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Die Erfindung betrifft eine Scheinwerfervorrichtung eines Fahrzeuges.
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Scheinwerferanlagen von Fahrzeugen umfassen mehr und mehr durch spezielle Steuerungen ansteuerbare Scheinwerfervorrichtungen, um zu gewährleisten, dass einerseits ein Fahrer des Fahrzeuges möglichst frühzeitig eine zu befahrene Wegstrecke und relevante Objekte erkennen kann und, andererseits, eine Blendung von weiteren Verkehrsteilnehmern vermieden werden. So wird durch eine Abblendautomatik das Fernlicht in bestimmten Bereichen der Fernlichtverteilung gezielt unterdrückt, um Verkehrsteilnehmer vor Blendung zu schützen.
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Die Ausblendung bestimmter Bereiche in der Fernlichtverteilung durch die Automatik ist unter anderem als GFHB (Glare-Free-High-Beam), GFHB-Automatik oder ADB (Adaptive Driving Beam) bekannt.
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Es sind Scheinwerfersysteme bekannt, in welchen die Entblendung der Verkehrsteilnehmer mittels mechanisch beweglicher Teile wie Blenden oder horizontal schwenkbare Scheinwerfer erfolgt. Verschleiß bzw. Herstellungstoleranzen mechanischer Teile können dabei die Präzision und Zuverlässigkeit solcher Systeme beeinträchtigen.
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Bei Scheinwerfersystemen, welche keine mechanisch beweglichen Teile beinhalten, kann die Ausblendung bestimmter Bereiche in der Fernlichtverteilung nicht mit einer beliebig hohen räumlichen Auflösung gesteuert werden.
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Vielmehr weist das mit der GFHB-Automatik gesteuertes Fernlicht in solchen Systemen eine Segmentierung auf. Denn im Abblendbetrieb werden bestimmte Segmente mit endlicher Breite in der Fernlichtverteilung ausgeblendet.
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Dies führt unter anderem dazu, dass im Allgemeinen größere Bereiche der Fernlichtverteilung ausgeblendet werden, als dies für die Entblendung der Verkehrsteilnehmer notwendig wäre. Außerdem wird diese Segmentierung der Fernlichtverteilung aus der Fahrer-Perspektive als störende Rasterung in der Fernlichtverteilung wahrgenommen, wodurch unter anderem der Fahrkomfort beeinträchtigt wird.
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Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung ist es, eine kostengünstige Scheinwerfervorrichtung bereitzustellen, die es erlaubt, die oben genannten negativen Effekte ohne Beeinträchtigung der Gesamtperformance der Scheinwerferanlage zu reduzieren.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Scheinwerfervorrichtung eines Fahrzeuges mit einem segmentierten Leuchtmittel, das einzeln deaktivierbare Leuchtmittelsegmente zur Erzeugung eines blendfreien Fernlichtes mit Hilfe einer Abblendautomatik aufweist, die so ausgebildet ist, dass durch Deaktivieren einzelner Leuchtmittelsegmente ein oder mehrere Bereiche in der Fernlichtverteilung der Scheinwerfervorrichtung gezielt ausblendbar sind, wobei jedes Leuchtmittelsegment im aktivierten Zustand einen Fernlichtsegmentbereich mit einer jeweiligen voreingestellten Breite in der Fernlichtverteilung des Scheinwerfers ausleuchtet. Dabei ist die Breite des Fernlichtsegmentbereichs in Abhängigkeit von einer in dem Fernlichtsegmentbereich unter normalen Verkehrsbedingungen zu erwartenden durchschnittlichen Dynamik auszublendender Objekte voreingestellt.
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Die Breite eines Fernlichtsegmentbereichs der Fernlichtverteilung kann auf Raumwinkel innerhalb eines Lichtkegels der gesamten Fernlichtverteilung bezogen sein, welcher sich ergibt, wenn alle Leuchtmittelsegmente der Scheinwerfervorrichtung aktiviert sind. Sie kann aber auch auf eine vor der Scheinwerfervorrichtung senkrecht in einem vordefinierten Abstand aufgestellte Projektionsfläche bezogen sein. Die Ausführungen hier gelten für beide Definitionen, solange man konsequent bei einer der beiden Definitionen der Breite bleibt.
