-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Scheinwerfer zum Bereitstellen einer ersten Lichtverteilung mit einem ersten Öffnungsbereich und einem zweiten Scheinwerfer zum Bereitstellen einer zweiten Lichtverteilung mit einem zweiten Öffnungsbereich. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
-
In modernen Kraftfahrzeugen werden Scheinwerfer verwendet, die eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) umfassen. Diese Leuchtdioden sind üblicherweise matrixförmig in dem Scheinwerfer angeordnet und können einzeln oder in Gruppen angesteuert werden. Mit Hilfe dieser LED-Technologie ist es möglich, bestimmte Bereiche der Lichtverteilung ein- und auszublenden und somit adaptive Scheinwerferfunktionen, wie etwa ein blendfreies Fernlicht, umzusetzen.
-
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Scheinwerfer bekannt, die als Lichtquelle einen Laser verwenden. Durch die Nutzung eines solchen Lasers sind prinzipiell höhere Leuchtdichten erzielbar und zudem können über ein zweidimensional scannendes System die Lichtstrahlen beliebig gelenkt und verteilt werden. Darüber hinaus kann die von der Lichtquelle abgegebene Beleuchtungsstärke mittels Pulsweiten- und Pulsamplitudenmodulation eingestellt werden. Somit können verschiedenste Lichtverteilungen mit dem Scheinwerfer bereitgestellt werden.
-
In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 10 2008 022 795 A1 einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, der als Lichtquelle zumindest einen Halbleiterlaser aufweist. Darüber hinaus umfasst der Scheinwerfer einen Lichtmodulator, der die Abstrahlcharakteristik des vom Halbleiterlaser abgestrahlten Lichts in vorgegebener Weise verändert. Auf diese Weise können unterschiedliche Lichtverteilungen mit dem Scheinwerfer bereitgestellt werden.
-
Ferner beschreibt die
DE 10 2009 048 619 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrtlichts eines Fahrzeugs mit zumindest einem Scheinwerfer und zumindest einem Sensor zu einer Detektion von Objekten. Dabei wird bei einer Kollisionsgefahr eine Sonderfunktion des Fahrtlichts aktiviert. Hierbei wird bei einer Kollisionsgefahr mit dem zumindest einen Objekt zumindest eine aus einer oder mehreren Leuchtdioden gebildete erste Lichtquelle des Scheinwerfers abwechselnd aktiviert und deaktiviert. Eine aus einer oder mehreren Leuchtdioden gebildete zweite Lichtquelle wird derart angesteuert, dass Lichtblitze erzeugt werden, wobei eine optische Achse der zweiten Lichtquelle auf das zumindest eine Objekt ausgerichtet wird.
-
Darüber hinaus offenbart die
DE 10 2011 121 603 A1 eine Scheinwerferanordnung für ein Fahrzeug mit einer rechten Scheinwerfereinheit, die zumindest eine Lichtquelle und optische Einrichtungen zum Erzeugen einer ersten Teillichtemission umfasst, die bei einer vorderen Hell-Dunkel-Grenze einer Abblendlichtverteilung einen ersten Seitenbereich vor dem Fahrzeug ausleuchtet und bei der vorderen Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung einen zweiten Seitenbereich vor dem Fahrzeug im Wesentlichen nicht ausleuchtet, und einer linken Scheinwerfereinheit, die zumindest eine Lichtquelle und optische Einrichtungen zum Erzeugen einer zweiten Teillichtemission umfasst, die bei der vorderen Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung den zweiten Seitenbereich vor dem Fahrzeug ausleuchtet und den ersten Seitenbereich bei der vorderen Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung im Wesentlichen nicht ausleuchtet.
-
Zudem ist aus der
DE 10 2010 028 949 A1 ein Scheinwerfermodul mit mindestens einem Leuchtstoff bekannt. Das Scheinwerfermodul umfasst weiterhin mindestens eine Trägervorrichtung für den mindestens einen Leuchtstoff, mindestens eine Anregungsstrahlungsquelle und mindestens eine Strahllenkungsvorrichtung, die derart angeordnet ist, dass sie von der mindestens einen Anregungsstrahlungsquelle abgegebene Strahlung auf den mindestens einen Leuchtstoff lenkt.
