DE102016106649A1

DE102016106649A1 - Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016106649A1
Application number: DE102016106649.4A
Authority: DE
Inventors: Carsten Wilks; Boris Kubitza
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-10-12
Also published as: WO2017178369A1; US20190135165A1; CN109070791B; CN109070791A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere Lichtquellen (100) und zumindest ein Abstrahlmittel (101) für elektromagnetische Strahlung, wobei die Lichtquellen (100) dazu ausgebildet sind, für Menschen sichtbare elektromagnetische Strahlung zu emittieren, wobei das Abstrahlmittel (101) dazu ausgebildet ist, für Menschen nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung zu emittieren, ferner umfassend ein Detektionsmittel für die vom Abstrahlmittel (101) emittierte elektromagnetische Strahlung und ein Einstellmittel, wobei das Detektionsmittel dazu ausgebildet ist, ein Signal an das Einstellmittel auszugeben, das einen Hinweis auf eine Strahlrichtung der nicht-sichtbaren elektromagnetischen Strahlung umfasst, wobei das Einstellmittel dazu ausgebildet ist, eine Strahlrichtung der nicht-sichtbaren elektromagnetischen Strahlung und eine Strahlrichtung der sichtbaren elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit vom Signal zu beeinflussen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge können auch als Scheinwerfer bezeichnet werden und dienen dazu, die Fahrbahn vor einem Kraftfahrzeug zu beleuchten, sodass ein Fahrzeugführer bei Dunkelheit Hindernisse und Unebenheiten erkennen kann. Die Beleuchtungseinrichtungen können Halogen-, Xenon-, LED- oder Laser-Scheinwerfer sein.
LED-Scheinwerfer bestehen üblicherweise aus mehreren Arrays, auf denen jeweils mehrere LEDs angeordnet sind. Insbesondere bei LED-Scheinwerfern kann die Strahlrichtung des Scheinwerfers beeinflusst werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Arrays verschwenkt werden können.
Im Stand der Technik wird dabei über ein Detektionsmittel die Strahlrichtung erfasst und es wird detektiert, ob eine Änderung der Strahlrichtung durchgeführt werden soll. Die Detektion wird somit mittels des sichtbaren Lichts durchgeführt. Es ist somit zumindest eine für das Detektionsmittel sichtbare Markierung vorhanden, wenn das Licht auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug fällt.
Aus der WO 2013/084919 A1 ist außerdem eine Beleuchtungseinrichtung bekannt, die mehrere Abstrahlmittel umfasst. Ein Teil der Abstrahlmittel strahlt sichtbares Licht ab, der andere Teil strahl infrarote Strahlung ab, die für Menschen nicht sichtbar ist.
Gegenüber dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die eine besonders gute Beleuchtung der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug ermöglicht. Außerdem soll ein Verfahren zur Einstellung einer solchen Beleuchtungseinrichtung geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Beleuchtungseinrichtung umfasst mehrere Lichtquellen, die dazu ausgebildet sind, für Menschen sichtbare elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Außerdem umfasst die Beleuchtungseinrichtung zumindest ein Abstrahlmittel für elektromagnetische Strahlung, die für Menschen nicht sichtbar ist. Diese Strahlung kann insbesondere im infraroten Bereich liegen. Des Weiteren umfasst die Beleuchtungseinrichtung ein Detektionsmittel für die vom Abstrahlmittel emittierte elektromagnetische Strahlung und ein Einstellmittel. Das Detektionsmittel ist dazu ausgebildet, ein Signal an das Einstellmittel auszugeben, das einen Hinweis auf eine Strahlrichtung der nicht-sichtbaren elektromagnetischen Strahlung umfasst. Das Detektionsmittel kann auch dazu ausgebildet sein, die nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung zu detektieren und das Licht nicht zu detektieren, sodass das Licht die Detektion der nicht sichtbaren elektromagnetischen Strahlung nicht stört.
Das Einstellmittel ist dazu ausgebildet, eine Strahlrichtung der nicht-sichtbaren elektromagnetischen Strahlung und eine Strahlrichtung der sichtbaren elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit vom Signal zu beeinflussen.