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Unter der zur erwartenden Dynamik der auszublendenden Objekte wird das zeitliche Verhalten der Bewegung der auszublendender Objekte – wie Gegenverkehr oder vorausfahrender Verkehr – relativ zu dem Bezugsfahrzeug im realen Straßen- bzw. Autobahnverkehr verstanden.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass nicht in allen Fernlichtsegmentbereichen der Fernlichtverteilung gleiche Dynamik der Verkehrsteilnehmer bzw. der auszublendenden Objekte zu beobachten ist, wodurch die Wahrnehmbarkeit der durch die Segmentierung des Leuchtmittels bzw. der Fernlichtverteilung bedingten Rasterung in verschiedenen Bereichen der Fernlichtverteilung unterschiedlich ist. In den Bereichen mit erhöhter Wahrnehmbarkeit der Rasterung wird entsprechend eine feinere Segmentierung der Fernlichtverteilung durch schmälere Fernlichtsegmentbereiche bereitgestellt. Vorsehen unterschiedlich feiner Fernlichtsegmentbereiche in unterschiedlichen Teilen der Fernlichtverteilung erlaubt es, die störenden Rasterungseffekte auf effiziente Weise gezielt an sensitiven Stellen zu unterdrücken.
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Damit werden bei vergleichbaren Herstellungskosten bzw. bei vergleichbaren Scheinwerferkonfigurationen eine verbesserte Performance und ein Gewinn am Komfort für den Fahrer erreicht.
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Durch die Berücksichtigung des realen Verkehrs bei der Dimensionierung von Fernlichtsegmentbereichen kann darüber hinaus ein harmonischeres dynamisches Verhalten der Scheinwerfer mit einer damit einhergehenden Erhöhung des Fahrkomforts erzielt werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Scheinwerfervorrichtung so ausgebildet, dass diejenigen Fernlichtsegmentbereiche, in welchen unter realen Verkehrsbedingungen aus der Fahrzeugfahrerperspektive betrachtet eine höhere durchschnittliche Dynamik der auszublendenden Objekte zu erwarten ist, im Durchschnitt breiter sind als diejenigen Fernlichtsegmentbereiche, in welchen unter realen Verkehrsbedingungen aus der Fahrzeugfahrerperspektive betrachtet eine niedrigere durchschnittliche Dynamik der auszublendenden Objekte zu erwarten ist.
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Die höhere bzw. die niedrigere Dynamik der auszublendenden Objekte bedeutet in diesem Kontext, dass die auszublendenden Objekte sich bezüglich des Fahrzeugfahrers mit einer höheren bzw. niedrigeren Winkelgeschwindigkeit bewegen.
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Bedingt durch hohe Dynamik bzw. hohe Winkelgeschwindigkeit der Objekte ist die grobe Rasterung in den entsprechenden Teilen der Fernlichtverteilung für den Fahrer weniger auffällig. In diesen Bereichen würde also eine relativ zu anderen Bereichen niedrige räumliche- bzw. Winkel-Auflösung der Fernlichtverteilung ausreichen, so dass Scheinwerfer mit vergleichbarer Performance kostenoptimiert hergestellt werden können.
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Beispielsweise können dadurch Scheinwerfervorrichtungen in Bezug auf Leuchtmittelsegmente kosten- bzw. performanceoptimiert konfiguriert werden, in dem eine feinere Segmentstruktur an den Stellen des Scheinwerfers vorgesehen werden, an denen unter normalen Verkehrsbedingungen die Rasterung im GFHB-Betrieb auffälliger ist, und eine grobkörnige Struktur an den Stellen vorgesehen werden, deren Rasterung im GFHB-Betrieb unter normalen Verkehrssituationen weniger auffällig ist.
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In den Ländern mit Rechtsverkehr wird beispielsweise auf der linken Seite in der Regel hohe Dynamik der Verkehrsteilnehmer beobachtet, sodass eine gröbere Rasterung der Fernlichtverteilung auf der linken Seite weniger auffällig wäre als beispielsweise in der Mitte, wo der vorausfahrende Verkehr eine deutlich niedrigere Dynamik zeigt.
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Auf der rechten Seite des Beleuchtungsfeldes bleibt die Verfügbarkeit des Fernlichtes über die gesamte maximal verfügbare Breite weitgehend uneingeschränkt und auch die Dynamik der auszublendenden Objekte auf der rechten Seite im Vergleich zu der linken Seite ist deutlich niedriger.
