DE102016210147A1

DE102016210147A1 - Steuern eines eine steuerbare Lichtquelle und eine Optikeinheit aufweisenden Scheinwerfers

Info

Publication number: DE102016210147A1
Application number: DE102016210147.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hartmann; Philipp Helbig; Stefan Herold
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines eine steuerbare Lichtquelle (12) und eine Optikeinheit (14) aufweisenden Scheinwerfers (10), bei dem eine Lichtemissionsfläche (16) der steuerbaren Lichtquelle (12) Quellenlicht (20) gemäß einem einer vorgegebenen Lichtverteilung (22) entsprechenden Lichtverteilungssignal (24) emittiert, wobei das Quellenlicht (20) mittels der Optikeinheit (14) von der steuerbaren Lichtquelle (12) zu einer Lichtaustrittsöffnung (26) des Scheinwerfers (10) gelenkt wird, damit der Scheinwerfer (10) Licht (18) gemäß der vorgegebenen Lichtverteilung (22) abgibt, wobei das Lichtverteilungssignal (24) wenigstens eine Soll-Eigenschaft der Optikeinheit (14) in Bezug auf das Lenken des Quellenlichts (20) berücksichtigt, wobei das Lichtverteilungssignal (24) unter Berücksichtigung von Differenzdaten (28) ermittelt wird, die eine Differenz zwischen der Soll-Eigenschaft und einer korrespondierenden Ist-Eigenschaft der Optikeinheit (14) angeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines eine steuerbare Lichtquelle und eine Optikeinheit aufweisenden Scheinwerfers, bei dem eine Lichtemissionsfläche der steuerbaren Lichtquelle Quellenlicht gemäß einem einer vorgegebenen Lichtverteilung entsprechenden Lichtverteilungssignal emittiert, wobei das Quellenlicht mittels der Optikeinheit von der steuerbaren Lichtquelle zu einer Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers gelenkt wird, damit der Scheinwerfer Licht gemäß der vorgegebenen Lichtverteilung abgibt, wobei das Lichtverteilungssignal wenigstens eine Soll-Eigenschaft der Optikeinheit in Bezug auf das Lenken des Quellenlichts berücksichtigt. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinrichtung zum Steuern eines eine steuerbare Lichtquelle und eine Optikeinheit aufweisenden Scheinwerfers, bei dem eine Lichtemissionsfläche der steuerbaren Lichtquelle Quellenlicht gemäß einem einer vorgegebenen Lichtverteilung entsprechenden Lichtverteilungssignal emittiert, wobei die Optikeinheit das Quellenlicht von der steuerbaren Lichtquelle zu einer Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers lenkt, damit der Scheinwerfer Licht gemäß der vorgegebenen Lichtverteilung abgibt, mit: einem Lichtquellenanschluss zum Anschließen an die Lichtquelle, einer Steuereinheit zum Bereitstellen des Lichtverteilungssignals am Lichtquellenanschluss und zum Berücksichtigen wenigstens einer Soll-Eigenschaft der Optikeinheit in Bezug auf das Lenken des Quellenlichts. Schließlich betrifft die Erfindung auch einen Scheinwerfer mit einer steuerbaren Lichtquelle, die eine Lichtemissionsfläche aufweist, die ausgebildet ist, Quellenlicht gemäß einem einer vorgegebenen Lichtverteilung entsprechenden Lichtverteilungssignal zu emittieren, und mit einer Optikeinheit, die zum Lenken des Quellenlichts von der steuerbaren Lichtquelle zu einer Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers dient, damit der Scheinwerfer Licht gemäß der vorgegebenen Lichtverteilung abgibt.
Verfahren zum Steuern von steuerbaren Lichtquellen von Scheinwerfern, Steuervorrichtungen hierfür sowie auch Scheinwerfer mit solchen Steuervorrichtungen sind dem Grunde nach im Stand der Technik bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Mittels des Lichtverteilungssignals kann die steuerbare Lichtquelle des Scheinwerfers derart gesteuert werden, dass der Scheinwerfer Licht gemäß der Lichtverteilung bereitstellt. Die Lichtverteilung kann beispielsweise eine vorgebbare Lichtverteilung sein, wie sie beispielsweise bei einem Fahrzeugscheinwerfer als Scheinwerfer nach Art von Abblendlicht, Fernlicht, einer Standlichtfunktion oder dergleichen sein kann. Darüber hinaus kann der Scheinwerfer natürlich auch für andere Beleuchtungszwecke vorgesehen sein, beispielsweise bei einer Bühnenbeleuchtung und/oder dergleichen, um in Abhängigkeit von einer Bühnenkulisse eine entsprechende Beleuchtungskulisse bereitstellen zu können. Vorzugsweise können mit nur einer einzigen Lichtquelle, die mittels vorzugsweise eines einzigen Lichtverteilungssignals jeweils entsprechend gesteuert werden kann, somit eine Vielzahl von unterschiedlichen Lichtverteilungen bereitgestellt werden. Die Möglichkeiten der Bereitstellung der Lichtverteilung durch den Scheinwerfer sind lediglich durch scheinwerferseitige Eigenschaften begrenzt, die durch die steuerbare Lichtquelle selbst sowie auch weitere, einen Strahlengang innerhalb des Fahrzeugscheinwerfers betreffende Elemente beziehungsweise Einheiten gegeben sind.
Die Optikeinheit dient dabei in der Regel dazu, das von der steuerbaren Lichtquelle emittierte Quellenlicht in einer vorgegebenen Weise zur Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers zu lenken, sodass der Scheinwerfer dann das Licht gemäß der Lichtverteilung abzugeben vermag.
Bei Fahrzeugscheinwerfern, die bei Landfahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, aber auch bei Wasserfahrzeugen oder Luftfahrzeugen zum Einsatz kommen, und die eine leuchtdiodenmatrixbasierte Lichtquelle aufweisen, sich also zum Einstellen einer vorgegebenen Lichtverteilung eignen, hat es sich gezeigt, dass eine einen Strahlengang des hiervon emittierten Lichts zur Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers lenkende Primärlinse neben dem gewünschten Brechungseffekt zur Lichtführung und Bereitstellung der Lichtverteilung auch unerwünschte störende Beugungseinflüsse oder bzw. und Reflexionseinflüsse aufweist, sodass es insbesondere bei dem Einsatz als Fahrzeugscheinwerfer zu unerwünschten Beleuchtungseffekten, insbesondere Blendungen kommen kann. Dieser Effekt ist nicht nichtlinear, das heißt, er ist nicht davon abhängig, wie weit ein jeweiliges Pixel der Leuchtdiodenmatrix von dem Pixel entfernt ist, an dem der störende Effekt durch die Primarlinse erzeugt wird.
Die Erfindung befasst sich mit der Aufgabe, derartige unerwünschte Blendwirkungen zu reduzieren.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass Effekte der vorgenannten Art, insbesondere bezüglich der Primärlinse, auf einer physikalischen Wirkung basieren, beispielsweise unter anderem auf Reflexionen innerhalb der Primärlinse. Der vorgenannte Effekt ist somit kein zufälliger Effekt, sondern kann zum Beispiel durch Messungen beziehungsweise Simulation ermittelt werden.
Infolgedessen werden mit der Erfindung als Lösung ein Verfahren, eine Steuereinrichtung sowie ein Scheinwerfer gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich anhand von Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Verfahrensseitig wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass das Lichtverteilungssignal unter Berücksichtigung von Differenzdaten ermittelt wird, die eine Differenz zwischen der Soll-Eigenschaft und einer korrespondierenden Ist-Eigenschaft der Optikeinheit angeben.
Steuereinrichtungsseitig wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass bei einer gattungsgemäßen Steuereinrichtung die Steuereinrichtung ausgebildet ist, das Lichtverteilungssignal unter Berücksichtigung von Differenzdaten zu ermitteln, die eine Differenz zwischen der Soll-Eigenschaft und einer korrespondierenden Ist-Eigenschaft der Optikeinheit angeben.
