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Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtstruktur für Fahrzeuge mit zwei oder mehr Teil-Leuchtflächen, die an einer von außen sichtbaren Position des Fahrzeuges angeordnet ist, wobei den Teil-Leuchtflächen Lichtquellen zugeordnet sind, die, angesteuert von einer Ansteuereinrichtung, in ihrer Intensität und/oder Farbe zeitlich abhängig änderbar sind.
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Die Teillichtflächen können gemeinsam eine Signallicht oder Beleuchtungsfunktion darstellen, z.B. Tagfahrlicht, Begrenzungslicht, Fahrtrichtungsanzeiger, etc., aber auch Abblendlicht und Abbiegelicht sind prinzipiell möglich.
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Eine Leuchtstruktur dieser Art ist beispielsweise aus der veröffentlichten Anmeldung
AT522545 der Anmelderin bekannt geworden. Diese bekannte Einrichtung dient als Statusanzeige für den Zustand einer betriebsrelevanten Komponente eines Kraftfahrzeuges, wobei an einer von außen sichtbaren Position des Fahrzeugs eine von zumindest zwei Lichtquellen angespeiste Leuchtstruktur angeordnet ist und den Lichtquellen eine Ansteuerschaltung zugeordnet ist, welche dazu eingerichtet ist, die Lichtquellen in Abhängigkeit eines für den Zustand der betriebsrelevanten Komponente repräsentativen Zustandssignals so anzusteuern, dass die Leuchtdichte und/oder Farbe längst der Leuchtstruktur skalenartig den Zustand der Komponente anzeigt.
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Bei der Konstruktion von Fahrzeugen, insbesondere Automobilen, wird zunehmend Wert auf ein gefälliges und doch auffälliges Erscheinungsbild gelegt, was sich auch auf die Gestaltung von Scheinwerfern und Signalleuchten auswirkt, die einerseits den lichttechnischen und gesetzlichen Anforderungen entsprechen müssen, die jedoch andererseits auch unterschiedlichen ästhetischen Gesichtspunkten entsprechen sollen.
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Häufig werden LEDs verwendet, die z.B. in Zusammenwirken mit Lichtleitern leuchtende Flächen erzeugen, die an einer solchen Position angeordnet sind, die von außen erkennbar ist. Beispielsweise können solche Leuchtflächen bei Hauptscheinwerfern angeordnet sein oder zur Fahrtrichtungsanzeige eingesetzt werden. Dabei ist es bekannt, dass die Leuchtquellen in ihrer Helligkeit angesteuert werden, beispielsweise gedimmt werden, etwa durch Strombegrenzungs- oder PWM-Schaltungen.
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Der im Folgenden der Einfachheit halber verwendete Begriff „Leuchtflächen“ ist im Zusammenhang mit der Erfindung zu verstehen, dass er die von einem Betrachter erkennbare Lichtabstrahlflächen darstellt, die flächig sein können, jedoch ebenso von ein oder mehr Reflektoren oder anderen Gebilden dargestellt sein können, wie von optischen Elementen, wie z.B. Linsen, verspiegelten und/oder genarbten Blendenteilen oder Reflektoren.
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Ein Problem für den Konstrukteur sind gesetzliche Vorgaben, welche eine Mindest- und/oder eine Maximalintensitätsverteilung oder bestimmte minimale/maximale Intensitätswerte an vorgegebenen Messpunkten einer bestimmten Leuchte vorgeben. Diese müssen auch bei Beleuchtungsvorrichtungen erfüllt werden, deren Teil-Leuchtflächen durch entsprechendes Ansteuern zugehöriger Einzelleuchtflächen zeitlich variable in ihrer Helligkeit angesteuert werden. Meist ist gesetzlich eine Intensitätsverteilung vorgegeben oder eine Beleuchtungsstärkeverteilung auf einer vorgegebenen beleuchteten Fläche, z.B. einer Wand in 25 Meter Entfernung.
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Eine Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Leuchtstruktur, bei welcher dieses Problem gelöst ist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Leuchtstruktur der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher erfindungsgemäß die Ansteuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die einzelnen Lichtquellen in Abhängigkeit von vorgegebenen, festlegbaren oberen und unteren Grenzwerten für die Gesamtintensität der Leuchtstruktur mit den Teil-Leuchtflächen anzusteuern.
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Auf diese Weise hat der Konstrukteur die Freiheit, einzelne Lichtquellen bzw. Leuchtflächen in einem weiten Rahmen bezüglich ihrer Helligkeit oder auch Farbe beliebig anzusteuern, solange bloß die Gesamthelligkeit innerhalb gewisser vorgebbarer Grenzen liegt.