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Das Fernlicht im mittleren Bereich wird im GFHB-Betrieb zur Vermeidung einer Spiegelblendung des vorausfahrenden Verkehrs unterdrückt. Da die relative Geschwindigkeit des vorausfahrenden Verkehrs insbesondere bezogen auf die Winkelgeschwindigkeit aus der Perspektive des Fahrers in der Regel deutlich niedriger ist, als die relative Geschwindigkeit des entgegenkommenden Verkehrs, ist die Dynamik auszublendender Objekte in der Mitte deutlich niedriger.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Scheinwerfervorrichtung einen ersten schräg zur Gegenfahrbahn hin leuchtenden Scheinwerfer mit einer ersten Fernlichtsegmentierung und einen zweiten schräg von der Gegenfahrbahn weg leuchtenden Scheinwerfer mit einer zu der ersten Fernlichtsegmentierung zweiten Fernlichtsegmentierung.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Scheinwerfervorrichtung einen ersten schräg zur Gegenfahrbahn hin leuchtenden eine erste Leuchtmittelsegmentierung und eine erste Fernlichtsegmentierung aufweisenden Scheinwerfer und einen zweiten schräg von der Gegenfahrbahn weg leuchtenden eine zweite Leuchtmittelsegmentierung und eine zu der ersten Leuchtmittelsegmentierung asymmetrische zweite Fernlichtsegmentierung aufweisenden Scheinwerfer.
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In einer Ausführungsform ist die Scheinwerfervorrichtung derart ausgebildet, dass sich bei Aktivierung aller Scheinwerfersegmente der beiden Scheinwerfer eine im Wesentlichen um eine Mittelachse spiegelsymmetrische Fernlichtverteilung ergibt.
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Bei Beleuchtung einer senkrechten Testfläche mit einem derartig spiegelsymmetrischen Fernlicht ergibt sich eine Leuchtfläche mit im Wesentlichen um eine senkrechte Mittel- bzw. Symmetrieachse spiegelsymmetrischen Konturen.
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Durch die symmetrische Fernlichtverteilung wird gewährleistet, dass dem Fahrer auf Verkehrsfreien Straßen eine gleiche Lichtverteilung auf den beiden Seiten von der Mitte der Fahrbahn zur Verfügung steht, was ihm eine gleichermaßen gute Fernsicht auf den beiden Seiten ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Fernlichtverteilung auf der von der Gegenfahrbahn abgewandten Hälfte mehr Fernlichtsegmentbereiche auf als auf der der Gegenfahrbahn zugewandten Hälfte.
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Dadurch wird auf derjenigen Seite der Fernlichtverteilung, wo es stärker benötigt wird – also im Rechtsverkehr auf der rechten Seite –, feinere räumliche Auflösung der Fernlichtverteilung bereitgestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Fernlichtverteilung einen der Gegenfahrbahn zugewandten ersten Außenbereich, einen zweiten von der Gegenfahrban weggewandten Außenbereich und einen mittleren Bereich auf, wobei das Fernlicht im mittleren Bereich der Fernlichtverteilung im Wesentlichen von dem ersten Scheinwerfer erzeugt wird.
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Das würde beispielsweise im Rechtsverkehr dazu führen, dass der linke Scheinwerfer verstärkt nach rechts leuchtet und somit die rechte Seite „unterstützt”, wo das Fernlicht mit einer besseren Qualität, sprich mit einer feineren Segmentierung, wegen höherer Wahrnehmbarkeit der Rasterung benötigt wird.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist der schräg von der Gegenfahrbahn weg leuchtende Scheinwerfer mehr Leuchtmittelsegmente als der schräg zur Gegenfahrbahn leuchtende Scheinwerfer auf.
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Durch Erhöhung der Anzahl von Leuchtmittelsegmenten kann auf einfache Weise derjenigen Seite der Fernlichtverteilung, wo es stärker benötigt wird – also im Rechtsverkehr auf der rechten Seite und in der Mitte –, feinere räumliche Auflösung bereitgestellt werden als auf der linken Seite.
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Alternativ kann man die Anzahl der Leuchtmittelsegmente in dem von der Gegenfahrbahn weg leuchtenden Scheinwerfer unverändert lassen und in dem zur Gegenfahrbahn hin leuchten Scheinwerfer vermindern.
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Dadurch könnten die Produktionskosten der Scheinwerfervorrichtung reduziert werden, ohne dabei die Performance nennenswert zu beeinträchtigen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung weisen der erste Scheinwerfer und der zweite Scheinwerfer gleiche Anzahl der Leuchtmittelsegmente auf.