Schließlich wird für einen gattungsgemäßen Scheinwerfer insbesondere vorgeschlagen, dass dessen steuerbare Lichtquelle an eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung angeschlossen ist.
Die Erfindung hat erkannt, dass durch die Optikeinheit hervorgerufene unerwünschte Lichtbeugungsfunktionen reduziert werden können, indem die steuerbare Lichtquelle mittels des Lichtverteilungssignals in geeigneter Weise angesteuert wird. Zu diesem Zweck wird das Lichtverteilungssignal nicht nur entsprechend der vorgegebenen Lichtverteilung bereitgestellt, sondern es wird auch unter Berücksichtigung von Differenzdaten ermittelt, die eine Abweichung zwischen den Soll-Eigenschaften und den Ist-Eigenschaften der Optikeinheit angeben. Dies erlaubt es, das Lichtverteilungssignal so zu erzeugen, dass es einen unerwünschten Effekt der Optikeinheit bereits berücksichtigt, sodass der unerwünschte Effekt durch geeignete Ansteuerung der steuerbaren Lichtquelle reduziert wenn nicht sogar vollständig vermieden werden kann.
Die Differenzdaten werden zu diesem Zweck zuvor erzeugt und dann einer Steuereinrichtung beziehungsweise einer Steuereinheit der Steuereinrichtung bereitgestellt, die das Lichtverteilungssignal für die steuerbare Lichtquelle erzeugt. Es wird somit ein adaptiertes Lichtverteilungssignal erzeugt, welches nicht nur der vorgegebenen Lichtverteilung entspricht, jedoch zugleich auch unerwünschte Eigenschaften der Optikeinheit in Betracht zieht und durch geeignete Steuerung der steuerbaren Lichtquelle berücksichtigt, sodass der unerwünschte Beugungseffekt durch die Optikeinheit reduziert beziehungsweise vermieden werden kann.
Die Differenzdaten können zu diesem Zweck als digitale Daten, beispielsweise in einer Datei oder dergleichen bereitgestellt werden. Die Differenzdaten werden vorzugsweise entsprechend einer optischen Vermessung der Optikeinheit erzeugt. Für die Primärlinse kann dies beispielsweise durch Ermitteln der optischen Brechungs- und Reflexionseigenschaften erreicht werden.
Die Erfindung ist natürlich nicht nur auf Primärlinsen beschränkt, sondern kann auf beliebige Optikeinheiten angewendet werden, die beispielsweise refraktorische und/oder auch reflektierende Elemente beziehungsweise Einheiten umfassen kann, beispielsweise Linsen, Prismen, Spiegel und/oder dergleichen.
Auch ist die steuerbare Lichtquelle nicht auf leuchtdiodenmatrixbasierte Lichtquellen beschränkt, sondern kann gleichermaßen auch bei laserscannerbasierten Lichtquellen zum Einsatz kommen, beispielsweise indem ein Konversionsstoff, der mit Laserlicht einer Laserlichtquelle als steuerbarer Lichtquelle beaufschlagt wird, entsprechend der Auftreffposition des Laserlichts gemäß dem Lichtverteilungssignal in seiner Intensität gesteuert werden kann. Der Konversionsstoff stellt hierbei die Lichtemissionsfläche bereit, die das Quellenlicht gemäß der vorgegebenen Lichtverteilung emittiert. Beispielsweise kann eine solche steuerbare Lichtquelle eine Laser-Activated-Remote-Phosphor (LARP) Lichtquelle sein.
Die steuerbare Lichtquelle emittiert bevorzugt Beleuchtungslicht, dessen Farbort innerhalb des nach der UN-ECE Regelung 48 (z.B. aktuelle Revision: ECE/324/Rev.1/Add.47/Reg.No.48/Rev.12, siehe http://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29regs/u pdates/R048r12e.pdf) definierten ECE-Weißfeld liegt.
Das von der steuerbaren Lichtquelle emittierte Beleuchtungslicht kann dabei Weißlicht emittieren, welches ein kontinuierliches Spektrum aufweist, oder ein quasi-kontinuierliches Spektrum. Die Spektren können eine oder mehrere Spektrallücken aufweisen. Die Spektren können einzelne oder eine Vielzahl von Linienspektren aufweisen. Speziell bei Laser-Activated-Remote-Phosphor Lichtquellen kann das emittierte Lichtspektrum blaues Laserlicht und gelbes Konversionslicht beinhalten, welches im Zusammenwirken weißes Mischlicht ergibt.
Nicht nur, aber besonders bei Scheinwerfern, die bei Fahrzeugen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, vorgesehen sind, erweist sich die Erfindung insofern als vorteilhaft, als dass eine gute Ausleuchtung in einem vorgegebenen Ausleuchtungsbereich mittels des Scheinwerfers erreicht werden kann, wobei gleichzeitig andere Verkehrsteilnehmer nicht geblendet zu werden brauchen. Der vorgegebene Ausleuchtungsbereich ist der Bereich, der mittels des Fahrzeugscheinwerfers gemäß der vorgegebenen Lichtverteilung ausgeleuchtet werden soll. Der vorgegebene Ausleuchtungsbereich ist bei einem Kraftfahrzeug zum Beispiel die Fahrbahn, auf der sich das Kraftfahrzeug befindet. Der vorgegebene Ausleuchtungsbereich kann beispielsweise vorgegebene geometrische Abmessungen, beispielsweise eines auszuleuchtenden Fahrbahnabschnitts oder dergleichen, umfassen.
Ein Fahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Landfahrzeug, vorzugsweise ein Kraftfahrzeug, besonders bevorzugt ein Personenwagen. Darüber hinaus kann das Fahrzeug jedoch auch ein Wasserfahrzeug, ein Luftfahrzeug oder dergleichen sein.
Ein Scheinwerfer, insbesondere Fahrzeugscheinwerfer, im Sinne der Erfindung ist unter anderem ein Scheinwerfer, der den vorgegebenen Ausleuchtungsbereich auszuleuchten vermag. Der Ausleuchtungsbereich kann ein Arbeitsbereich, ein Bühnenbereich, bei einem Fahrzeug ein Bereich, in dem das Fahrzeug verfahren werden soll, an dem der Scheinwerfer befestigt ist. Der Fahrzeugscheinwerfer ist somit vorzugsweise ein Frontscheinwerfer, er kann jedoch auch eine Rückleuchte, insbesondere ein Rückfahrscheinwerfer und/oder dergleichen sein. Entsprechend der Funktion des Fahrzeugscheinwerfers kann vorgesehen sein, dass der Fahrzeugscheinwerfer Licht in einer vorgegebenen Farbe, Lichtsignale und/oder dergleichen abgibt.
Mittels der Erfindung ist es somit möglich, unerwünschte Eigenschaften in Bezug auf das Lenken des Lichts durch die Optikeinheit zu reduzieren oder sogar zu vermeiden. Dadurch kann die Erfindung gänzlich ohne mechanische Mittel auskommen, um die unerwünschten Eigenschaften der Optikeinheit zu reduzieren. Dadurch brauchen an die Qualität der Optikeinheit auch nur reduzierte Anforderungen gestellt zu werden. Einzig durch geeignetes Ansteuern der steuerbaren Lichtquelle des Scheinwerfers kann erreicht werden, dass auf die Lichtverteilung, die der Scheinwerfer abgibt, Einfluss genommen werden kann, um unerwünschte Lenkungseigenschaften der Optikeinheit zu reduzieren. Dies wird dadurch erreicht, dass das Lichtverteilungssignal, mittels welchem die steuerbare Lichtquelle gesteuert wird, in entsprechender Weise angepasst werden kann, weil es nämlich unter Berücksichtigung der Differenzdaten ermittelt wird.
