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Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Scheinwerfers für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Pixellichtquellen im Sinne dieser Erfindung sind alle pixellierten Lichtquellen, unabhängig von der Technologie aus denen die einzelnen Pixel bestehen. Insbesondere umfasst der Begriff der Pixellichtquelle im Sinne der Erfindung Leuchtdiodenfelder, Leuchtdioden-Arrays, LCD-Display oder Digital-Light-Processing (DLP) Chips, bei denen das Licht einer Lichtquelle auf einen Chip geschickt wird, der es mit derzeit bis zu 2 Millionen Mikrospiegeln reflektiert.
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Aus der
DE 10 2012 008 833 A1 ist ein Scheinwerfer für ein Fahrzeug mit einer Beleuchtungsanordnung bekannt. Die Beleuchtungsanordnung umfasst eine Anzahl von Leuchtdioden, welche gruppenweise in einer Anzahl von Leuchtdiodenfeldern zusammengefasst sind.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2007 050 374 A1 ein Fahrzeugscheinwerfer mit einer optischen Abbildungsvorrichtung bekannt, wobei die Abbildungsvorrichtung mindestens eine Freiformfläche zur optischen Abbildung aufweist. Der Fahrzeugscheinwerfer umfasst mindestens ein Leuchtdiodenfeld als Lichtquelle, wobei Leuchtdioden des Leuchtdiodenfeldes mittels einer elektronischen Steuereinheit einzeln ansteuerbar sind. Dabei ist eine Anzahl von Leuchtmustern des Leuchtdiodenfeldes in der Steuereinheit speicherbar und mittels der Steuereinheit ist eines dieser Leuchtmuster auswählbar. Das Leuchtendiodenfeld ist gemäß des jeweils ausgewählten Leuchtmusters ansteuerbar, wobei durch jedes Leuchtmuster eine Anzahl einzuschaltender Leuchtdioden, deren Anordnung und jeweilige Helligkeit bestimmbar ist. Ferner wird ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugscheinwerfers beschrieben.
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Aus „Schneider, D.: Markierungslicht - eine Scheinwerferlichtverteilung zur Aufmerksamkeitssteuerung und Wahrnehmungssteigerung von Fahrzeugführern; München: Utz, 2011 (Darmstädter Lichttechnik); ISBN: 978-3-38316-4116-1!“ ist ein Scheinwerfer mit einer Vielzahl von in einem so genannten Array angeordneten Leuchtdioden bekannt. Zur Ansteuerung des Leuchtdioden-Arrays ist eine Schaltung vorgesehen, welche mittels eines I2-Busses an Mikrocontroller, d. h. an Steuereinheiten, anbindbar ist. Hierbei adressiert eine Steuereinheit mit einem l2C-Bus zwei Treiber, wobei jeder Treiber jeweils ein Leuchtdioden-Array mit 16 Leuchtdioden anhand einer Pulsweitenmodulation ansteuert.
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Ferner beschreibt die
DE 10 2008 062 640 A1 ein Ansteuerverfahren für einen Fahrzeugscheinwerfer und einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Mehrzahl von LED-Lichtquellen, die in einer gemeinsamen Licht abstrahlenden Lichtquellenmatrix zusammengefasst sind, wobei die einzelnen LED-Lichtquellen einschaltbar, ausschaltbar und dimmbar ausgeführt sind, um eine Lichtverteilung der Licht abstrahlenden Lichtquellenmatrix zu verändern. Es ist eine Speichereinheit vorgesehen, in der eine Lichtverteilung als Helligkeitswert für jede einzelne LED-Lichtquelle gespeichert ist. Eine Auswerte- und Steuereinheit wählt in Abhängigkeit von einem empfangenen Parameter eine gespeicherte Lichtverteilung aus und steuert die LED-Lichtquellen der Lichtquellenmatrix zur Einstellung der ausgewählten Lichtverteilung entsprechend an. Die Auswahl der jeweils von der Lichtquellenmatrix, dargestellten Lichtverteilung erfolgt über eine CAN-Bus-Botschaft.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Scheinwerfer für ein Fahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Scheinwerfers für ein Fahrzeug anzugeben.