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In einer Ausführungsform sind die beiden Scheinwerfer derart ausgebildet, dass die sie im eingebauten Zustand von vorne betrachtet einen um eine zwischen den Scheinwerfern gezogene vertikale Mittellinie im Wesentlichen spiegelsymmetrischen Aufbau aufweisen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens einer der beiden Scheinwerfer ein Dummy-Leuchtmittelsegment auf, das von außen als deaktiviertes Leuchtmittelsegment aussieht.
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Das Leuchtmittelsegment fällt somit unter deaktivierten Leuchtmittelsegmenten nicht auf. Dadurch kann die asymmetrische Fernlichtverteilung ohne Beeinträchtigung der Ästhetik auf einfache Weise realisiert werden.
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Außerdem kann eine solche Scheinwerfervorrichtung durch Austausch eines Dummy-Leuchtmittelsegments durch ein vollfunktionierendes Leuchtmittelsegment, oder umgekehrt durch Austausch eines vollfunktionierenden Leuchtmittelsegments durch ein Dummy-Leuchtmittelsegment, beispielsweise für jeweiligen Markt mit Links- bzw. Rechtsverkehr leicht umkonfiguriert werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung liegen die breiteren Fernlichtsegmentbereiche im Wesentlichen in Außenbereichen der Fernlichtverteilung. In den Außenbereichen der Fernlichtverteilung sind die Rasterungseffekte weniger auffällig, so dass von einer aufwändigen Feinrasterung in diesen Bereichen abgesehen werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Scheinwerfervorrichtung so ausgebildet, dass sich die benachbarten Fernlichtsegmentbereiche wenigstens zum Teil überlagern.
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Dieser Überlagerung der benachbarten Fernlichtsegmentbereichen dient zur Glättung der Fernlichtverteilung sowie zur Reduzierung von Auswirkungen etwaiger Herstellungstoleranzen bei den benachbarten Leuchtmittelsegmenten.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Scheinwerfervorrichtung so ausgebildet, dass die Leuchtmittelsegmente durch deren Abschalten oder Herunterdimmen unter eine Leuchtschwelle deaktivierbar sind.
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Das Deaktivieren eines Leuchtmittelsegments bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Lichtstärke des aus dem entsprechenden Leuchtmittelsegment ausgesendeten Fernlichtes für eine Blendung der Verkehrsteilnehmer nicht ausreicht.
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Gemäß einer Ausführungsform der Scheinwerfervorrichtung umfassen Leuchtmittelsegmente Halbleiterlichtquellen, insbesondere LED oder Halbleiterlaser. Halbleiterlichtquellen zeichnen sich durch lange Lebensdauer und hohe Effizienz aus.
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Durch die Verwendung von Halbleiterlasern kann außerdem die Lichtqualität und Lichtstärke des Fernlichtes weiter erhöht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Scheinwerfervorrichtung als LED-Matrix-Scheinwerfervorrichtung ausgebildet, wobei die Leuchtmittelsegmente als LED-Matrix-Elemente insbesondere als LED-Matrix-Segmente ausgebildet sind.
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Verwendung von LED-Matrix-Scheinwerfern erlaubt es, bestimmte Positionen des Fernlichtes auf einfache Weise ohne mechanische Blenden partiell auszublenden.
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Dabei können durch Deaktivierung bestimmter LED-Matrix-Segmente bestimmte Fernlichtsegmentbereiche ausgeblendet werden, um die gewünschte Ausblendung der Fernlichtverteilung zu erreichen.
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Die LED-Matrix-Elemente können als einzeln ansteuerbare LED-Module ausgebildet sein. Insbesondere können schmalere LED-Matrix-Segmente als Einzel-LED-Module und/oder als LED-Cluster-Module ausgebildet sein, wobei die LED-Module vorzugsweise auf einer keramischen oder Metallkernplatine montierte Hochleistungseinzel-LED- bzw. LED-Cluster aufweisen.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug angegeben, das eine Scheinwerfervorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist, wobei eine Sensorvorrichtung mit wenigstens einem Umgebungssensor zur Erfassung einer aktuellen Fahrsituation vorgesehen ist, und eine Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das Fernlicht in Abhängigkeit von der Fahrsituation, insbesondere bei Erkennung einer Blendungsgefahr für Verkehrsteilnehmer, gezielt auszublenden.
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In einer Ausführungsform weist das Fahrzeug einen Umgebungssensor auf, der in einem Frontbereich des Fahrzeuges angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform ist der Umgebungssensor als optischer Sensor ausgebildet.