Zu diesem Zweck kann die Steuereinrichtung eine hierfür geeignete Signaleinheit aufweisen, die ein für die steuerbare Lichtquelle geeignetes Lichtverteilungssignal bereitzustellen vermag. Das Lichtverteilungssignal kann beispielsweise ein digitales Signal enthalten, welches von der steuerbaren Lichtquelle ausgewertet werden kann, sodass die steuerbare Lichtquelle ihr Licht derart emittiert, dass der Scheinwerfer Licht gemäß der vorgegebenen Lichtverteilung abzugeben vermag.
Das Lichtverteilungssignal kann dem Grunde nach natürlich auch ein analoges Signal enthalten oder umfassen, welches von einer Elektroniksteuerung oder dergleichen, die von der Steuereinrichtung umfasst ist, für die steuerbare Lichtquelle bereitgestellt wird. Insofern sind auch Kombinationen aus einem analogen und einem digitalen Signal für das Lichtverteilungssignal möglich.
Die steuerbare Lichtquelle kann eine segmentierte Lichtquelle beziehungsweise eine Pixel-Lichtquelle sein, die einzeln steuerbare Lichtelemente aufweist. Die Lichtelemente können beispielsweise durch Leuchtdioden, organische Leuchtdioden (OLED), Laserdioden, Gasentladungslampen, Glühlampen, Laser Activated Remote Phosphor Lichtquellen (LARP), Hochleistungs-LED wie die OSRAM Advanced Power TOPLED, mikro-LARP Lichtquellen, wie z.B. in DE 102012223854 A1 und DE 102014210497 A1 beschrieben, und/oder dergleichen gebildet sein. Die Lichtelemente können beispielsweise zu einer Matrix und/oder mehreren Matrix-Anordnungen zusammengefasst sein, die von der steuerbaren Lichtquelle umfasst ist und die die Lichtemissionsfläche bereitstellt. Insbesondere können auch zwei oder mehrere Matrix-Anordnungen zusammen wirken, die mit unterschiedlichen Lichtelementen versehen sind, also zum Beispiel eine Matrix mit LED-Lichtelementen und eine andere Matrix mit Laserdioden, oder zum Beispiel eine Matrix mit LED-Lichtelementen und eine andere Matrix mit LARP-Lichtelementen (also einer Kombination aus Laserdioden und vorgelagertem (‚Remote‘) Leuchtstoff (‚Phosphor‘)), oder zum Beispiel eine Matrix mit OSRAM TOPLED Dioden und eine andere Matrix mit Mikro-LARP-Lichtquellen. Die verschiedenen Lichtelemente können dabei in ein einziges Matrix-System (Hybrid-System)integriert werden.
Vorzugsweise ist die steuerbare Lichtquelle dazu ausgebildet, über die Erstreckung ihrer Lichtemissionsfläche in vorgebbarer Weise Licht zu emittieren. So kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle ihr Licht in inhomogener Weise emittiert. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die steuerbare Lichtquelle, beispielsweise ein Teilbereich oder einzelne der Lichtelemente, Licht emittieren, wohingegen ein anderer Teilbereich beziehungsweise andere Lichtelemente kein Licht oder nur Licht mit einer reduzierten Lichtstärke emittieren. Vorzugsweise handelt es sich bei der steuerbaren Lichtquelle um eine Halbleiterlichtquelle, die kostengünstig in großer Stückzahl hergestellt werden kann und zugleich geringe Abmessungen hinsichtlich ihrer Bauform aufweist. Darüber hinaus kann die Lichtquelle natürlich auch weitere optisch aktive Einheiten umfassen, beispielsweise einen Konversionsstoff, mittels dem eine Farbe des vom Scheinwerfer abgegebenen Lichts in Abhängigkeit des von der steuerbaren Lichtquelle emittierten Lichts angepasst werden kann, refraktorische Elemente wie Linsen, Prismen, holografische Elemente und/oder dergleichen, reflektierende Elemente wie beispielsweise Spiegel, insbesondere steuerbare Mikrospiegel, DMD’s (Digital Mirror Device), Kombinationen hiervon und/oder dergleichen.
Die steuerbare Lichtquelle ist vorzugsweise ausgebildet, zugeführte elektrische Energie in eine Lichtemission zu wandeln. Zu diesem Zweck können eine oder mehrere Lichtelemente wie Laserdioden, Leuchtdioden und/oder dergleichen vorgesehen sein, die die elektrische Energie in entsprechendes Quellenlicht wandeln. Die Steuerbarkeit der Lichtquelle kann allein aufgrund des Lichtverteilungssignals erreicht werden. Vorzugsweise weist die steuerbare Lichtquelle jedoch eine Lichtquellensteuerung nach Art einer elektronischen Schaltung auf, mittels der das zugeführte Lichtverteilungssignal ausgewertet und das Lichtelement beziehungsweise die Lichtelemente zur vorgegebenen Lichtemission angesteuert werden können. Die elektronische Schaltung kann eine programmgesteuerte Rechnereinheit beispielsweise nach Art eines Mikroprozessors oder dergleichen umfassen. Neben dem Lichtelement kann die steuerbare Lichtquelle auch die Lichtemission des Lichtelements beeinflussende Einheiten wie Linsen, Spiegel, Prismen und/oder dergleichen selbst umfassen. Diese Einheiten können ebenfalls einstellbar ausgebildet und dadurch auch steuerbar sein, beispielsweise ein DMD (Digital Mirror Device von Texas Instruments) und/oder dergleichen. Die Lichtquellensteuerung kann auch dazu dienen, die Lichtemission der Lichtquelle abhängig von den Differenzdaten in geeigneter Weise entsprechend des Lichtverteilungssignals anzupassen oder das Anpassen zu unterstützen.
Mittels des Scheinwerfers, insbesondere des Fahrzeugscheinwerfers, ist es somit möglich, eine vorgegebene Lichtverteilung bereitzustellen und auf den vorgegebenen Ausleuchtungsbereich zu richten, um diesen in gewünschter Weise auszuleuchten. Der vorgegebene Ausleuchtungsbereich kann bei einem Kraftfahrzeug beispielsweise die Fahrbahn einer Straße oder dergleichen sein. Ist der Fahrzeugscheinwerfer ein Frontscheinwerfer, kann vorgesehen sein, dass mittels des Lichtverteilungssignals der Fahrzeugscheinwerfer derart gesteuert wird, dass er unterschiedliche vorgegebene Lichtverteilungen bereitzustellen vermag, mittels denen zum Beispiel die Funktion des Abblendlichts, die Funktion des Fernlichts und/oder dergleichen realisiert werden können.
Bei dem der Erfindung zugrundeliegenden Scheinwerfer, insbesondere Fahrzeugscheinwerfer, ist es vorzugsweise möglich, diese unterschiedlichen Lichtverteilungen allein durch das Lichtverteilungssignal, mit dem die steuerbare Lichtquelle des Fahrzeugscheinwerfers angesteuert wird, bereitzustellen. Es sind vorzugsweise keine separaten Lichtquellen erforderlich, die über eigene einfache Steuersignale angesteuert zu werden brauchen, wie es beispielsweise bei konventionellen Glühfadenlampen als Lichtquellen für Fahrzeugscheinwerfer realisiert ist, die unterschiedliche Glühfadenlampen für die Bereitstellung von Fernlicht beziehungsweise Abblendlicht erfordern, also wenigstens zwei Lichtquellen benötigen. Solche Steuersignale umfassen lediglich den Schaltzustand der Leuchtmittel, und zwar einen Ein-Zustand und den Aus-Zustand. Der Scheinwerfer, auf dem die Erfindung basiert, benötigt vorzugsweise nur ein einziges Lichtverteilungssignal zum Bereitstellen unterschiedlicher Lichtverteilungen. Durch das Lichtverteilungssignal allein kann die Lichtverteilung bestimmt werden, gemäß der der Scheinwerfer das Licht abgibt.