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Hinsichtlich des Scheinwerfers wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der Scheinwerfer für ein Fahrzeug umfasst eine Mehrzahl von Lichtquellen, deren Lichtverteilung sich aus einzelnen Lichtquellen zusammen setzt (Pixel-Lichtquelle) und zumindest eine elektronische Steuereinheit zur Ansteuerung der Pixel-Lichtquellen. Dabei umfasst die Steuereinheit zumindest eine Datenübertragungsschnittstelle, insbesondere eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsschnittstelle, mit einer Mehrzahl von Datenübertragungskanälen oder ist mit dieser gekoppelt, wobei jedem Datenübertragungskanal maximal einer Pixel-Lichtquelle zugeordnet ist. Hierdurch ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, dass mehrere Pixel-Lichtquellen, auch als Leuchtdiodenfelder, Leuchtdiodenarray oder kurz LED-Array bezeichnet, mittels einer gemeinsamen Steuereinheit gesteuert werden. Im Gegensatz zu Lösungen, bei welchen für jede Pixel-Lichtquelle eine separate Steuereinheit vorgesehen ist, wird somit eine signifikante Material-, Kosten- und Gewichtsersparnis erzielt.
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Erfindungsgemäß ist die Mehrzahl der Datenübertragungskanäle zu zumindest einem Kommunikationskanal gebündelt. Somit wird eine vereinfachte Leiterbahnführung von der Steuereinheit zu den Pixel-Lichtquellen ermöglicht.
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Zur Optimierung dieser Bündelung ist zwischen dem Kommunikationskanal und den Pixel-Lichtquellen eine Selektionsschaltung zur Durchschaltung von mittels des Kommunikationskanals übertragenen Steuersignalen an die Pixel-Lichtquellen angeordnet.
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Gemäß einer möglichen Weiterbildung des Scheinwerfers ist eine Pixel-Lichtquelle mehreren gebündelten Datenübertragungskanälen zugeordnet. Durch diese Bündelung wird eine höhere mögliche Datenübertragungsrate erzielt, wodurch eine höhere Auflösung einer mittels der entsprechenden Pixel-Lichtquelle erzeugten Lichtverteilung und/oder eine höhere Dynamik bei einer Änderung der Lichtverteilung realisiert werden bzw. wird.
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In einer Weiterbildung des Scheinwerfers ist der Kommunikationskanal ein Low-Voltage-Differential-Signaling-Kanal. Diese Ausbildung ermöglicht eine einfache Realisierung einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung mit geringen Spannungspegeln und besonders einfacher Architektur.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltung des Scheinwerfers ist die Datenübertragungsschnittstelle eine Videoschnittstelle, welche sich durch einen hohen Reifegrad und sowie eine hohe Verfügbarkeit bei einfachem und kostengünstigen Aufbau auszeichnet.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltung umfasst die Datenübertragungsschnittstelle mehrere, insbesondere drei als Farbkanäle ausgebildete Datenübertragungskanäle und bildet eine so genannte RGB-Schnittstelle (R = Rot, G = Grün, B = Blau), welche mit geringem Material- und Kostenaufwand realisierbar ist. Beispielsweise ist jeder Farbkanal zur Übertragung zumindest eines Grauwertbildes als Steuersignal zur Erzeugung einer Lichtverteilung an die jeweilige Pixel-Lichtquelle ausgebildet. Mittels solcher Grauwertbilder sind die Pixel-Lichtquellen zuverlässig und mit geringem Datenübertragungs- und Datenverarbeitungsaufwand ansteuerbar. Weiterhin sind mit einer solchen Datenübertragungsschnittstelle mit nur einer Steuereinheit mindestens drei Pixel-Lichtquellen ansteuerbar.
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In dem Verfahren zum Betrieb eines Scheinwerfers für ein Fahrzeug wird mit zumindest einer elektronischen Steuereinheit eine Mehrzahl von Pixel-Lichtquellen angesteuert. Dabei werden von der Steuereinheit über eine Datenübertragungsschnittstelle Steuersignale an die Pixel-Lichtquellen übertragen, wobei die Steuersignale an jede Pixel-Lichtquelle separat über zumindest einen der jeweiligen Pixel-Lichtquelle zugeordneten Datenübertragungskanal der Datenübertragungsschnittstelle übertragen werden. Erfindungsgemäß werden mittels einer zwischen einem aus der Mehrzahl der Datenübertragungskanäle gebündelten Kommunikationskanal und den Pixel-Lichtquellen angeordneten Selektionsschaltung anhand des Kommunikationskanals übertragene Steuersignale an die Pixel-Lichtquellen durchgeschaltet. Das Verfahren ermöglicht, dass mehrere Pixel-Lichtquellen mittels einer gemeinsamen Steuereinheit gesteuert werden können. Im Gegensatz zu Lösungen, bei welchen für jede Pixel-Lichtquelle eine separate Steuereinheit vorgesehen ist, wird somit eine signifikante Material-, Kosten- und Gewichtsersparnis erzielt.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens werden als Steuersignale Graustufenbilder zur Einstellung einer Helligkeitsverteilung für die Pixel-Lichtquellen ermittelt. Die Grauwertbilder eignen sich dabei zu einer zuverlässigen und mit geringem Datenübertragungs- und Datenverarbeitungsaufwand durchführbare Ansteuerung der Pixel-Lichtquellen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch ein erstes Ausführungsbespiel eines Scheinwerfers für ein Fahrzeug nach dem Stand der Technik,
- 2 schematisch ein zweites Ausführungsbespiel eines Scheinwerfers für ein Fahrzeug nach dem Stand der Technik,
- 3 schematisch ein erstes Ausführungsbespiel eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers für ein Fahrzeug, und
- 4 schematisch ein zweites Ausführungsbespiel eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers für ein Fahrzeug.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbespiel eines Scheinwerfers 1 für ein Fahrzeug nach dem Stand der Technik dargestellt.