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Dabei ist der optische Sensor bevorzugt in einem Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass sich das Sichtfeld des optischen Sensors zumindest abschnittsweise mit dem Lichtkegel der Scheinwerfer des Fahrzeugs deckt, welche zur Ausleuchtung der Fahrbahn von dem Fahrzeug dienen.
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Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem optischen Sensor um eine Kamera, So sind in gewöhnlichen Fahrzeugen integrierte Kamerasysteme bekannt, beispielsweise um Daten für eine Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen zu liefern, so dass deren Funktion genutzt werden kann, ohne dass aufwendige und kostspielige Umbauten vonnöten werden. Beispielsweise können die optischen Sensoren Bestandteil einer Totwinkelüberwachung bei der Bobachtung überholender oder spurbenachbarter Fahrzeuge sein, wobei die Sensoren aus mindestens einer Kamera im Rückspielgel beziehungsweise im Bereich des Rückspiegels des Fahrzeugs bestehen können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem optischen Sensor um ein Radar. Als Radar werden allgemein Ortungsgeräte auf der Basis elektromagnetischer Wellen außerhalb des sichtbaren Spektrums im Radiofrequenzbereich verstanden. Daher eignet sich der Radar besonders zum Detektieren von möglicherweise überholenden Fahrzeugen auf schlecht beleuchteten Straßen. Auch sind Radarsystem als Bestandteil einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen bekannt, beispielswese zur Unterstützung eines Fahrers im Verkehr, beispielsweise beim Spurwechsel, so dass deren Funktion genutzt werden kann, ohne dass aufwendige und kostspielige Umbauten vonnöten werden.
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Weiter kann es sich beim optischen Sensor auch um ein Lidar handeln. Die Grundfunktion eines Lidar-Systems besteht in der Entfernungsmessung. Das Instrument sendet Laserpulse aus und detektiert das von einem Objekt zurückgestreute Licht. Aus der Laufzeit der Signale und der Lichtgeschwindigkeit kann ein Objekt detektiert und insbesondere die Entfernung zu dem Objekt berechnet werden. So lässt das zurückfallende Licht des Lasers von einer Oberfläche des Objektes Rückschlüsse auf die Geschwindigkeit und die Position des Objekts, beispielsweise eines möglicherweise überholenden Kraftzeugs zu.
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Ferner kann es bei dem optischen Sensor aber auch um jeden weiteren optischen Sensor handeln, welcher geeignet ist, ein vorbeifahrendes bzw. entgegenkommendes Fahrzeug zu erkennen.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt schematisch eine erste Fahrsituation auf einer geraden Straße zur Erläuterung der Erfindung.
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2 zeigt schematisch eine zweite Fahrsituation auf einer geraden Straße zur Erläuterung der Erfindung.
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3 zeigt schematisch eine Fahrsituation auf einer Straßenkurve zur Erläuterung der Erfindung.
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4 zeigt schematisch ein Fahrsituation mit einem vorausfahrenden Verkehr auf einer geraden Straße.
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5 zeigt schematisch eine Fernlichtverteilung einer Scheinwerferanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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6 zeigt schematisch das Zustandekommen der Lichtverteilungskontur gemäß 4 im Falle einer LED-Matrix-Scheinwerferanlage mit einer asymmetrischen Segmentanordnung.
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7 zeigt schematisch eine Fernlichtverteilung einer Scheinwerferanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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8 zeigt schematisch das Zustandekommen der Lichtverteilungskontur gemäß 6 im Falle einer LED-Matrix-Scheinwerferanlage mit einer asymmetrischen Segmentanordnung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt schematisch eine erste Fahrsituation auf einer geraden Straße zur Erläuterung der Erfindung. Es sind ein auf einem geraden Straßenabschnitt fahrendes Fahrzeug 1 und ein in die der Fahrrichtung des Fahrzeuges 1 entgegengesetzte Richtung fahrendes Fahrzeug 2 abgebildet. Das Fahrzeug 1 weist einen linken Scheinwerfer 5 und einen rechten Scheinwerfer 6 auf.
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In diesem Beispiel sind die Scheinwerfer 5 und 6 des Fahrzeuges 1 LED-Matrix-Scheinwerfer mit einzeln ansteuerbaren Matrix-Segmenten. Die Scheinwerfer 5 und 6 weisen eine Fernlichtverteilung auf, die in 1 durch einen Lichtkegel 4 dargestellt ist. Der Lichtkegel 4 des von den LED-Matrix-Scheinwerfern des Fahrzeuges 1 ausgehenden Fernlichtes ist schematisch durch zwei durchgezogene Linien mit einem Öffnungswinkel b gezeigt. Der Öffnungswinkel b entspricht dabei einer vollen maximalen Fernlichtbreite der Scheinwerfer 5 und 6.