Die Lichtverteilung ist eine scheinwerferbezogene Größe, die sich auf das vom Scheinwerfer abgegebene Licht bezieht. Einzig durch Anpassen beziehungsweise Verändern des Lichtverteilungssignals beim Ermitteln des Lichtverteilungssignals kann auf die Lichtabgabe des Fahrzeugscheinwerfers Einfluss genommen werden. Es sind demnach vorzugsweise keine weiteren mechanischen Mittel erforderlich, um auf die Lichtverteilung Einfluss zu nehmen.
Die vorgegebene Lichtverteilung ist eine Lichtverteilung, die von einem Nutzer, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug ein Fahrzeugführer oder auch eine entsprechende Fahrzeugsteuerung, vorgebbar ist. Die vorgegebene Lichtverteilung wird ausgewählt, um den vorgegebenen Ausleuchtungsbereich in gewünschter Weise durch den Scheinwerfer mit Licht zu beaufschlagen.
Die Differenzdaten können beispielsweise auf ein jeweiliges Leuchtelement bezogen beziehungsweise pixelbezogen erstellt sein. Dadurch kann leuchtelementindividuell beziehungsweise pixelindividuell eine entsprechende Korrektur am Lichtverteilungssignal beim Ermitteln des Lichtverteilungssignals selbst vorgenommen werden. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit vorgesehen sein, die beim Generieren beziehungsweise Bereitstellen des Lichtverteilungssignals die Differenzdaten entsprechend, beispielsweise leuchtelementindividuell beziehungsweise pixelindividuell, berücksichtigt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass entsprechend der Differenzdaten für ein jeweiliges Leuchtelement beziehungsweise Pixel der steuerbaren Lichtquelle eine entsprechend reduzierte beziehungsweise angepasste Lichtstärke zur Ermittlung vorgegeben wird. Dadurch ist es möglich, die Lichtstärke lichtelementspezifisch beziehungsweise pixelspezifisch einzustellen. Infolgedessen hat die Lichtemissionsfläche der steuerbaren Lichtquelle eine ungleichmäßige Lichtverteilung über ihre flächenmäßige Erstreckung. Die Differenzdaten können sich auf eine einzige Eigenschaft der Optikeinheit beziehen. Sie können sich aber auch auf mehrere Eigenschaften der Optikeinheit beziehen, beispielsweise wenn mehrere Soll-Eigenschaften vom Lichtverteilungssignal zu berücksichtigen sind, zu denen auch entsprechende Ist-Eigenschaften ermittelt werden, oder dergleichen.
Die Lichtelemente beziehungsweise Pixel bilden die Lichtemissionsfläche der steuerbaren Lichtquelle, die das Quellenlicht entsprechend des Lichtverteilungssignals emittiert.
Die Optikeinheit ist eine Einheit, die den Verlauf der Strahlung des Quellenlichts innerhalb des Scheinwerfers derart beeinflusst, dass das von der Lichtemissionsfläche emittierte Quellenlicht zur Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers gelenkt wird. Zu diesem Zweck kann die Optikeinheit eine oder mehrere Linsen, Prismen und/oder Spiegel oder dergleichen umfassen. Diese sind in der Regel in einem Gehäuse des Scheinwerfers fest angeordnet. Quellenlicht gemäß einer vorgegebenen Lichtverteilung, welches von der Lichtemissionsfläche emittiert wird, wird deshalb durch die Optikeinheit entsprechend ihrer im Wesentlichen gleichbleibenden Eigenschaft bezüglich der Ablenkung des Quellenlichts zur Lichtaustrittsöffnung entsprechend der Soll-Eigenschaft der Optikeinheit umgelenkt.
Die Soll-Eigenschaft der Optikeinheit ist beispielsweise eine Brechung, eine Reflexion des Quellenlichts und/oder dergleichen, mittels der das Licht entsprechend einer vorgegebenen Ablenkungsfunktion in vorgegebener Weise zur Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers gelenkt wird. Die entsprechende Ist-Eigenschaft der Optikeinheit berücksichtigt dagegen nicht die grundsätzliche Ablenkungsfunktion, sondern unerwünschte Beugungseffekte, die bei einer technisch realisierten Optikeinheit als unerwünschte Zusatzeffekte, beispielsweise Schmutzeffekte oder dergleichen, ergänzend auftreten. Die Erfindung richtet sich auf die hierdurch verursachten unerwünschten Auswirkungen auf die Lichtverteilung. Durch die Differenzdaten kann das Lichtverteilungssignal derart ermittelt werden, dass die unerwünschten Effekte der Optikeinheit berücksichtigt werden können, um die störenden Auswirkungen auf die Lichtverteilung zu reduzieren.
Auch wenn der Scheinwerfer vorliegend nur eine einzige steuerbare Lichtquelle umfasst, können dennoch auch mehrere steuerbare Lichtquellen vorgesehen sein. Diese können mit dem gleichen oder auch mit einem eigenen, individuellen Lichtverteilungssignal gesteuert werden. Darüber hinaus kann bei mehreren steuerbaren Lichtquellen eine gemeinsame Optikeinheit vorgesehen sein. Darüber hinaus können auch jeweils eigene Optikeinheiten vorgesehen sein, die den jeweiligen steuerbaren Lichtquellen zugeordnet sind. Sind individuelle Lichtverteilungssignale vorgesehen, können diese derart ermittelt werden, dass der Scheinwerfer Licht gemäß einer Überlagerung der einzelnen Lichtverteilungen abgibt. Entsprechend können für die jeweiligen Lichtverteilungssignale zugeordnete Differenzdaten bereitgestellt sein.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren angegebenen Vorteile und Merkmale gelten gleichermaßen für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung sowie den mit der Steuereinrichtung ausgerüsteten Scheinwerfer.
Zur Realisierung der verfahrenstechnischen Funktion weist die Steuereinrichtung einen Lichtquellenanschluss auf, der dem Anschluss an die steuerbare Lichtquelle des Scheinwerfers dient. Der Anschluss kann durch eine Kommunikationsverbindung, beispielsweise eine leitungsgebundene und/oder eine drahtlose Kommunikationsverbindung, gebildet sein. Bei einer leitungsgebundenen Kommunikationsverbindung kann eine Steckverbindung zur Herstellung einer lösbaren Verbindung vorgesehen sein. Die Kommunikationsverbindung dient insbesondere der Übermittlung des Lichtverteilungssignals von der Steuereinheit zur steuerbaren Lichtquelle des Scheinwerfers. Natürlich kann die Steuereinheit sowie auch die Steuereinrichtung insgesamt in die steuerbare Lichtquelle oder auch eine externe übergeordnete Steuereinrichtung, beispielsweise die Steuereinrichtung eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen, integriert sein. Ist die Steuereinrichtung beziehungsweise die Steuereinheit in die steuerbare Lichtquelle integriert, kann der Anschluss dem Grunde auch eingespart werden, beziehungsweise er ist unmittelbar in der steuerbaren Lichtquelle ausgebildet.
Die Steuereinheit dient der Bereitstellung des Lichtverteilungssignals am Lichtquellenanschluss. Sie ist ferner dazu ausgebildet, das Lichtverteilungssignal entsprechend der Soll-Eigenschaft der Optikeinheit in Bezug auf das Lenken des Quellenlichts zu erzeugen. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit eine Hardwareschaltung und/oder eine Rechnereinheit umfassen. Die Rechnereinheit ist vorzugsweise eine programmgesteuerte Rechnereinheit, die entsprechend eines in einem mit der Rechnereinheit verbundenen elektronischen Speichers abgelegten Programms die gewünschte Funktion bereitstellt. Natürlich kann die Rechnereinheit auch mit einer ergänzenden Hardwareschaltung kombiniert sein. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Steuereinheit beziehungsweise die Steuereinrichtung insgesamt bereits als Halbleiterchip ausgebildet ist, sodass sie auf einfache Weise in beliebige andere Baugruppen, insbesondere den Scheinwerfer selbst, integriert werden kann.