-
Bei einem Scheinwerfer, der auf einem zweidimensionalen Laserscanner basiert, muss eine bestimmte Bildwiederholfrequenz zur flimmerfreien Darstellung der Lichtverteilung bereitgestellt werden. Dies gilt insbesondere für die Fernlichtverteilung. Die Scangeschwindigkeit muss von jedem Scheinwerfer für seinen vorgegebenen Bereich bereitgestellt werden.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sicherer und effizienter zu betreiben.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen ersten Scheinwerfer zum Bereitstellen einer ersten Lichtverteilung mit einem ersten Öffnungsbereich und einen zweiten Scheinwerfer zum Bereitstellen einer zweiten Lichtverteilung mit einem zweiten Öffnungsbereich, wobei der erste und der zweite Scheinwerfer so ausgebildet sind, dass sich der erste Öffnungsbereich und der zweite Öffnungsbereich in einem vorbestimmten Bereich vollständig überlagern.
-
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst zwei Scheinwerfer, insbesondere Frontscheinwerfer, mit denen jeweils eine Lichtverteilung bereitgestellt werden kann. Dabei weist jede der Lichtverteilungen einen Öffnungsbereich auf. Bei herkömmlichen Scheinwerfern überscheiden sich die Öffnungsbereiche nicht oder nur in einem geringen Teilbereich. Vorliegend sind die Scheinwerfer derart ausgestaltet, dass sich der Öffnungsbereich des ersten Scheinwerfers und des zweiten Scheinwerfers in einem vorbestimmten Bereich vollständig überlagern. So kann beispielsweise ein vorbestimmter Bereich sowohl mit dem ersten Scheinwerfer als auch mit dem zweiten Scheinwerfer beleuchtet werden. Auf diese Weise kann der Einsatzbereich der Beleuchtungsvorrichtung auf einfache Weise erweitert werden.
-
Die Scheinwerfer können auch derart ausgebildet sein, dass eine vorbestimmte Fläche von beiden Scheinwerfern vollständig beleuchtet wird. Die vorbestimmte Fläche kann im bestimmungsgemäßen Einbauzustand der Scheinwerfer in einem vorbestimmten Abstand vor dem Kraftfahrzeug auf einer Fahrbahn angeordnet sein. Dies trifft insbesondere zu, wenn mit den Scheinwerfern ein Abblendlicht bereitgestellt wird. Mit anderen Worten sind die erste Lichtverteilung des ersten Scheinwerfers und die zweite Lichtverteilung des zweiten Scheinwerfers so gewählt, dass der Bereich, der üblicherweise sonst mit zwei Scheinwerfern ausgeleuchtet wird, nun mit beiden Scheinwerfern gleichzeitig ausgeleuchtet werden kann.
-
Ferner weisen der erste und der zweite Scheinwerfer jeweils zumindest eine Lichtquelle zum Abstrahlen einer Strahlung und eine Ablenkeinrichtung zum Ablenken der von der zumindest einen Lichtquelle abgestrahlten Strahlung auf. Die Lichtquelle kann insbesondere als Halbleiterlaser ausgebildet sein. Dabei ist es auch denkbar, dass jeder der Scheinwerfer mehrere Lichtquellen umfasst. Die Ablenkeinrichtung kann beispielsweise als Spiegel, insbesondere als Mikrospiegel, ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die Ablenkeinrichtung als akustooptischer Deflektor ausgebildet sein. Dabei sind die Ablenkeinrichtungen derart ausgebildet beziehungsweise angeordnet, dass mit jedem Scheinwerfer die vorbestimmte Fläche vollständig ausgeleuchtet werden kann.
-
Des Weiteren lenken die Ablenkeinrichtung des ersten Scheinwerfers und die Ablenkeinrichtung des zweiten Scheinwerfers zum Bereitstellen der ersten und der zweiten Lichtverteilung die von der jeweiligen zumindest einen Lichtquelle abgestrahlte Strahlung entlang einer vorbestimmten Bahn zeilenförmig, spaltenförmig und/oder rasterförmig ab. Der erste und der zweite Scheinwerfer können nach Art eines Laserscanners ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Frequenz, mit der die jeweiligen Ablenkeinrichtungen betrieben werden, so gewählt, dass die Ablenkung der Strahlen mit dem menschlichen Auge nicht wahrnehmbar ist. Somit können die erste und die zweite Lichtverteilung durch eine entsprechende Ansteuerung der Ablenkeinrichtungen entsprechend angepasst werden.