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Der Scheinwerfer 1 umfasst eine Pixel-Lichtquelle 2.1, auch als Leuchtdiodenfeld, Leuchtdiodenarray oder LED-Array bezeichnet, welches mehrere, insbesondere in mehreren Spalten und Reihen angeordnete und einzeln ansteuerbare Leuchtdioden, Mikrospiegel oder andere Einzellichtquellen umfasst.
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Die Pixel-Lichtquelle 2.1 ist zur Erzeugung verschiedener Lichtverteilungen, insbesondere einer Abblendlichtverteilung, einer Teilfernlichtverteilung und einer Fernlichtverteilung vorgesehen. Insbesondere sind die einzelnen Lichtquellen derart einzeln ansteuerbar, dass eine Hell-Dunkel-Grenze oder mehrere Hell-Dunkel-Grenzen der erzeugten Lichtverteilung variabel erzeugbar und positionierbar sind. Zur Erzeugung der Lichtverteilung und Ansteuerung der Pixel-Lichtquelle 2.1 ist dieses mit einer Steuereinheit 3.1 gekoppelt. Zu dieser Kopplung und elektrischen Versorgung der Pixel-Lichtquelle 2.1 ist eine Datenübertragungsschnittstelle 4.1 mit einem Kommunikationskanal vorgesehen.
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Zur Erzeugung weiterer Lichtfunktionen, insbesondere so genannter Grundlichtfunktionen, wie beispielsweise Standlicht und Tagfahrlicht, sind weitere Einzelleuchtdioden 5.1 bis 5.4 vorgesehen. Zur Ansteuerung und elektrischen Versorgung dieser Einzelleuchtdioden 5.1 bis 5.4 sind diese mit einer gemeinsamen weiteren Steuereinheit 6 über eine weitere Datenübertragungsschnittstelle 7 gekoppelt.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbespiel eines Scheinwerfers 1 für ein Fahrzeug nach dem Stand der Technik. Um höhere Beleuchtungsstärken und Auflösung der erzeugten Lichtverteilung bzw. des erzeugten Lichtbildes zu erzeugen, umfasst das zweite Ausführungsbeispiel des Scheinwerfers 1 nach dem Stand der Technik zusätzlich zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eine zweite Pixel-Lichtquelle 2.2, welche mittels einer separaten Steuereinheit 3.2 angesteuert wird. Zur Kopplung mit dieser Steuereinheit 3.2 und elektrischen Versorgung der Pixel-Lichtquelle 2.2 ist eine Datenübertragungsschnittstelle 4.2 mit einem Kommunikationskanal vorgesehen. Hierbei können Pixel-Lichtquellen 2.1, 2.2 mit unterschiedlichen Technologien und Auflösungen verwendet werden.
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In 3 ist ein mögliches erstes Ausführungsbespiel eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers 1 für ein Fahrzeug dargestellt.
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Im Unterschied zu dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Scheinwerfers 1 nach dem Stand der Technik umfasst der Scheinwerfer 1 gemäß dem möglichen ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eine gemeinsame Steuereinheit 8, welche eine Datenübertragungsschnittstelle 9 mit zwei Datenübertragungskanälen 9.1, 9.2 umfasst. Dabei ist jedem Datenübertragungskanal 9.1, 9.2 genau eine Pixel-Lichtquelle 2.1, 2.2 zugeordnet.