Vorzugsweise umfasst die Steuereinrichtung einen Anschluss an eine Speichereinheit oder die Speichereinheit selbst, mittels der die Differenzdaten bereitstellbar sind. Auf diese Weise kann die Steuereinheit auf die Differenzdaten zugreifen, um das Lichtverteilungssignal entsprechend zu ermitteln. Die Speichereinheit kann beispielsweise eine interne Speichereinheit oder eine externe Speichereinheit sein, die nach Art einer elektronischen Speichereinheit wie beispielsweise einen Random-Access-Memory (RAM), einem Read-Only-Memory (ROM), aber auch einem optischen Speicherelement oder dergleichen ausgebildet sein. Vorteilhaft erweist es sich, wenn die Speichereinheit mit der Optikeinheit verbunden ist, sodass bei Montage des Scheinwerfers automatisch zur Optikeinheit passende Differenzdaten bereitgestellt werden können. Besonders vorteilhaft erweist sich dies, wenn zum Beispiel der Scheinwerfer aufgrund einer mechanischen Beschädigung, insbesondere im Bereich der Optikeinheit repariert werden muss. In diesem Fall kann die Optikeinheit ausgetauscht werden, wobei zugleich auch die Speichereinheit mit ausgetauscht wird, die die der Optikeinheit zugehörigen Differenzdaten enthält. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch ein reparierter beziehungsweise gewarteter Scheinwerfer immer eine zuverlässige Lichtabgabe entsprechend des Lichtverteilungssignals ermöglicht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Differenzdaten vor einem bestimmungsgemäßen Betrieb des Scheinwerfers ermittelt und zum Ermitteln des Lichtverteilungssignals bereitgestellt werden. Dies kann beispielsweise mittels einer externen Vermessungsstation oder dergleichen durchgeführt werden, die die optischen Eigenschaften der Optikeinheit vermisst und entsprechend die Differenzdaten erzeugt und vorzugsweise als Datei zur Verfügung stellt. Zu diesem Zweck kann die Optikeinheit entsprechend selektiv mit Quellenlicht beaufschlagt werden, sodass die Ist-Eigenschaft der Optikeinheit zuverlässig und genau ermittelt werden kann.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Differenzdaten scheinwerferindividuell ermittelt werden. Dies erlaubt es, beispielsweise herstellungsbedingte Toleranzen und Abweichungen zu erfassen und über die Differenzdaten zur Berücksichtigung beim Ermitteln des Lichtverteilungssignals bereitzustellen. Hierdurch kann eine sehr genaue Bereitstellung der Lichtverteilung durch den Scheinwerfer erreicht werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Quellenlicht mittels einer die Lichtemissionsfläche bildenden Mehrzahl von zu einer Matrix zusammengefassten, einzeln einstellbaren Lichtelementen erzeugt wird, die entsprechend dem Lichtverteilungssignal gesteuert werden, wobei die Differenzdaten in Matrixform den jeweiligen Lichtelementen zugeordnet bereitgestellt werden. Dies erlaubt es, auf einfache Weise individuellen Lichtelementen jeweilige Differenzdaten zuzuordnen. Hierdurch kann nicht nur auf einfache Weise das Ermitteln des Lichtverteilungssignals ermöglicht werden, sondern es ist ebenso auf einfache Weise möglich, die spezifischen Differenzdaten bezüglich der Optikeinheit zu erfassen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass für jedes Lichtelement individuell entsprechende Differenzdaten in der Matrix bereitgestellt werden. Zu diesem Zweck ist die Matrix entsprechend strukturiert, sodass sie für jedes individuelle Lichtelement entsprechende Differenzwerte bereitstellt. Die Steuereinheit erfasst diese Matrix und ordnet die einzelnen Differenzdaten den jeweiligen Signalanteilen des Lichtverteilungssignals in Bezug auf die jeweiligen Lichtelemente zu und ermittelt auf diese Weise das Lichtverteilungssignal unter Berücksichtigung der Differenzdaten.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Differenzdaten eine Differenz der Ist-Eigenschaft von der Soll-Eigenschaft nur dann berücksichtigen, wenn ein Wert der Differenz größer als ein vorgegebener Vergleichswert ist. Dadurch kann die erfindungsgemäße Verfahrensführung optimiert werden, weil nämlich nur dann das Lichtverteilungssignal unter Berücksichtigung der Differenzdaten angepasst wird, wenn ein relevanter Wert des jeweiligen Differenzdatums bei der Ermittlung des Lichtverteilungssignals zu berücksichtigen ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Differenzdaten für Lichtelemente erst dann einen von Null abweichenden Wert aufweisen, wenn der jeweilige Wert größer als der Vergleichswert ist. Beispielsweise kann bei einer Matrix vorgesehen sein, dass in der Matrix lediglich solche Differenzdaten abgespeichert sind, deren lichtelementbezogener Wert größer als der Vergleichswert ist. Ist der jeweilige Wert kleiner als der Vergleichswert, kann in der Matrix stattdessen der Wert null eingesetzt sein. Dadurch kann die erfindungsgemäße Verfahrensführung erheblich beschleunigt werden, weil nur relevante Werte von Differenzen für die Verfahrensführung berücksichtigt werden, die größer als der Vergleichswert sind. Der Vergleichswert stellt somit die Schwelle bereit, die angibt, ab wann ein Wert für eine Differenz relevant ist. Vorzugsweise ist der Vergleichswert für die Lichtemissionsfläche gleich. Er kann jedoch auch hiervon abweichen und je nach Relevanz variieren, beispielsweise in einem Randbereich einen höheren Wert aufweisen als in einem Zentralbereich oder dergleichen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Vergleichswert für einzelne oder auch eine Gruppe von Lichtelementen unterschiedlich gewählt werden kann. Bei der Erstellung der Differenzdaten kann dies ergänzend berücksichtigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Differenzdaten spezifisch einer jeweiligen vorgegebenen Lichtverteilung zugeordnet bereitgestellt werden. Diese Ausgestaltung der Erfindung berücksichtigt den Sachverhalt, dass die Differenzdaten auch von der jeweils vorgegebenen Lichtverteilung abhängig sein können. Aus diesem Grund kann mit dieser Ausgestaltung erreicht werden, dass bei unterschiedlichen Lichtverteilungen auch unterschiedliche, zugeordnete Differenzdaten für die Ermittlung des Lichtverteilungssignals herangezogen werden. So kann beispielsweise bei einem Fahrzeugscheinwerfer vorgesehen sein, dass bei einer vorgegebenen Lichtverteilung für ein Abblendlicht entsprechend Abblendlichtdifferenzdaten beim Ermitteln des Lichtverteilungssignals berücksichtigt werden, wohingegen bei einer vorgegebenen Lichtverteilung für ein Fernlicht entsprechende Fernlichtdifferenzdaten berücksichtigt werden. Dadurch kann die jeweilige Eigenschaft der Optikeinheit besser für die Bereitstellung der jeweiligen vorgegebenen Lichtverteilung berücksichtigt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Differenzdaten spezifisch für die Optikeinheit bereitgestellt werden. Vorzugsweise werden die Differenzdaten für eine jeweilige Optikeinheit individuell bereitgestellt. Sie berücksichtigen individuelle Eigenschaften der Optikeinheiten, die von der jeweils vorgegebenen Soll-Eigenschaft der Optikeinheit abweichen. Dies kann beispielsweise aufgrund von Toleranzen, Herstellungsungenauigkeiten, Schwankungen in Materialzusammensetzungen bei optisch aktiven Elementen wie Linsen, Prismen, Spiegel und/oder dergleichen, vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft erweist sich dies, wenn die Optikeinheit zugleich auch die Speichereinheit umfasst, die die Differenzdaten bereitstellt. In diesem Fall ist einer jeweiligen Optikeinheit ein entsprechender Datensatz an Differenzdaten zugeordnet, sodass bei einer Herstellung eines Scheinwerfers durch Einbau der jeweiligen Optikeinheit in den jeweiligen Scheinwerfer zugleich auch die zugehörigen Differenzdaten bereitgestellt werden. Dies erlaubt es, in hochflexibler Weise die Bereitstellung der jeweiligen vorgegebenen Lichtverteilung durch den Fahrzeugscheinwerfer zu verbessern. Darüber hinaus kann natürlich auch erreicht werden, dass beispielsweise die Differenzdaten bauartspezifisch für eine jeweilige Optikeinheit erfasst und bereitgestellt werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass im Rahmen der Herstellung des Scheinwerfers beziehungsweise dessen Einbau in eine entsprechende Vorrichtung wie ein Kraftfahrzeug oder dergleichen ermittelt und mittels der Speichereinheit für den Scheinwerfer zur Erzeugung der jeweiligen Lichtverteilung bereitgestellt wird. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Differenzdaten im Rahmen einer Wartung des Scheinwerfers aktualisiert werden, beispielsweise wenn sich die Ist-Eigenschaft der Optikeinheit während des bestimmungsgemäßen Betriebs geringfügig verändert hat oder dergleichen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Differenzdaten ermittelt werden, indem ein erster Teil der Lichtemissionsfläche derart gesteuert wird, dass der erste Teil maximales Quellenlicht abgibt, wohingegen ein zweiter vom ersten unterschiedlicher Teil der Lichtemissionsfläche derart gesteuert wird, dass kein Quellenlicht emittiert wird, wobei das jeweils vom Scheinwerfer abgegebene Licht erfasst wird. Die Erfassung des Lichts erfolgt vorzugsweise mittels eines geeigneten Lichtsensors. Die Differenzdaten können vorzugsweise durch die Steuereinrichtung beziehungsweise die Steuereinheit selbst erfasst werden, indem an diese der Lichtsensor angeschlossen wird. Es kann aber auch eine separate Vorrichtung vorgesehen sein, die ein entsprechendes Lichtverteilungssignal an die steuerbare Lichtquelle des Scheinwerfers abgibt, sodass die steuerbare Lichtquelle in vorgebbarer Weise Licht emittiert, woraufhin das vom Scheinwerfer entsprechend abgegebene Licht mittels des Lichtsensors erfasst wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei einer Lichtfläche, die einzeln steuerbare Lichtelemente aufweist, sämtliche Lichtelemente bis auf eines mit maximaler Lichtemission betrieben werden, wohingegen das eine Lichtelement kein Licht emittiert. Hierdurch kann die Wirkung der anderen Lichtelemente auf den Bereich der Lichtverteilung ermittelt werden, der ansonsten von dem einzelnen, derzeit abgeschalteten Lichtelement, beaufschlagt werden würde. Ebenso ist eine dual invertierte Erfassung der Differenzdaten möglich, bei der sämtliche Lichtelemente bis auf ein Lichtelement kein Licht emittieren, also abgeschaltet sind, wohingegen lediglich ein einziges der Lichtelemente maximale Lichtemission bereitstellt. Erfasst wird mittels des Lichtsensors das Licht, welches an Stellen vom Scheinwerfer abgegeben wird, an denen im bestimmungsgemäßen Betrieb die anderen der Lichtelemente den Bereich mit Licht beaufschlagen. Die auf diese Weise ermittelten Werte können als Differenzdaten in einer Datei, vorzugsweise in Matrizenform gespeichert werden. Erfolgt die Ermittlung der Differenzdaten extern vom Scheinwerfer, kann vorgesehen sein, dass die Datei der Steuereinheit entweder mittels Datenübertragung über einen Kommunikationskanal zu einer zugeordneten Speichereinheit oder auf sonstige Weise bereitgestellt wird.
Insgesamt lässt sich mit der Erfindung erreichen, dass zunächst ein Beitrag eines jeweiligen Lichtelements beziehungsweise Pixels zu einer Blendlichtreduktion beziehungsweise zu einem „glare light“ ermittelt wird. Dies kann durch die Matrix erfasst werden. Eine solche Matrix kann zeigen, wie benachbarte Lichtelemente beziehungsweise Pixel, insbesondere Nachbarlichtelemente beziehungsweise Nachbarpixel einen Beitrag zum Blendlicht eines ausgeschalteten Lichtelements beziehungsweise Pixels beitragen. Die weiteren Lichtelemente beziehungsweise Pixel können einen gewissen, bestimmbaren – beispielsweise bedingt von der positionsabhängigen – Beitrag zum Blendlicht eines ausgeschalteten Lichtelements beziehungsweise Pixels beitragen. Nach dem Bestimmen der entsprechenden Blendlichtverursacher-Matrix beziehungsweise der Differenzdaten kann die hierdurch gewonnene Information zur gezielten Ansteuerung der steuerbaren Lichtquelle mit minimaler Blendung verwendet werden.
Die Erfindung lässt sich darüber hinaus auch zur Homogenitätsverbesserung von ADB-Modulen nutzen. Insbesondere bei zwei, drei oder auch mehreren Kompakt-ADB(Adaptive Driving Beam)-Modulen als steuerbare Lichtquellen in einem Scheinwerfer mit gleichen, ähnlichen oder auch unterschiedlichen Sekundärlinsen als Optikeinheiten kann die Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden. Der Einsatz der Erfindung kann zu gleichen, ähnlichen oder auch unterschiedlichen Lichtbildern beziehungsweise Lichtverteilungen der einzelnen, ansonsten aber vorzugsweise identischen Kompakt-ADB-Modulen, insbesondere in einem Fernlichtfeld, führen. Im Stand der Technik kann die Überlagerung der Lichtverteilungen der einzelnen Kompakt-ADB-Module zu einer Inhomogenität führen. Mit der Erfindung kann durch die Anpassung der Ansteuerungsprofile beziehungsweise der jeweiligen Lichtverteilungssignale für die einzelnen Kompakt-ADB-Module an die jeweiligen unterschiedlichen Sekundäroptiken als Optikeinheiten eine verbesserte Homogenität erreicht werden, gerade wenn standardisierte, symmetrische Kompakt-ADB-Module genutzt werden. Die Erfindung erlaubt es also, basierend auf standardisierten steuerbaren Lichtquellen eine Vielzahl unterschiedlicher Scheinwerferkonstruktionen zu realisieren, und zugleich eine verbesserte Lichtverteilung bei Nutzung standardisierter steuerbarer Lichtquellen zu erreichen. Dadurch kann auf einfache Weise erreicht werden, dass Scheinwerfer mit nahezu beliebigen Lichtstärken für unterschiedlichste Lichtverteilungen auf einfache Weise modular erstellt werden können, und zugleich eine gute Homogenität in Bezug auf die vorgegebene Lichtverteilung erreicht werden kann.
Aber auch bei dynamisch anzupassenden vorgegebenen Lichtverteilungen kann die Erfindung vorteilhaft zum Einsatz kommen, insbesondere um Blendlicht, beispielsweise bei ADB-Modulen, zu reduzieren. In dynamischen Situationen kann vorgesehen sein, dass die vorgegebene Lichtverteilung kontinuierlich anzupassen ist. Ein Ziel kann es hierbei sein, eine möglichst maximale Homogenität bei möglichst geringen Blendwerten zu erreichen. Durch Hinterlegung und entsprechendes Abrufen von Differenzdaten für jede darzustellende Lichtverteilung kann ein optimiertes Ermitteln des Lichtverteilungssignals für jedes der einzelnen Module erreicht werden, wodurch sich bei verbesserter Homogenität eine Reduktion von Blendwerten ergibt.
Weitere vorteilhafte Wirkungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen. Das Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und soll diese nicht beschränken.