-
Zudem lenkt die Ablenkeinrichtung des ersten Scheinwerfers die Strahlung zeitlich versetzt zu der von der Ablenkeinrichtung des zweiten Scheinwerfers abgelenkten Strahlung entlang der vorbestimmten Bahn ab. Der Lichtstrahl, der von dem ersten Scheinwerfer ausgegeben wird, kann entlang der vorbestimmten Bahn zeitlich versetzt zu dem Lichtstrahl des zweiten Scheinwerfers geführt werden. Dieser zeitversetzte Betrieb ermöglicht es, die jeweiligen Ablenkeinrichtungen mit einer reduzierten Scangeschwindigkeit zu betreiben.
-
Bevorzugt weist die Beleuchtungsvorrichtung eine Steuereinrichtung zum Einstellen der Beleuchtungsstärke der mit der zumindest einen Lichtquelle des ersten und/oder des zweiten Scheinwerfers abgestrahlten Strahlung auf.
-
Beispielsweise kann die zumindest eine Lichtquelle der beiden Scheinwerfer mittels Pulsweitenmodulation oder Pulsamplitudenmodulation betrieben werden. Somit kann die mit der jeweiligen Lichtquelle abgegebene Strahlungsleistung entsprechend eingestellt werden.
-
In einer weiteren Ausgestaltung weisen der erste und der zweite Scheinwerfer jeweils ein Wandlerelement zum Wandeln der von der jeweiligen zumindest einen Lichtquelle abgestrahlten Strahlungen in eine Strahlung mit zumindest einer anderen Wellenlänge auf. Als Wandlerelement kann beispielsweise ein Element mit fluoreszierenden Eigenschaften verwendet werden, das die Strahlung, die von der Lichtquelle abgegeben wird und die eine erste Wellenlängen aufweist, in eine Strahlung mit zumindest einer zweiten Wellenlänge wandelt.
-
Bevorzugt sind mit dem ersten und dem zweiten Scheinwerfer als Lichtverteilung ein Abblendlicht oder ein Fernlicht bereitstellbar. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Ablenkeinrichtungen des ersten und des zweiten Scheinwerfers können auch unterschiedliche Abblendlichtverteilungen oder Fernlichtverteilungen bereitgestellt werden.
-
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, das einen ersten und einen zweiten Scheinwerfer umfasst, beinhaltet das Bereitstellen des ersten Scheinwerfers mit einer ersten Lichtverteilung mit einem ersten Öffnungsbereich mittels des ersten Scheinwerfers und das Bereitstellen des zweiten Scheinwerfers mit einer zweiten Lichtverteilung mit einem zweiten Öffnungsbereich mit dem zweiten Scheinwerfer, wobei die erste und die zweite Lichtverteilung so bereitgestellt werden, dass der erste Öffnungsbereich und der zweite Öffnungsbereich in einem vorbestimmten Bereich vollständig überlagert werden. Eine Strahlung wird mit einer jeweiligen Lichtquelle des ersten und des zweiten Scheinwerfers abgestrahlt und mit einer Ablenkeinrichtung wird die von der zumindest einen Lichtquelle abgestrahlten Strahlung abgelenkt. Zum Bereitstellen der ersten und der zweiten Lichtverteilung wird die von der jeweiligen zumindest einen Lichtquelle abgestrahlte Strahlung mit der Ablenkeinrichtung des ersten Scheinwerfers und mit der Ablenkeinrichtung des zweiten Scheinwerfers entlang einer vorbestimmten Bahn zeilenförmig, spaltenförmig und/oder rasterförmig abgelenkt, wobei die Strahlung mit der Ablenkeinrichtung des ersten Scheinwerfers zeitlich versetzt zu der von der Ablenkeinrichtung des zweiten Scheinwerfers abgelenkten Strahlung entlang der vorbestimmten Bahn abgelenkt wird.
-
Die zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen gelten sinngemäß für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und das erfindungsgemäße Verfahren.
-
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, in der die Lichtverteilungen eines ersten und eines zweiten Scheinwerfers dargestellt sind;
-
2 eine schematische Darstellung der mit den Scheinwerfern gemäß 1 beleuchteten Flächen bezüglich einer Fahrbahn;
-
3 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, in der die Lichtverteilung eines ersten oder eines zweiten Scheinwerfers dargestellt sind; und
-
4 die mit den Scheinwerfern gemäß 3 beleuchtete Fläche bezüglich einer Fahrbahn.