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Mittels der Steuereinheit 8 werden entsprechende Steuersignale zur Ansteuerung der Pixel-Lichtquellen 2.1, 2.2 erzeugt und über einen Kommunikationskanal 9.3 gebündelt an eine zwischen den Pixel-Lichtquellen 2.1, 2.2 und dem Kommunikationskanal 9.3 angeordnete und geschaltete Selektionsschaltung 9.4 übertragen. Mittels der Selektionsschaltung 9.4, auch als De-Multiplexer bezeichnet, werden die Steuersignale derart entschlüsselt, dass diese an die jeweiligen Pixel-Lichtquellen 2.1, 2.2 durchgeschaltet werden.
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4 zeigt ein zweites Ausführungsbespiel eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers 1 für ein Fahrzeug.
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Auch dieses Ausführungsbeispiel umfasst eine gemeinsame Steuereinheit 8 zur Ansteuerung der Pixel-Lichtquellen 2.1, 2.2. Die beispielsweise als Videoschnittstelle ausgebildete Datenübertragungsschnittstelle 9 umfasst mehrere als Farbkanäle ausgebildete Datenübertragungskanäle 9.1, 9.2, im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Rot-Kanal (= Datenübertragungskanal 9.1) und einen Grün-Kanal (= Datenübertragungskanal 9.2).
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In der Steuereinheit 8 sind zwei Grafikalgorithmen P1, P2 hinterlegt, welche für jede Pixel-Lichtquelle 2.1, 2.2 jeweils ein Graustufenbild zur Einstellung einer jeweiligen Helligkeitsverteilung der Pixel-Lichtquellen 2.1, 2.2 erzeugen. Mittels eines so genannten Serializers 9.5 erfolgt eine Serialisierung der die Graustufenbilder beschreibenden Steuersignale am Ausgang der Grafikalgorithmen P1, P2, in welcher diese auf eine Bildgröße und Framerate umgesetzt werden, welche einem Maximum der beiden Grafikalgorithmen P1, P2 entsprechen.
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Diese Daten werden anschließend über den Kommunikationskanal 9.3, in welchem die beiden Datenübertragungskanäle 9.1, 9.2 gebündelt sind, an einen so genannten Deserializer 9.6 übertragen. Der Kommunikationskanal 9.3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein so genannter Low-Voltage-Differential-Signaling-Kanal, kurz LVDS-Kanal, kann in nicht näher dargestellten weiteren Ausführungsbeispielen jedoch auch mit einer abweichenden Technologie gebildet sein.
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Mittels des zwischen den Pixel-Lichtquellen 2.1, 2.2 und dem Kommunikationskanal 9.3 angeordneten Deserializers 9.6 werden die Steuersignale entschlüsselt und der betreffenden Pixel-Lichtquelle 2.1, 2.2 zugeordnet und durchgeschaltet. Hierbei kann in einer möglichen Ausgestaltung eine entsprechend der Größen der Pixel-Lichtquellen 2.1, 2.2 ausgebildete Skalierung der die Graustufenbilder beschreibenden Steuersignale auf entsprechende Bildgrößen und Frameraten erfolgen.
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In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen umfasst die Datenübertragungsschnittstelle 9 drei Farbkanäle und bildet eine so genannte RGB-Schnittstelle (R = Rot, G = Grün, B = Blau). Hierbei können die drei Farbkanäle zur Übertragung von Steuersignalen an drei Pixel-Lichtquellen verwendet werden oder mehrere Farbkanäle werden zu einem Kommunikationskanal gebündelt, so dass eine höhere Dynamik und Auflösung der Grauwertbilder und daraus folgend der erzeugten Lichtverteilungen realisiert werden. Beispielsweise werden die drei Farbkanäle mit einer 8-Bit-Helligkeitsauflösung, d. h. mit insgesamt 24 Bit betrieben. Werden die drei Farbkanäle zu zwei Farbkanälen gebündelt, können die zwei Farbkanäle mit jeweils 12-Bit-Helligkeitsauflösung betrieben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scheinwerfer
- 2.1
- Leuchtdiodenfeld oder Pixel-Lichtquelle
- 2.2
- Leuchtdiodenfeld oder Pixel-Lichtquelle
- 3.1
- Steuereinheit
- 3.2
- Steuereinheit
- 4.1
- Datenübertragungsschnittstelle
- 4.2
- Datenübertragungsschnittstelle
- 5.1 bis 5.4
- Leuchtdioden für Signallichtfunktionen
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Datenübertragungsschnittstelle
- 8
- Steuereinheit
- 9
- Datenübertragungsschnittstelle
- 9.1
- Datenübertragungskanal
- 9.2
- Datenübertragungskanal
- 9.3
- Kommunikationskanal
- 9.4
- Selektionsschaltung
- 9.5
- Serializer
- 9.6
- Deserializer
- P1
- Grafikalgorithmus
- P2
- Grafikalgorithmus