Es zeigen:
1 eine schematische Funktionsblockdarstellung eines Scheinwerfers mit einem ADB-Modul und einer Primärlinse, dessen ADB-Modul an eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung angeschlossen ist;
2 eine Draufsicht auf eine Lichtemissionsfläche des ADB-Moduls gemäß 1;
3 eine schematische Darstellung einer Matrix für Differenzdaten für die Steuereinrichtung gemäß 1; und
4 eine schematische Darstellung einer Tabelle mit einer Zuordnung von jeweiligen Blendwerten gemäß der Matrix in 3.
1 zeigt in einer schematischen Funktionsblockdarstellung einen Scheinwerfer 10 mit einem ADB-Modul 12 als steuerbarer Lichtquelle, welches eine Lichtemissionsfläche 16 aufweist, die ausgebildet ist, Quellenlichte 20 gemäß einem einer vorgegebenen Lichtverteilung 22 entsprechenden Lichtverteilungssignal 24 zu emittieren. Das ADB-Modul 12 umfasst eine Vielzahl von nach Art einer Matrix zusammengefassten Leuchtdioden 30 als Leuchtelemente, die jeweils einzeln mittels des gemeinsamen Lichtverteilungssignals 24 steuerbar sind (2). Der Scheinwerfer 10 umfasst ferner eine Primärlinse 14 als Optikeinheit, die zum Lenken des Quellenlichts 20 vom ADB-Modul 12 zu einer Lichtaustrittsöffnung 26 des Scheinwerfers 10 dient, damit der Scheinwerfer 10 Licht 18 gemäß der vorgegebenen Lichtverteilung 22 abgibt.
Das ADB-Modul 12 ist zu diesem Zweck an eine Steuereinrichtung 34 zum Steuern des ADB-Moduls 12 angeschlossen. Die Steuereinrichtung 34 weist hierzu einen Lichtquellenanschluss 36 auf, an dem die Steuereinrichtung 34 das Lichtverteilungssignal 24 für das ADB-Modul 12 bereitstellt.
Hierzu weist die Steuereinrichtung 34 eine Steuereinheit 38 auf, die dem Bereitstellen des Lichtverteilungssignals 24 am Lichtquellenanschluss 36 dient. Die Steuereinheit 38 stellt das Lichtverteilungssignal 24 unter Berücksichtigung von einer Soll-Eigenschaft der Optikeinheit 14 in Bezug auf das Lenken des Quellenlichts 20 bereit. Die Soll-Eigenschaft der Optikeinheit 24 ist in Form von Daten in einer Speichereinheit 44 der Steuereinrichtung 34 gespeichert. Die Speichereinheit 44 steht mit der Steuereinheit 38 in Kommunikationsverbindung. Über ein nicht weiter bezeichnetes Steuersignal entsprechend der vorgegebenen Lichtverteilung, welches an die Steuereinrichtung 34 von einer übergeordneten Steuerung, beispielsweise von einer übergeordneten Fahrzeugsteuerung übermittelt wird, wird das Lichtverteilungssignal 24 entsprechend der vorgegebenen Lichtverteilung 22 am Lichtquellenanschluss 36 bereitgestellt. Die vorgegebene Lichtverteilung 22 kann bei einem Fahrzeugscheinwerfer beispielsweise ein Signal für ein Abblendlicht, ein Fernlicht, ein Nebellicht oder dergleichen sein. In 1 sind diese Lichtverteilungen mit LV₁, LV₂, ... LV_x bezeichnet. Die Steuereinrichtung 34 erzeugt aus dem entsprechenden Signal für die vorgegebene Lichtverteilung 22 das Lichtverteilungssignal 24.
Aus 1 ist ferner ersichtlich, dass die Primärlinse 14 eine Speichereinheit 42 aufweist. Die Speichereinheit 42 ist vorliegend fest mit der Primärlinse 14, die im Scheinwerfer 10 angeordnet ist, verbunden.
Die Steuereinrichtung 34 weist einen Anschluss 40 auf, an dem die Speichereinheit 42 mittels einer Kommunikationsverbindung angeschlossen ist. Die Speichereinheit 42 umfasst Differenzdaten, die eine Differenz zwischen der Soll-Eigenschaft und einer korrespondierenden Ist-Eigenschaft der Primärlinse 14 angeben. Die Ist-Eigenschaft berücksichtigt Fertigungs- und/oder Materialtoleranzen oder dergleichen, die die optischen Eigenschaften der Primärlinse 14 berücksichtigen. Die Soll-Eigenschaft entspricht vorliegend im Wesentlichen der vorgegebenen Beugungsfunktion der Primärlinse 14. Die Ist-Eigenschaft berücksichtigt dagegen weitere Effekte der Primärlinse 14, so beispielsweise innere Reflexionen und/oder dergleichen. Durch diese unerwünschten Eigenschaften können ebenfalls unerwünschte Blendwirkungen beim Bereitstellen der Lichtverteilung 22 durch den Scheinwerfer 10 entstehen. Wie im Folgenden dargelegt werden wird, kann dies durch die im Folgenden dargestellte Vorgehensweise reduziert oder vermieden werden.
Zu diesem Zweck werden die Differenzdaten vor einem bestimmungsgemäßen Betrieb des Scheinwerfers 10 ermittelt und zum Ermitteln des Lichtverteilungssignals 24 mittels der Speichereinheit 42 bereitgestellt. Hierzu kann an die Steuereinrichtung 34 eine Sensoreinheit angeschlossen werden (nicht dargestellt), mittels der das vom Scheinwerfer 10 abgegebene Licht 18 erfasst wird. Zugleich erzeugt die Steuereinheit 38 der Steuereinrichtung 34 ein vorgegebenes Signalmuster als Lichtverteilungssignal 24, welches dem Vermessen der Primärlinse 14 dient. Die Differenzdaten 28 werden infolgedessen scheinwerferindividuell ermittelt. Sie können aber auch lediglich für eine Baureihe von Primärlinsen und/oder in Kombination mit Scheinwerferkonstruktionen ermittelt werden.
Wie aus 2 ersichtlich ist, wird das Quellenlicht 20 mittels des ADB-Moduls 12 erzeugt, welche das Quellenlicht mittels einer die Lichtemissionsfläche 16 bildenden Mehrzahl von zu einer Matrix zusammengefassten, einzeln einstellbaren Leuchtdioden 30 als Lichtelementen erzeugt. Die Leuchtdioden 30 werden entsprechend dem Lichtverteilungssignal 24 gesteuert, wobei die Differenzdaten in Matrizenform 32 (3, 4) den jeweiligen Lichtelementen 30 zugeordnet bereitgestellt werden. Die Differenzdaten 28 werden infolgedessen spezifisch für die Primärlinse 14 bereitgestellt und sind der Primärlinse 14 unmittelbar zugeordnet.
Die Differenzdaten werden ermittelt, indem ein erster Teil der Lichtemissionsfläche 16 derart gesteuert wird, dass der erste Teil maximales Quellenlicht 20 abgibt, wohingegen ein zweiter vom ersten unterschiedlicher Teil der Lichtemissionsfläche 16 derart gesteuert wird, dass kein Quellenlicht emittiert wird, wobei das vom Scheinwerfer 10 abgegebene Licht 18 mittels der nicht dargestellten Sensoreinheit erfasst wird. Mittels der Steuereinheit 38 werden unterschiedliche der Leuchtdioden 30 zeitversetzt angesteuert und die entsprechenden Auswirkungen auf das abgegebene Licht 18 mittels der Sensoreinheit erfasst. Die hierdurch ermittelten Daten werden unter Berücksichtigung der Soll-Eigenschaft der Speichereinheit 44 weiterverarbeitet, um die Differenzdaten 28 zu ermitteln. Diese werden dann in der Speichereinheit 42 der Primärlinse 14 beziehungsweise des Scheinwerfers 10 gespeichert. Die Differenzdaten 28 umfassen somit insbesondere auch Blendwerte, die durch die unerwünschten Beugungseigenschaften der Primärlinse 14 erzeugt werden.