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Das Fahrzeug 1 weist in seinem Frontbereich einen Umgebungssensor zur Erfassung einer Umgebung auf, der als Kamera 13 ausgebildet ist. Ferner weist das Fahrzeug 1 eine Scheinwerferanlage mit GFHB-Automatik auf, sodass ein Steuergerät in Abhängigkeit der von der Kamera 13 erfassten Fahrsituation die LED-Matrix-Segmente der Scheinwerfer 5 und 6 deaktivieren bzw. aktivieren kann.
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Der Lichtkegel 4 weist einen sogenannten Entblendungstunnel oder GFHB-Tunnel 14 mit einer Breite t auf, in dem das Fernlicht unterdrückt wird, um den entgegenkommenden Verkehr nicht zu blenden.
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2 zeigt schematisch eine zweite Fahrsituation auf einer geraden Straße zur Erläuterung der Erfindung. Es sind zwei in die der Fahrrichtung des Fahrzeuges 1 entgegengesetzte Richtung fahrende Fahrzeuge 2 und 3 abgebildet.
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Die GFHB-Automatik reagiert auf die gegebene Straßensituation derart, dass die beiden Fahrzeuge 2 und 3 entblendet werden. Dies geschieht in dem Beispiel durch die Ausblendung eines breiteren GFHB-Tunnels, so dass die beiden Fahrzeuge 2 und 3 auf der Gegenfahrbahn in den GFHB-Tunnel fallen und entblendet werden.
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Die maximale Fernlichtbreite der Scheinwerfer 5 und 6 ist durch den Öffnungswinkel b gegeben. Die Fernlichtverteilung ist dabei durch die Abblendautomatik derart asymmetrisch modifiziert worden, dass im Wesentlichen nur die linke Seite der Lichtverteilung der LED-Matrix-Scheinwerfer 5 durch Deaktivierung von entsprechenden Segmenten der LED-Matrix-Scheinwerfer eingeschränkt ist. Die rechte Seite der Fernlichtverteilung entspricht weitgehend der durch das Verfahren nicht eingeschränkten bzw. reduzierten Fernlichtverteilung der 1, so dass im rechten Teil der Lichtverteilung die volle Lichtperformance erhalten bleibt.
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Auf der linken Straßenseite ändern sich die Objekte (Gegenverkehr) schnell. Durch hohe Lichtstärke der Gegenverkehr-Scheinwerfer ist die Rasterung im Matrixverhalten bzw. an der linken Tunnelkante durch den Fahrer weniger wahrnehmbar. Eine grobe Rasterung links fällt dem Fahrer somit in der Regel nicht auf.
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Dagegen erfordern die Heckleuchten des vorausfahrenden Verkehrs durch ihre verhältnismäßig niedrige Lichtstärke und langsamere Bewegung eine höhere Auflösung, um zu gewährleisten, dass die Scheinwerferfunktionalität von der GFHB-Automatik weitgehend unbeeinträchtigt bleibt.
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Für den Fahrer wichtige Details, die durch die LED-Matrix ausgeleuchtet werden sollten, spielen sich eher auf der rechten Seite und in der Mitte ab, wo auch eine höhere Auflösung erfordert wird.
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3 zeigt schematisch eine Funktionsweise der Abblendautomatik der 1 in einer Straßenkurve.
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In der 3 dargestellten Fahrsituation befindet sich ein dem Fahrzeug 1 entgegenfahrendes Fahrzeug 2 in etwa im mittleren Bereich des Fernlichtkegels 4 des Fahrzeugs 1.
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In der dargestellten Situation, werden Segmente sowohl des linken Scheinwerfers 5 als auch des rechten Scheinwerfers 6 durch die Abblendautomatik derart angesteuert, dass das Fahrzeug 2 in den GFHB-Tunnel mit einem Öffnungswinkel t fällt, und der Fahrer des Fahrzeuges 2 nicht geblendet wird. Dies geschieht durch Herunterdimmen, bzw. Abschalten der entsprechenden Segmente der Scheinwerfer 5 und 6.