Es ist somit möglich, die Strahlrichtung anhand der nicht-sichtbaren elektromagnetischen Strahlung einzustellen. Daher ist keine in irgendeiner Weise für einen Menschen sichtbare Markierung im Lichtmuster der Beleuchtungseinrichtung für die Einstellung der Strahlungsrichtung notwendig. Somit bietet sich dem Fahrzeugführer eine besonders gute Beleuchtung ohne für ihn sichtbare Markierungen. Dadurch wird insbesondere eine Einstellung der Strahlrichtung unter Verwendung des Detektionsmittels während der Fahrt ermöglicht.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Beleuchtungseinrichtung mehrere, insbesondere zumindest drei, Abstrahlmittel umfassen, deren nicht-sichtbare elektromagnetische Strahlung vom Detektionsmittel erfassbar ist. Das Detektionsmittel ist dabei dazu ausgebildet, das Signal in Abhängigkeit von der Strahlrichtung der mehreren Abstrahlmittel auszugeben. Mehrere Abstrahlmittel haben den Vorteil, dass eine Einstellung der Strahlrichtung genauer erfolgen kann. Die Strahlrichtung kann sich schließlich in drei Dimensionen von der gewünschten Strahlrichtung unterscheiden. Zumindest drei Abstrahlmittel sind daher besonders vorteilhaft, um aus der Strahlrichtung aller Abstrahlmittel genau zu berechnen, wie die Strahlrichtung geändert werden soll.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Einstellmittel dazu ausgebildet sein, die Strahlrichtung direkt zu beeinflussen. Dies kann zum Beispiel bedeuten, dass das Einstellmittel dazu ausgebildet ist, die Anordnung oder die Orientierung des Abstrahlmittels bzw. der Abstrahlmittel und der Lichtquellen zu ändern. Beispielsweise kann das Einstellmittel dazu ausgebildet sein, ein Array, auf dem die Abstrahlmittel und die Lichtquellen angeordnet sind, zu verschwenken.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Einstellmittel dazu ausgebildet sein, das beziehungsweise die Abstrahlmittel und die Lichtquellen in zumindest einer Richtung, insbesondere in zumindest zwei Richtungen, in Abhängigkeit vom Signal zu verschwenken. Eine Verschwenkbarkeit in zwei Richtungen hat insbesondere den Vorteil, dass die Strahlrichtung genauer eingestellt werden kann. Beispielsweise kann ein Array, auf dem das beziehungsweise die Abstrahlmittel und die Lichtquellen angeordnet sind, um eine Hochachse und um eine Längsachse durch das Einstellmittel verschwenkbar sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Einstellmittel dazu ausgebildet sein, die Strahlrichtungen indirekt zu beeinflussen. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass ein optisches Mittel wie beispielsweise eine Linse oder ein Linsensystem, das die Strahlrichtung beeinflusst, durch das Einstellmittel bewegt werden kann.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Beleuchtungseinrichtung ein optisches Strahlrichtungsbeeinflussungsmittel umfassen. Dies kann beispielsweise eine Linse oder ein optisches System sein, das dazu ausgebildet ist, die Strahlrichtung zu beeinflussen. Das Einstellmittel kann dazu ausgebildet sein, das Strahlrichtungsbeeinflussungsmittel in zumindest einer Richtung, insbesondere in zumindest zwei Richtungen, in Abhängigkeit vom Signal zu verschwenken. Die Verschwenkbarkeit in zwei Richtungen ist besonders vorteilhaft, um die Strahlrichtungen besonders genau einstellen zu können.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können das beziehungsweise die Abstrahlmittel und die Lichtquellen in einer geometrischen Form angeordnet sein. Beispielsweise können die Lichtquellen und das beziehungsweise die Abstrahlmittel kreisförmig oder rechteckförmig angeordnet sein. Die geometrische Form kann beispielsweise durch die Form des Arrays bestimmt sein, auf dem das beziehungsweise die Abstrahlmittel und die Lichtquellen angeordnet sind. Das beziehungsweise die Abstrahlmittel können in einem Randbereich oder mehreren Randbereichen der geometrischen Form angeordnet sein. Dabei kann unter dem Randbereich insbesondere der Bereich verstanden werden, der den Außenrand der geometrischen Form einschließt. Beispielsweise können die Abstrahlmittel in Ecken des Rechtecks oder am Umfang des Kreises angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass der Randbereich nicht nur die jeweils am weitesten außen positionierten Lichtquellen und Abstrahlmittel umfasst, sondern auch Lichtquellen und Abstrahlmittel, die noch eine benachbarte Lichtquelle und/oder ein benachbartes Abstrahlmittel haben, die beziehungsweise das weiter außen angeordnet ist.
