogenannte „Hell-Auflösung“, bei der beleuchtete Bereiche zusätzlich aufgehellt werden sollen, wird durch das zusätzliche akustooptische Modul (zweite Leuchteinrichtung) realisiert.
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Die Laserüberwachung des zusätzlichen akustooptischen Moduls kann durch einen Sensor (Photodiode etc.) in der nullten Ordnung der Beugung erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann an dieser Stelle bzw. benachbart ein Absorber angeordnet sein, um das Laserlicht beispielsweise im Fehlerfall zu absorbieren.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die zweite Leuchteinrichtung bzw. das zusätzliche akustooptische Modul für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs programmierbar. Daher muss die zweite Leuchteinrichtung bzw. ihre Steuereinrichtung eine entsprechende Programmierstelle aufweisen. Beispielsweise kann die Programmierbarkeit für die Individualisierung einer Coming- oder Leaving-Home-Funktion genutzt werden.
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Anhand der 2 bis 4 soll nun konkret dargestellt werden, wie die beiden Leuchteinrichtungen unterschiedlichen Typs zusammenwirken. Das Beispiel bezieht sich auf die Erzeugung eines Fernlichts mit einem Markierungslicht. Eine entsprechende Ziellichtverteilung ist in 2 dargestellt. Dabei ist der Lichtstrom φ in Lumen (Im) über der Fläche (vertikale Pixel VP · horizontale Pixel HP) aufgetragen. Diese Lichtverteilung mit einem Gesamtfernlichtpik 23 und einem Gesamtmarkierungspik 24) soll erzielt werden, wenn die Beleuchtungsvorrichtung mit ihren beiden Leuchteinrichtungen auf eine weiße Wand strahlt.
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Angestrebt wird nun, dass die Ziellichtverteilung mit den zwei Lichtverteilungen der beiden Leuchteinrichtungen erreicht wird. Ausgehend von einer idealen gaußförmigen Verteilung wird die Lichtverteilung des DMD-Moduls (erste Leuchteinrichtung 1) durch Ansteuerung der Pixel an die Ziellichtverteilung angepasst, wodurch sich die Form der Lichtverteilung von 3 ergibt. Dabei ist ein erster Fernlichtpik 23' und ein nahezu gleich hoher erster Markierungspik 24' zu erkennen. Dies bedeutet, dass die erste Leuchteinrichtung 1 durch Flächenmodulation sowohl zum Fernlicht als auch zum Markierungslicht beiträgt.
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In 4 ist der Beitrag des zusätzlichen akustooptischen Moduls, d.h. der zweiten Leuchteinrichtung 2 dargestellt. Das zusätzliche akustooptische Modul erzeugt hauptsächlich einen zweiten Markierungspik 24" aber auch einen zweiten Fernlichtpik 23". In Summe ergibt der erste Fernlichtpik 23' und der zweite Fernlichtpik 23" den Gesamtfernlichtpik 23 der Ziellichtverteilung von 2. Ebenso ergibt die Summe des ersten Markierungspiks 24' und des zweiten Markierungspiks 24" den Gesamtmarkierungspik 24 der Ziellichtverteilung.
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Im Rahmen eines Optimierungsprozesses kann die Leistung des DMD-Moduls soweit wie möglich reduziert werden, da das zusätzliche akustooptische Modul die wesentlichen Spitzen von Fernlicht und Markierungslicht übernimmt. Die Lichtquelle des DMD-Moduls (erste Leuchteinrichtung 1) kann also auf minimale Stufe gedimmt werden. Dem Optimierungsprozess liegt beispielsweise eine Matrixmultiplikation auf der Basis der Kenntnis der Input-Lichtverteilung und ein Sortierungsprozess zugrunde.
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Nachfolgend werden die Vorteile der erfindungsgemäßen kombinierten Beleuchtungsvorrichtung gegenüber bekannten Systemen zusammengefasst. Gegenüber einem einfachen DMD-Array hat die kombinierte Beleuchtungsvorrichtung den Vorteil eines verbesserten Wirkungsgrads in den Standardlichtfunktionen sowie einen deutlich besseren Wirkungsgrad bei den Zusatzlichtfunktionen. Dies liegt daran, dass für diese Lichtfunktionen die Maximalpiks durch die strahlgeführte Leuchteinrichtung (insbesondere Laser) erzeugt werden und daher die leistungsstarke erste Leuchteinrichtung so weit wie möglich abgedunkelt werden kann. Außerdem ergeben sich durch das Überstrahlverhalten des Phosphors in der Konversionsschicht der zweiten Leuchteinrichtung weichere Übergänge in der Hell-Auflösung.
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Gegenüber dem 2-Achsen-resonanten und 1-Achsen-resonanten Laserscanner hat die erfindungsgemäße kombinierte Beleuchtungsvorrichtung den Vorteil einer besseren Lichtausbeute bei ähnlichen oder besseren optischen Wirkungsgraden. Weitere Vorteile sind keine hohen Spitzenleistungen durch den Laser und damit niedrige Anforderungen an das Material sowie eine deutlich verbesserte Sicherheit im Bezug auf Augenschädigungen im Betriebsfall. Im Fehlerfall kann durch eine nicht mehr funktionierende Ablenkeinheit prinzipbedingt kein stehender „Flying-Spot“ mehr entstehen. Aufgrund der Flächenmodulation hat die kombinierte Beleuchtungsvorrichtung außerdem dem Vorteil einer schärferen Dunkel-Auflösung. Außerdem ist der Wirkungsgrad des Linsensystems in dem zusätzlichen akustooptischen Modul unwichtiger als beim Laserscanner, da ersteres ohnehin eher lichtschwach ist. Somit können ohne große Gesamtwirkungsgradverluste kleinere Linsen verwendet werden, was im Designprozess vorteilhaft ausgenutzt werden kann.
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Gegenüber einem 2-Achsen-quasistatischen Laserscanner hat die erfindungsgemäße kombinierte Beleuchtungsvorrichtung ebenfalls den Vorteil eines sehr viel besseren Wirkungsgrads. Im Fehlerfall (nicht-in-Ordnung-Fall) kann durch eine nicht mehr funktionierende Ablenkeinheit prinzipbedingt kein stehender „Flying-Spot“ mehr entstehen. Außerdem ist die kombinierte Beleuchtungsvorrichtung technisch durch die Umgehung der Geschwindigkeitsproblematik in der gewünschten Mindestauflösung und darüber hinaus realisierbar. Der Wirkungsgrad des Linsensystems in dem akustooptischen Modul ist ebenfalls unwichtiger als beim Laserscanner, da das akustooptische Modul ohnehin eher lichtschwach ist. Somit können auch hier ohne große Gesamtwirkungsgradverluste kleinere Linsen verwendet werden, was im Designprozess vorteilhaft ist.