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Bei der Entblendung des Gegenverkehrs durch die GFHB-Automatik wird im Wesentlichen die linke Seite der Fernlichtverteilung eingeschränkt, wo auch in der Regel höhere Schaltdynamik einzelner Segmente der Matrix-Scheinwerfer zu beobachten ist, so dass sich der von der Beleuchtung ausgenommener Bereich bzw. breitere GFHB-Tunnel häufiger auf der linken Seite der Fernlichtverteilung befindet. Das heißt, die Matrix-Segmente des linken Scheinwerfers sind deutlich häufiger Ausgeschaltet als die Matrix-Segmente des rechten Scheinwerfers.
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Dieser Unterschied in der vom Fahrer des Fahrzeugs 1 wahrgenommenen Geschwindigkeit von Objekten in unterschiedlichen Bereichen des Beleuchtungskegels erlaubt es, durch eine diesem Unterschied entsprechende asymmetrische Gestaltung der Scheinwerfer eine optimale Performance der Scheinwerferanlage zu erzielen.
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Wie aus 1 bis 3 ersichtlich befindet sich der GFHB-Tunnel häufiger auf der linken Seite bzw. in der Mitte der Fernlichtverteilung als auf der rechten Seite. Dies bedeutet, dass Segmente auf der rechten Seite deutlich häufiger eingeschaltet bleiben als die auf der linken Seite bzw. in der Mitte der Fernlichtverteilung.
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Der rechte Außenbereich der Fernlichtverteilung bleibt dagegen weitgehend von der Abblendautomatik unberührt.
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4 zeigt schematisch eine Fahrsituation mit einem vorausfahrenden Verkehr auf einer geraden Straße. Beim vorausfahrenden Verkehr besteht die Gefahr der sogenannten Spiegelblendung. Hier ist der vorausfahrende Verkehr durch das Fahrzeug 2 dargestellt. Das Fahrzeug 2 weist einen Rückspiegel 16 und zwei Außenrückspiegel auf.
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Damit der Fahrer des Fahrzeuges 2 über die Außenrückspiegel 15 bzw. über den Rückspiegel 16 von den Scheinwerfern 5 und 6 des Fahrzeugens nicht geblendet wird, deaktiviert die Abblendautomatik das Fernlicht im mittleren Bereich der Fernlichtverteilung, so dass ein GFHB-Tunnel 14 mit der Breite t im mittleren Bereich der Fernlichtverteilung entsteht.
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Die Entblendung des vorausfahrenden Verkehrs kann auch dadurch erfolgen, dass statt des in 4 gezeigten breiten GFHB-Tunnels zwei bzw. mehr schmale GFHB-Tunnel geschaffen werden, um die Rückspiegel des vorausfahrenden Verkehrs ausblenden.
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Wie die 1 bis 4 verdeutlichen, ändern sich die Objekte auf der linken Seite – also in diesem Fall die Fahrzeuge 2 und 3 ihre Position aus der Sicht des Fahrers des Fahrzeugs 1 schnell. Daher sind die Anforderungen auf die räumliche Auflösung der Beleuchtung auf der rechten Seite, wo Veränderungen in der Position von verschiedenen Objekten verhältnismäßig langsam stattfinden, wodurch die störende Rasterung des Fernlichtes auffälliger ist, höher. Dies können Veränderungen in der Position von Fahrzeugen des vorausfahrenden Verkehrs sowie von Objekten am rechten Straßenrand sein.
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5 zeigt schematisch eine Fernlichtverteilung einer Scheinwerferanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Lichtverteilung 7 entspricht einer Leuchtdichtenverteilung des Fernlichtes auf einer vertikalen weißen Wand in etwa 25 m Entfernung vor der GFHB-Matrix-Scheinwerferanlage.
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Die Lichtverteilung 7 weist einen mittleren Bereich 10 sowie einen linken Außenbereich 9 und einen rechten Außenbereich 11 auf.
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Die gezeigte Lichtverteilung 7 weist eine Lichtverteilungskontur 8 mit einer axialen Symmetrie um eine vertikale Symmetrieachse 12 auf.
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6 zeigt schematisch das Zustandekommen der Lichtverteilung der 5 im Falle einer LED-Matrix-Scheinwerferanlage mit einem linken und mit einem rechten Scheinwerfer. 6 verdeutlicht dabei das Zustandekommen der symmetrischen Lichtverteilungskontur der 4 bei einer Asymmetrie in der Anordnung der Scheinwerfersegmente.
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In diesem Beispiel weist der Linke Scheinwerfer acht einzeln ansteuerbare LED-Matrix-Segmente auf. Zu jedem dieser Segmente ist ein entsprechender Lichtverteilungsbereich L1 bis L8 zuordenbar.