Diese Anordnung der Abstrahlmittel hat insbesondere den Vorteil, dass sich eine Änderung der Strahlrichtung besonders stark auf das beziehungsweise die Abstrahlmittel auswirkt, sodass eine besonders genaue Einstellung möglich ist. Außerdem kann sich die für den Fahrzeugführer nicht sichtbare Strahlung auf der Fahrbahn durch einen leicht dunkleren Bereich bemerkbar machen, da eine Lichtquelle durch ein Abstrahlmittel ersetzt worden sein könnte. Dieser leicht dunklere Bereich liegt dann relativ weit außen, sodass er wenig störend wirkt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Lichtquellen und das beziehungsweise die Abstrahlmittel dazu ausgebildet sein, gleichzeitig die sichtbare und die nicht-sichtbare elektromagnetische Strahlung zu emittieren.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die nicht-sichtbare elektromagnetische Strahlung im infraroten Bereich liegen.
Gemäß dem Verfahren nach Anspruch 10 wird für einen Menschen sichtbare und nicht-sichtbare elektromagnetische Strahlung emittiert. Die sichtbare Strahlung ist dabei ausreichend stark, um eine Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug so zu beleuchten, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs Hindernisse und Unebenheiten erkennen kann. Eine Strahlrichtung der nicht-sichtbaren elektromagnetischen Strahlung wird detektiert. Die Strahlrichtung der nicht-sichtbaren und der sichtbaren elektromagnetischen Strahlung wird in Abhängigkeit von der detektierten Strahlrichtung eingestellt.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung mit einer LCD-Blende;
3 eine schematische Ansicht der Vorrichtung aus 2 mit einem Einstellmuster; und
4 eine schematische Ansicht der Vorrichtung aus 2 mit einem Einstellmuster.
In 1 sind mehrere Lichtquellen 100 und drei Abstrahlmittel 101 in einer Rechteckform angeordnet. Sowohl die Lichtquellen 100 als auch die Abstrahlmittel 101 sind in den Figuren schematisch durch Quadrate dargestellt. Die Lichtquellen 100 sind dazu ausgebildet, für Menschen sichtbares Licht auszugeben. Die Abstrahlmittel 101 sind dazu ausgebildet, für Menschen nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung auszugeben. Dabei kann es sich beispielsweise um infrarote Strahlung handeln. Sowohl die Lichtquellen 100 als auch die Abstrahlmittel 101 sind vorzugsweise als LEDs ausgebildet.
Außerdem ist ein optisches Strahlrichtungsbeeinflussungsmittel 102 dargestellt, das dazu ausgebildet ist, eine Strahlrichtung des durch die Lichtquellen 100 Lichts und der durch die Abstrahlmittel 101 ausgegebenen elektromagnetischen Strahlung zu beeinflussen. Das Strahlrichtungsbeeinflussungsmittel 102 kann beispielsweise eine Linse oder ein System mit mehreren Linsen sein.
Des Weiteren sind in 1 zwei Schwenkachsen 103 und 104 dargestellt, um die die Lichtquellen 100 und die Abstrahlmittel 101 schwenkbar sind. Durch eine Schwenkung um die Schwenkachse 103 kann die Leuchtweite der Lichtquellen 100 und der Abstrahlmittel 101 eingestellt werden. Je weiter nach unten die Lichtquellen 100 und die Abstrahlmittel 101 die jeweilige Strahlung abstrahlen, desto kürzer ist die Leuchtweite. Durch eine Schwenkung um die Schwenkachse 104 kann die Strahlrichtung der abgegebenen Strahlung in der Horizontalebene verschwenkt werden. Dies kann beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug zur Realisierung eines Kurvenlichts erfolgen.