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Eine zweckmäßige Variante zeichnet sich dadurch aus, dass die Ansteuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die einzelnen Lichtquellen unter Einhaltung einer vorgegebenen und festlegbaren minimalen leuchtenden Gesamtfläche der Leuchtstruktur anzusteuern. Hierdurch kann auch der oft vorhandenen Anforderung entsprochen werden, dass eine minimale Leuchtfläche der Leuchtstruktur vorhanden sein und beleuchtet sein muss.
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Bei einer einfach realisierbaren und kostengünstigen Variante kann es vorteilhaft sein, wenn die oberen und unteren Grenzwerte für die Gesamtintensitäten aller Teil-Leuchtflächen und/oder die Größe der minimalen leuchtenden Gesamtfläche der Leuchtstruktur in einem Speicher abgelegt sind.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann die Ansteuereinrichtung dazu eingerichtet sein, die Änderungsgeschwindigkeit der Ansteuerung der Einzellichtquellen hinsichtlich Intensität und/oder Farbe in Abhängigkeit von ihr zugeführten, die Fahrsituation betreffenden Parametern zu steuern.
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Weiters kann es zweckmäßig sein, wenn die Ansteuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Einzellichtquellen hinsichtlich ihrer Intensität und/oder Farbe in Abhängigkeit von ihr zugeführten, die Fahrsituation betreffenden Parametern im Rahmen der vorgegebenen, festlegbaren oberen und unteren Grenzwerte für die Gesamthelligkeit aller Teil-Leuchtflächen anzusteuern.
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Dabei ist es von besonderem Vorteil, falls die Fahrsituation betreffende Parameter die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder das Umgebungslicht und/oder Ortskoordinaten und/oder Werte von den Zustand eines Fahrers erfassenden Sensormitteln sind.
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Dier Erfindung samt weiterer Vorteile ist im Folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigen
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1 an Hand eines schematischen Blockschaltbilds die beispielsweise Ansteuerung einer vier Teil-Leuchtflächen aufweisenden Leuchtstruktur,
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2a bis 2c beispielsweise Diagramme von Intensitätsverteilungen,
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3 ein Diagramm mit einem Satz von Messpunkten,
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4 ein Zeitdiagramm mit einem beispielhaften Verlauf der Gesamtintensität,
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5 vier leuchtende Teilsegmente einer erfindungsgemäßen Leuchtstruktur,
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6 beispielsweise zeitliche Verläufe zeitabhängiger Skalierungsfaktoren einzelner Lichtsegmente,
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7 ein Beispiel einer anderen Ansteuerung von vier Lichtquellen und
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8 den zu 7 gehörigen zeitlichen Verlauf der Skalierungsfaktoren.
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1 zeigt eine Leuchtstruktur 1 mit vier Teil-Leuchtflächen A1, A2, A3 und A4 wobei diese Leuchtflächen im vorliegenden Fall über Lichtleiter F1, F2, F3 und F4 von Lichtquellen L1, L2, L3 und L4 beleuchtet werden. Die Lichtquellen können beispielsweise Leuchtdioden sein, doch können die Lichtquellen auch unmittelbar in den Leuchtflächen vorhanden sein, beispielsweise bei Ausführungen mit Lumineszenz- oder OLED-Technologie.
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Die Lichtquellen werden von einer Ansteuerschaltung 2 angesteuert, die beispielsweise ein Mikrocomputer sein kann Der Ansteuerschaltung 2 ist ein Speicher 3 zugeordnet und von einem Bordcomputer 4 erhält die Ansteuerschaltung 2 Signale von einem Geschwindigkeitssensor 5, einem Helligkeitssensor 6 und einem Navigationssystem 7.
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Die Ansteuerschaltung 2 ist nun dazu eingerichtet, die einzelnen Lichtquellen L1, L2, L3 und L4 in Abhängigkeit von vorgegebenen und in dem Speicher 3 abgelegten oberen und unteren Grenzwerten für die Gesamtintensität der Leuchtstruktur 1 mit den Teil-Leuchtflächen A1, A2, A3 und A4 anzusteuern. Es sind meist gesetzliche Vorgaben, welche eine Mindest- und/oder eine Maximalhelligkeit einer bestimmten Leuchte bzw. deren gesamten Leuchtfläche vorgeben und die auch bei Beleuchtungsvorrichtungen erfüllt werden müssen, deren Teil-Leuchtflächen durch entsprechendes Ansteuern zugehöriger Einzelleuchtflächen zeitlich variable in ihrer Helligkeit angesteuert werden. Diese Kriterien können dank der Erfindung eingehalten werden, wobei jedoch der Konstrukteur die Freiheit hat, einzelne Lichtquellen bzw. Leuchtflächen in einem weiten Rahmen bezüglich ihrer Helligkeit oder auch Farbe beliebig anzusteuern, da dafür Sorge getragen wird, dass die Gesamthelligkeit innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt.