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Der Rechte Scheinwerter weist ebenfalls acht einzeln ansteuerbare LED-Matrix-Segmente auf, zu welchen jeweils ein entsprechender Lichtverteilungsbereich R1 bis R8 zuordenbar ist.
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Die Bereiche L1 bis L8 und R1 bis R8 werden vertikal aufgefächert dargestellt, um zu verdeutlichen, dass die Lichtverteilung 7 aus einer Überlagerung von Lichtverteilungen einzelner Segmente der Scheinwerfer entsteht.
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Im zentralen Bereich 10 der Fernlichtverteilung 7 überlappen sich beide Scheinwerferverteilungen. Die Außenbereiche 9 und 11 werden im Wesentlichen jeweils nur von einem Scheinwerfer bedient.
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Die Fernlichtsegmentbereiche L1 bis L8 und R1 und R8 der Scheinwerfer 5 und 6 weisen eine zum Teil asymmetrische Anordnung auf, so dass einige Fernlichtbereiche des linken bzw. des rechten Scheinwerfers eine Abweichung von der Symmetrie bezüglich der vertikalen Achse 12 zeigen. Trotzt der Asymmetrie in der Anordnung einiger Segmente des linken Scheinwerfers gegenüber den entsprechenden Segmenten des rechten Scheinwerfers, wie zum Beispiel des L1 gegenüber R1 oder L4 gegenüber R4 ergibt sich im Ergebnis eine symmetrische Lichtverteilungskontur 8.
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Die Lichtverteilungskontur 8 bleibt also symmetrisch, während die Verschiebungen hauptsächlich im mittleren Bereich 10 stattfinden. Insgesamt kann dadurch die Lichtqualität im Sinne der feineren Auflösung bzw. der sanften Konturen auf der rechten Seite verbessert werden.
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7 zeigt schematisch eine Lichtverteilung einer Scheinwerferanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Fernlichtverteilung 7 der 7 ist weiterhin spiegelsymmetrisch, wird aber im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 durch eine andere Aufteilung der Matrix-Segmente erzeugt.
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8 zeigt schematisch das Zustandekommen der Lichtverteilungskontur gemäß 7 im Falle einer LED-Matrix-Scheinwerferanlage mit einer asymmetrischen Segmentanordnung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Fernlichtverteilung 7 weist schmalere Fernlichtsegmentbereiche bzw. höhere Auflösung im rechten Außenbereich und in der Mitte auf.
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Der LED-Matrixanteil des linken Scheinwerfers in der Fernlichtverteilung 7 – entsprechend den Fernlichtsegmentbereichen L1 bis L8 – ist nicht spiegelsymmetrisch zum LED-Matrixanteil des rechten Scheinwerfers, entsprechend den Teilbereichen R1 bis R8.
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Durch die Überlagerung von beiden Lichtverteilungen ergibt sich dennoch in Summe eine symmetrische Fernlichtverteilung mit dem Vorteil der hohen Auflösung in der Mitte und auf der rechten Seite.
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Wie man aus 8 sieht, überlappen sich zum Teil benachbarte Fernlichtsegmentbereiche. Dieser Überlapp der benachbarten Fernlichtsegmentbereichen dient zur Glättung der Fernlichtverteilung sowie zur Reduzierung von Auswirkungen etwaiger Herstellungstoleranzen bei den benachbarten LED-Matrix-Segmenten.
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Es versteht sich selbst, dass obwohl sich die hier beschriebenen bzw. in Figuren gezeigten Beispiele auf Rechtsverkehr beziehen, sind sie bei einer entsprechenden Anpassung und einer spiegelverkehrten Darstellung genauso gut für Linksverkehr anwendbar.
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Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 2, 3
- Fahrzeug
- 4
- Lichtkegel
- 5, 6
- Scheinwerfer
- 7
- Fernlichtverteilung
- 8
- Lichtverteilungskontur
- 9
- Linker Außenbereich der Fernlichtverteilung
- 10
- Mittlerer Bereich der Fernlichtverteilung
- 11
- Rechter Außenbereich der Fernlichtverteilung
- 12
- Symmetrieachse
- 13
- Kamera
- 14
- GFHB-Tunnel
- 15
- Außenrückspiegel
- 16
- Rückspiegel
- b
- Fernlichtbreite
- t
- Breite des GFHB-Tunnels
- L1, ..., L8
- Fernlichtsegmentbereiche des linken Scheinwerfers
- R1, ..., R8
- Fernlichtsegmentbereiche des rechten Scheinwerfers