Die Abstrahlmittel 101 werden zur Einstellung der Strahlrichtung der Lichtquellen 100 verwendet. Hierzu ist ein in den Figuren nicht dargestelltes Detektionsmittel vorgesehen, dass die nicht-sichtbare elektromagnetische Strahlung detektieren kann. Durch die beispielsweise auf einer Fahrbahn vor einem Kraftfahrzeug detektierte nicht-sichtbare Strahlung kann berechnet werden, in welcher Position sich die Abstrahlmittel 101 und die Lichtquellen 100 befinden und ob gegebenenfalls eine Korrektur erfolgen soll.
Die Verwendung von drei Abstrahlmitteln 101 ist vorteilhaft, um viele Informationen über die Strahlrichtung des Lichts und der nicht-sichtbaren elektromagnetischen Strahlung zu erhalten. Bei einer Verschwenkung um die Schwenkachse 104 ist es vorteilhaft, zumindest ein Abstrahlmittel 101 links und rechts der Schwenkachse 104 zu verwenden. Bei einer Verschwenkung um die Schwenkachse 103 zur Leuchtweitenregulierung ist es vorteilhaft, zumindest ein Abstrahlmittel oberhalb und unterhalb der Schwenkachse 103 zu verwenden. Durch die Anordnung jeweils eines der drei Abstrahlmittel 101 in einem Bereich rechts oben, in einem Bereich links oben und in einem Bereich links unten können diese beiden Vorteile genutzt werden.
Die Abstrahlmittel 101 sind in äußeren Eckbereichen der Rechteckform angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Abstrahlmittel 101 relativ weit entfernt von den Schwenkachsen 103 und 104 sind und somit die größte Verschwenkung erfahren, wodurch die Einstellung der Strahlrichtung genauer durchgeführt werden kann.
In 2 ist eine LCD-Blende 200 dargestellt, die aus mehreren Segmenten besteht. Jedes der Segmente kann zwei Zuständen annehmen. In einem ersten Zustand wird sowohl das Licht der Lichtquellen 100 als auch die nicht sichtbare Strahlung der Abstrahlmittel 101 durchgelassen. In einem zweiten Zustand wird sowohl das Licht der Lichtquellen 100 als auch die nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung der Abstrahlmittel 101 blockiert. Dies kann beispielsweise durch eine Polarisation der Strahlung bzw. des Lichts und die Verwendung eines Flüssigkristalls erreicht werden.
In den 3 und 4 sind Muster 300 und 400 dargestellt, die auf der LCD-Blende 200 eingestellt werden können. Hierzu werden einige der Segmente der LCD-Blende in den zweiten Zustand geschaltet. Diese sind in den 3 und 4 schwarz dargestellt. Bei dem Muster 300 handelt es sich um ein Streifenmuster und bei dem Muster 400 handelt es sich um ein Kreuz. Beide Muster 300 und 400 können zur Einstellung der Strahlrichtung des Lichts und der nicht sichtbaren elektromagnetischen Strahlung verwendet werden. Das Detektionsmittel kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung zu detektieren und das Licht nicht zu detektieren.
Das Detektionsmittel ist dazu ausgebildet, ein Signal auszugeben, das einen Hinweis auf die Strahlrichtung der nicht sichtbaren elektromagnetischen Strahlung umfasst. Beispielsweise kann eine gewünschte Position des Musters 300 oder 400 auf einer Fahrbahn vor einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein und das Detektionsmittel gibt ein Signal aus, wenn diese gewünschte Position nicht mit der tatsächlichen Position übereinstimmt. Ein Einstellmittel kann dann die Strahlrichtung korrigieren, sodass sich das Muster 300 oder 400 an der gewünschten Position befindet.