-
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
-
1 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung den Frontbereich eines Kraftfahrzeugs 10. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst einen ersten Scheinwerfer 12 und einen zweiten Scheinwerfer 14. Mit dem ersten Scheinwerfer 12 wird eine erste Lichtverteilung 16 bereitgestellt und mit dem zweiten Scheinwerfer 14 wird eine zweite Lichtverteilung 18 bereitgestellt. Dabei weist die erste Lichtverteilung 16 einen ersten Öffnungsbereich 20 und die zweite Lichtverteilung 18 einen zweiten Öffnungsbereich 22 auf. D. h. mit dem ersten Scheinwerfer 12 kann grundsätzlich eine Lichtverteilung 16 in dem ersten Öffnungsbereich 20 und mit dem zweiten Scheinwerfer 14 kann grundsätzlich eine zweite Lichtverteilung 18 in dem zweiten Öffnungsbereich 22 bereitgestellt werden. Der erste Öffnungsbereich 20 und der zweite Öffnungsbereich 22 überscheiden sich in dem vorliegenden Beispiel nicht. In einem vorbestimmten Abstand zu dem Kraftfahrzeug 10 kann mit dem ersten Scheinwerfer 12 eine erste Fläche 24 und mit dem zweiten Scheinwerfer 14 eine zweite Fläche 26 beleuchtet werden.
-
Der erste Scheinwerfer 12 und der zweite Scheinwerfer 14 können jeweils eine oder mehrere Lichtquellen umfassen. Die Lichtquellen sind bevorzugt als Halbleiterlaser ausgebildet. Des Weiteren umfasst jeder der Scheinwerfer 12, 14 eine Ablenkeinrichtung, mit der die Strahlung, die von der jeweiligen Lichtquelle ausgesendet wird, abgelenkt werden kann. Die Ablenkeinrichtung kann beispielsweise als Mikrospiegel oder als akustooptischer Deflektor ausgebildet sein. Des Weiteren umfasst jeder Scheinwerfer 12, 14 ein Wandlerelement, das die Strahlung, die von der Lichtquelle ausgesendet wird und die eine erste Wellenlänge aufweist, in eine Strahlung mit zumindest einer zweiten Wellenlänge wandelt. Das Wandlerelement kann beispielsweise fluoreszierende Eigenschaften aufweisen. Mit der jeweiligen Ablenkeinrichtung kann die Strahlung der Lichtquelle nach Art eines Scanners zeilenweise, spaltenweise oder rasterförmig auf das Wandlerelement gelenkt werden. Die Ablenkeinrichtung wird beispielsweise mit einer Frequenz größer als 100 Hertz betrieben, so dass das scannende Beleuchten des Wandlerelements von dem menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden kann.
-
2 zeigt in einer schematischen Darstellung die erste Fläche 24, die von dem ersten Scheinwerfer 12 beleuchtet wird und die zweite Fläche 26, die von dem zweiten Scheinwerfer 14 beleuchtet wird. Die Flächen 24, 26 sind hierbei in Bezug zu einer Fahrbahn 28 dargestellt. Der Pfeil 30 verdeutlicht dabei den Lichtstrahl, der von dem ersten Scheinwerfer 12 beim scannenden Beleuchten der Fläche 24 abgegeben wird. Der Pfeil 32 verdeutlicht den Lichtstrahl, der von dem zweiten Scheinwerfer 14 beim Beleuchten der Fläche 26 abgegeben wird.
-
3 zeigt in analoger Darstellung zu 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 in einer Draufsicht. Hierbei umfasst das Kraftfahrzeug 10 die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 34. Auch die Beleuchtungsvorrichtung 34 umfasst einen ersten Scheinwerfer 12 und einen zweiten Scheinwerfer 14. Mit dem ersten Scheinwerfer 12 kann eine erste Lichtverteilung 36 und mit dem zweiten Scheinwerfer 14 eine zweite Lichtverteilung 38 bereitgestellt werden. Die erste Lichtverteilung 36 weist einen ersten Öffnungsbereich 40, und die zweite Lichtverteilung 38 weist einen zweiten Öffnungsbereich 42 auf. Dabei sind die Scheinwerfer 12, 14 beziehungsweise deren Lichtverteilungen 36, 38 so ausgebildet, dass sich der erste Öffnungsbereich 40 und der zweite Öffnungsbereich 42 in einem vorbestimmten Bereich vor dem Kraftfahrzeug 10 vollständig überlagern. Mit anderen Worten kann der erste Scheinwerfer 12 und der zweite Scheinwerfer 14 beziehungsweise deren Lichtverteilungen 36, 38 derart ausgebildet, dass eine vorbestimmte Fläche 46 vor dem Kraftfahrzeug 10 sowohl mit dem ersten Scheinwerfer 12 als auch mit dem zweiten Scheinwerfer 14 beleuchtet werden kann.