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Die Ansteuerschaltung 2 ist weiters auch dazu eingerichtet, die einzelnen Lichtquellen L1, L2, L3 und L4 unter Einhaltung einer vorgegebenen und festlegbaren minimalen leuchtenden Gesamtfläche der Leuchtstruktur 1 anzusteuern, wobei auch die Größe der minimalen leuchtenden Gesamtfläche in dem Speicher 3 abgelegt ist.
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Im Weiteren ist die Ansteuerschaltung 2 dazu eingerichtet, die Änderungsgeschwindigkeit der Ansteuerung der einzelnen Lichtquellen L1, L2, L3 und L4 hinsichtlich Intensität und/oder Farbe in Abhängigkeit von ihr zugeführten, die Fahrsituation betreffenden Parametern zu steuern. Diese Parameter v, Ev, GPS können, wie in dem gezeigten Beispiel von der Fahrgeschwindigkeit, geliefert durch den Sensor 5, und/oder der Außenhelligkeit, geliefert durch den Sensor 6 und/oder von der Position des Fahrzeuges, geliefert durch von dem Navigationssystem 7 erzeugten Ortskoordinaten, abgeleitet werden.
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Dank der Erfindung kann in jedem Betriebszustand die gesetzlich geforderte Lichtverteilung erfüllt werden und eine möglichst konstante Lichtverteilung (Intensität bzw. Beleuchtungsstärkeverteilung) bei zeitlich variierender Leuchtdichteverteilung (Erscheinung der Lichtfunktion) wird sichergestellt. Die Einzellichtquellen können nach einem vorgegebenen, sich zeitlich ändernden Muster angesteuert werden, was frei programmierbar oder fest programmiert erfolgen kann.
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Wie bereits erwähnt, kann die zeitliche Änderungsrate von verschiedenen Faktoren beeinflusst werden:
Wenig dynamisch z.B. bei Autobahnfahrten mit hoher Geschwindigkeit; beeinflusst durch den Lenkwinkel oder durch GPS-Informationen.
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Dynamischer im Stadtverkehr, z.B. bei Geschwindigkeiten unter 70 km/h, beeinflusst durch Straßenlichterkennung oder GPS-Informationen für den Stadtverkehr, abhängig vom durch Sensorsysteme festgestellten Gemüts-/Aufmerksamkeits-/Ermüdungszustand des Fahrers.
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Im Stillstand des Fahrzeuges: hier können Änderungen auch sehr dynamisch durchgeführt werden, beispielsweise beim Absperren oder Aufsperren des Fahrzeuges, auch mit einer Personalisierung auf den Fahrer (jung, alt, männlich, weiblich, verspielt etc.).
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Analog zur Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit durch die Ansteuerschaltung 2 können die Einzellichtquellen L1, L2, L3 und L4 hinsichtlich ihrer Intensität und/oder Farbe in Abhängigkeit von ihr zugeführten, die Fahrsituation betreffenden Parametern angesteuert werden. In beiden Fällen erfolgt natürlich diese Ansteuerung im Rahmen der in dem Speicher 3 abgelegten oberen und unteren Grenzwerte für die Gesamthelligkeit aller Teil-Leuchtflächen A1, A2, A3 und A4. Ebenso wird dabei die in dem Speicher 3 abgelegte Größe der minimalen leuchtenden Gesamtfläche eingehalten.
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Der für die Ansteuerung notwendige Algorithmus kann prinzipiell in Form einer expliziten analogen oder digitalen Steuerung realisiert werden was eine Kostenreduktion ergeben kann. In diesem Sinn ist dann die Funktion der Ansteuereinrichtung zu verstehen.