Es ist insbesondere vorteilhaft, die nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung für die Detektion der Strahlrichtung zu verwenden, da das Muster nicht oder nur schwer für einen Kraftfahrzeugführer zu erkennen ist. Die vom Kraftfahrzeugführer auf der Fahrbahn wahrgenommene Lichtverteilung wird durch das Muster 300 oder 400 und die Abstrahlmittel 101 nicht oder nur kaum gestört.
Bezugszeichenliste

100: Lichtquellen
101: Abstrahlmittel
102: Strahlrichtungsbeeinflussungsmittel
103: Schwenkachse
104: Schwenkachse
200: LCD-Blende
300: Muster
400: Muster

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2013/084919 A1 [0005]

Claims

Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere Lichtquellen (100) und zumindest ein Abstrahlmittel (101) für elektromagnetische Strahlung, wobei die Lichtquellen (100) dazu ausgebildet sind, für Menschen sichtbare elektromagnetische Strahlung zu emittieren, wobei das Abstrahlmittel (101) dazu ausgebildet ist, für Menschen nicht sichtbare elektromagnetische Strahlung zu emittieren, ferner umfassend ein Detektionsmittel für die vom Abstrahlmittel (101) emittierte elektromagnetische Strahlung und ein Einstellmittel, wobei das Detektionsmittel dazu ausgebildet ist, ein Signal an das Einstellmittel auszugeben, das einen Hinweis auf eine Strahlrichtung der nicht-sichtbaren elektromagnetischen Strahlung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel dazu ausgebildet ist, eine Strahlrichtung der nicht-sichtbaren elektromagnetischen Strahlung und eine Strahlrichtung der sichtbaren elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit vom Signal zu beeinflussen.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung mehrere, insbesondere zumindest drei, Abstrahlmittel (101) umfasst, deren nicht-sichtbare elektromagnetische Strahlung vom Detektionsmittel erfassbar ist, und dass das Detektionsmittel dazu ausgebildet ist, das Signal in Abhängigkeit von der Strahlrichtung der mehreren Abstrahlmittel (101) auszugeben.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel dazu ausgebildet ist, die Strahlrichtungen direkt zu beeinflussen.
Beleuchtungseinrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel dazu ausgebildet ist, das beziehungsweise die Abstrahlmittel (101) und die Lichtquellen (100) in zumindest einer Richtung, insbesondere in zumindest zwei Richtungen, in Abhängigkeit vom Signal zu verschwenken.
Beleuchtungseinrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel dazu ausgebildet ist, die Strahlrichtungen indirekt zu beeinflussen.
Beleuchtungseinrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung ein optisches Strahlrichtungsbeeinflussungsmittel (102) umfasst, und dass das Einstellmittel dazu ausgebildet ist, das Strahlrichtungsbeeinflussungsmittel (102) in zumindest einer Richtung, insbesondere in zumindest zwei Richtungen, in Abhängigkeit vom Signal zu verschwenken.
Beleuchtungseinrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das beziehungsweise die Abstrahlmittel (101) und die Lichtquellen (100) in einer geometrischen Form angeordnet sind, wobei das beziehungsweise die Abstrahlmittel (101) in einem Randbereich oder mehreren Randbereichen der geometrischen Form angeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung, nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (100) und das beziehungsweise die Abstrahlmittel (101) dazu ausgebildet sind, gleichzeitig die sichtbare und die nicht-sichtbare elektromagnetische Strahlung zu emittieren.
Beleuchtungseinrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-sichtbare elektromagnetische Strahlung im infraroten Bereich liegt.
Verfahren zur Einstellung einer Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend die folgenden Schritte: – Emission von für Menschen sichtbarer und nicht-sichtbarer elektromagnetischer Strahlung, wobei die sichtbare Strahlung ausreichend stark ist, um eine Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug so zu beleuchten, dass ein Fahrzeugführer des Kraftfahrzeugs bei Dunkelheit Hindernisse und Unebenheiten erkennen kann; – Detektion einer Strahlrichtung der nicht-sichtbaren elektromagnetischen Strahlung; – Einstellung der Strahlrichtung der nicht-sichtbaren und der sichtbaren elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit von der detektierten Strahlrichtung.