-
4 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung der Fläche 46 bezüglich der Fahrbahn 28. Der Pfeil 48 verdeutlicht einen Lichtstrahl, der von dem ersten Scheinwerfer 12 zum Beleuchten der Fläche 46 ausgegeben wird, und der Pfeil 50 verdeutlicht einen Lichtstrahl, der von dem zweiten Scheinwerfer 14 zum Beleuchten der Fläche 46 ausgegeben wird. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind die Scheinwerfer 12, 14 nach Art eines Laserscanners ausgebildet.
-
Mit den Scheinwerfern 12, 14 kann beispielsweise ein Abblendlicht bereitgestellt werden und hierbei eine vorbestimmte Fläche auf der Fahrbahn 28 von beiden Scheinwerfern 12, 14 beleuchtet werden. Damit verdoppelt sich die Auflösung des Scheinwerfers, was wiederum mit einer Erhöhung der für die Scans benötigten Zeit einhergeht. Wenn die Scheinwerfer 12, 14 derart betrieben werden, dass die mit ihnen bereitgestellten Lichtstrahlen zeitlich versetzt zueinander entlang einer vorbestimmten Bahn geführt werden, um eine Fläche auf der Fahrbahn zu beleuchten, kann im Idealfall die Bildwiederholfrequenz für jeden der Scheinwerfer 12, 14 auf die Hälfte reduziert werden. Somit kann die effektive Pulszeit erhöht werden. Für den Fall, dass jeder der Scheinwerfer 12, 14 n Laserdioden als Lichtquellen aufweist, die einzeln an- und ausgeschaltet werden können, ergeben sich 22n Möglichkeiten, die Leistungsstufen durch Pulsweitenmodulation zu kombinieren. Werden zwei separate Scheinwerfer verwendet, stehen nur 2n Kombinationsmöglichkeiten zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass bei der Beleuchtung des Wandlerelements anstelle von einem Puls mit hoher Energie zwei zeitversetzte Pulse, die eine geringere Energie aufweisen, verwendet werden können. Somit kann die Sicherheit beim Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 36 erhöht werden. Zudem kann das Wandlerelement für eine geringere Leistungsdichte ausgelegt werden.
-
Darüber hinaus kann eine gewisse Synchronisation der Scheinwerfer 12, 14 vorgesehen werden, um die Bildwiederholfrequenz mit diesem Ansatz maximal verkleinern zu können. Dies kann dadurch erleichtert werden, dass mehrere Lichtquellen pro Scheinwerfer 12, 14 verwendet werden.
-
Wenn mit den Scheinwerfern 12, 14 ein Abblendlicht bereitgestellt wird, können durch Beleuchtung des Wandlerelements konkrete Pixel zeitversetzt angesteuert werden, so dass sich Beleuchtungsstärken auf einer Fläche, insbesondere einer Fläche auf der Fahrbahn 28, überlagern.
-
Wenn mit den Scheinwerfern 12, 14 ein Fernlicht bereitgestellt wird, können Pixelgruppen bzw. Intervalle definiert werden, die durch die Ansteuerung des Ablenkeinrichtungen der Scheinwerfer 12, 14 angesteuert werden. Hierbei ist die Intervallgröße abhängig von dem Öffnungswinkel der Pixel. Zudem können die Pixelgruppen anhand des Abstands der Scheinwerfer 12, 14 zueinander und der Größe der einzelnen Pixel berechnet werden. Die Pixelgruppen können dabei so angesteuert werden, dass sie sich innerhalb bestimmter Zeitintervalle zeitversetzt überlappen. Durch die zeitlich versetzte Ansteuerung können sich die kompletten Pixelgruppen zu einer vorbestimmten Lichtstärke überlagern. Somit kann die effektive Bildwiederholfrequenz vergrößert werden.