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Für noch höhere Flexibilität in der Ansteuerung kann es aber von Vorteil sein, eine µ-Controllersteuerung einzusetzen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn weitere Steuergrößen wie z.B. Geschwindigkeit, Helligkeit, Gemütszustand des Fahrers oder ähnliches in den Algorithmus Eingang finden sollen. In diesem Fall ist die Ansteuereinrichtung entsprechend mit zumindest einem µ-Controller ausgestattet. Die einzelnen Parameter, wie z.B. aktuelle Intensität der jeweiligen Teil-Leuchtflächen werden in diesem Fall im Speicher des µ-Controllers abgelegt, siehe den Speicher 3 der 1, der stellvertretend für zumindest einen Speicher eingezeichnet ist. Von Vorteil ist auch, dass solche Steuerungen als Standard in unterschiedlichen Projekten verwendet werden können und somit Kostenvorteile durch höhere Stückzahlen erreicht werden können, ohne dadurch an Flexibilität in der Gestaltung des Ansteueralgorithmus zu verlieren.
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Im Weiteren werden Beispiele zur Ermittlung der Ansteuerwerte für die Lichtquellen gezeigt, wobei auf die 2a bis 2c Bezug genommen wird.
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Die Darstellung der jeweiligen Intensitätsverteilung einer Teil-Leuchtflächen A1, A2, A3 und A4 wird im Folgenden in einem Winkelkoordinatensystem dargestellt. In 2 ist mit h dabei der horizontale und mit v der vertikale Winkel bezeichnet. Den Kreuzungspunkt bezeichnet man in der Fahrzeuglichttechnik üblicherweise mit hv – in der Regel der Punkt, auf den die die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges gerichtet ist. Jeder Punkt im Winkeldiagramm kann durch einen Vektor hv → festgelegt werden. Mit It(hv →) ist die Lichtintensität der i-ten Teilfläche im Punkt Vektor hv → Vektor hv →.
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Eine Funktion ai(t), deren Wert zwischen 0 und 1 liegen kann, und die auch als zeitabhängiger Skalierungsfaktor jeder Teillichteilfläche bezeichnet werden kann, legt die zeitliche Abhängigkeit jeder i-ten Lichtverteilung fest, sodass die Summe aller Lichtintensitätsverteilungen in mathematischer Form wie folgt definiert werden kann: Iges(hv →, t) = Σ n / i=1ai(t)·Ii(hv →)
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In der Fahrzeugleichttechnik werden für verschiedene Lichtfunktionen an bestimmten Messpunkten obere und untere Intensitätsgrenzen vorgegeben, die sowohl von Kundenwünschen als auch von gesetzlichen Vorgaben bestimmt sind, innerhalb welcher der jeweils gemessene Wert liegen muss. Dieser Satz von Messpunkten wird, siehe 3, mit a →i bezeichnet. Die Ober- und Untergrenzen am Messpunkt werden mit Imin(m →i) und Imax(m →i) bezeichnet.
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Es ist nun ein Satz von Teillichtverteilungen zu gestalten und die Skalierungsfaktoren ai(t) sind dergestalt zu definieren, dass für alle Messpunkte m →i zu jedem Zeitpunkt t die nachstehende Ungleichung erfüllt ist Imin(m →i) < Iges(m →i, t) < Imax(m →i)
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In 4 ist ein beispielhafter Intensitätsverlauf, welcher der obigen Ungleichung genügt, gezeigt.
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5 zeigt andererseits beispielsweise und schematisch vier leuchtende Teilsegmente einer Tagfahrleuchte, wobei mit Li(α →, t) die mit der Zeit t sich ändernden Leuchtdichteverteilungen, somit das jeweilige Erscheinungsbild der z.B. als Lichtleiter ausgeführten Teilsegmente, aus einer Beobachterposition α → bezeichnet sind. Dabei erzeugen die Segmente jene Intensitätsverteilungen Ii(hv →), welche den gesetzlichen Anforderungen und Kundenvorgaben entsprechen.
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Zwei mögliche Verläufe der Funktionen a1(t) bis a4(t) von vier Einzellichtquellen L1...L4, die beispielsweise als Leuchtdioden ausgebildet sind, und den Lichtquellen der Anordnung nach 1 entsprechen können, sind in 6 gezeigt, wobei das erste Beispiel mit durchgehenden und das zweite Beispiel mit strichlierten Linien dargestellt ist.
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7 zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Ansteuerschaltung 2 zwei Serienschaltungen von Lichtquellen L1 + L3 bzw. L2 + L4 ansteuert und jeder Serienschaltung eine Funktion bi(t) zugeordnet ist, deren Wert wieder zwischen 0 und 1 liegen kann, und welche die zeitliche Abhängigkeit jeder der beiden Lichtverteilungen festlegt. Ein beispielsweiser Verlauf dieser Funktionen bi(t) ist in 8 dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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