Eine Darstellung einer Matrix 32, in der für eine Lichtverteilung die Differenzdaten 28 erfasst sind, ist in 3 dargestellt. Vorliegend ist vorgesehen, dass die Zeilen und Spalten der Matrix 32 an die matrizenartige Anordnung der Leuchtdioden 30 des ADB-Moduls 12 angepasst ist. Für jede der Leuchtdioden 30 ist deshalb ein einzelnes Datenfeld für Differenzdaten 28 vorgesehen. In der vorliegenden Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass für jede von vorgegebenen Lichtverteilungen 22 LV₁, LV₂, ..., LV_x jeweils eine eigene zugeordnete Matrix 32 in der Speichereinheit 42 abgespeichert ist. In der vorliegenden Ausgestaltung entsprechen die Differenzdaten 28 entsprechenden Blendwerten.
3 zeigt schematische eine m-zeilige und n-spaltige Matrix für eine blendwertoptimierte Ermittlung des Lichtverteilungssignals 24 für das ADB-Modul 12. Dabei berücksichtigten die Blenddaten einen gemessenen Blendwerteinfluss auf einzelne benachbarte, den jeweiligen Leuchtdioden 30 zugeordnete Lichtsegmente. Durch Messungen mittels der Sensoreinheit kann der Einfluss auf die Nachbarsegmente in Bezug auf den Blendwert eines jeden des einzelnen Segments ermittelt und zum Beispiel durch einen Blendwert GW_{12_11} beschrieben werden. Der Blendwert GW_{12_11} beschreibt den Einfluss des Segments 12 auf den Blendwert in Bezug auf das Segment 11.
Eine entsprechende Tabelle der jeweiligen Blendwerte zeigt 4. In der obersten Zeile ist die Nummer des jeweiligen den Blendwert verursachenden Segments angegeben, wohingegen in der linken Spalte die Nummer des Segments angegeben ist, bei dem ein entsprechender Blendwert hervorgerufen wird. Damit kann der Blendwert eines jeden einzelnen Segments als Summe von allen anderen verursachenden Segmenten beschrieben werden. Das bedeutet zum Beispiel, dass der Blendwert des Segments 13 als Summe von folgenden Blendwerten dargestellt werden kann: GW_{11_13}+ GW_{12_13}+ ... + GW_{mn_13}.
Mit der zuvor erläuterten Ermittlung der Blendwertmatrix kann innerhalb einer jeden Lichtverteilung 22 ein entsprechender Blendwert für jeden abgeschalteten Bereich der Lichtverteilung 22 ermittelt werden, insbesondere durch Berechnung. Diese Berechnung kann dem Grunde nach beispielsweise auf zwei unterschiedliche Arten durchgeführt werden.
Eine erste Möglichkeit sieht vor, dass eine deterministische Bestimmung mittels der zuvor ermittelten Matrix 32 durchgeführt wird. Eine Lichtverteilung 22 kann dabei ebenfalls als eine Matrix definiert sein, bei welcher jedem einzelnen Lichtelement beziehungsweise Leuchtdiode 30 ein Wert zwischen 0 und 1 zugewiesen wird. Der Wert 0 kann dabei bedeuten, dass das jeweilige Lichtelement ausgeschaltet ist, wohingegen 1 bedeutet, dass das jeweilige Lichtelement 30 voll angesteuert ist, das heißt, seine maximale Lichtemission bereitstellt. Für die folgende Berechnung des Blendwertes wird dieser Wert PWM_MN benannt. Für jeden einzelnen kein Licht emittierenden Bereich kann ein Blendwert wie folgt berechnet werden:
Der Wert GW_Segment13 gibt den entsprechenden Blendwert von Segment 13 bei einer vorgegebenen Lichtverteilung 22 wieder. Die Blendwertermittlung sollte deshalb für jede vorgegebene Lichtverteilung neu erfolgen.
Eine zweite, alternative Ermittlung der Blendwerte kann durch eine hinterlegte Tabelle, beispielsweise eine Look-up-Tabelle oder dergleichen erfolgen. Eine rechenintensive deterministische Berechnung jeweiliger Blendwerte kann dadurch deutlich reduziert werden. Hierfür kann die vorgenannte Blendwertmatrix separat, insbesondere zuvor ermittelt und abgespeichert werden. Vorzugsweise werden folgende PWM-Werte separat berechnet und abgespeichert:
Blendwertmatrix für PWM-Werte zwischen 0 und 0,25
Blendwertmatrix für PWM-Werte zwischen 0,25 und 0,5
Blendwertmatrix für PWM-Werte zwischen 0,5 und 0,75
Blendwertmatrix für PWM-Werte zwischen 0,75 und 1.
Für die Ermittlung des Blendwertes GW_Segment30 braucht nun lediglich jedes angesteuerte Lichtelement beziehungsweise jede angesteuerte Leuchtdiode 30 einer vorher berechneten Matrix zugewiesen zu werden und die Summe aus den angesteuerten Segmenten gebildet werden.
Die Bewertung des Blendwertes kann natürlich hinsichtlich von Anforderungen erfolgen, um zum Beispiel bei einem Fahrzeugscheinwerfer insbesondere ECE-Regularien beziehungsweise Grenzwerte einzuhalten. Ferner können ergänzend für die Grenzwerte äußere Faktoren berücksichtigt werden, beispielsweise ein aktuelles Wetter, weil bei schlechtem Wetter wie Regen, Schnee oder dergleichen geringere beziehungsweise unterschiedliche Blendwerte vorliegen, oder ein Fahrbahnbelag und/oder dergleichen.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Differenzdaten 28 eine Differenz der Ist-Eigenschaft von der Soll-Eigenschaft nur dann berücksichtigen, wenn ein Wert der Differenz größer als ein vorgegebener Vergleichswert ist. Dadurch kann nämlich der Aufwand zum Ermitteln des Lichtverteilungssignals 24 reduziert werden, insbesondere wenn bestimmte Blendwerte für ein jeweiliges ausgeschaltetes Lichtelement beziehungsweise Segment unterhalb des jeweiligen geforderten Grenzwerts liegt. Dann braucht nämlich kein Eingriff in die Lichtverteilung 22 vorgenommen zu werden. Ist hingegen ein jeweiliger Blendwert für ein entsprechend ausgeschaltetes Segment oberhalb des jeweiligen Grenzwerts, sollte das Lichtverteilungssignal 24 entsprechend angepasst werden, um die Anforderungen hinsichtlich der Grenzwerte erfüllen zu können. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Dimmen der jeweiligen Leuchtdiode 30 vorgesehen sein, zu welchem Zweck beispielsweise ein Dimm-Faktor ermittelt werden kann, der vorzugsweise durch einen Quotienten des jeweiligen Blendwerts durch den jeweiligen Grenzwert ermittelt werden kann.
Dadurch kann das Dimmen zum Zwecke der Anpassung des Lichtverteilungssignals 24 beispielsweise auf zwei unterschiedliche Arten durchgeführt werden.
Einerseits kann die gesamte Lichtverteilung 22 um den zuvor ermittelten Dimm-Faktor gedimmt werden.
Andererseits kann die vorbeschriebene Ermittlung unter Nutzung der Differenzdaten 28 genutzt werden, sodass lediglich gezielt ausgewählte Segmente, die die vorgegebene Lichtverteilung 22 stören können, gedimmt werden. Dadurch kann eine effektive Reduktion von Blendwerten erreicht werden.
Für die folgende Verfahrensführung zur Durchführung der selektiven Dimmung sind die folgenden Abkürzungen gegeben:
PWM_act: Pulse width modulation [0...1]
PWM_new: Pulse width modulation [0...1]
GWP: relativer Glare-Wert [0...1]
DF: Dimm-Faktor [0...1]
Mit der definierten Blendwertmatrix kann ein relativer Blendwerteinfluss für jedes einzelne Lichtelement 30 beziehungsweise für jede einzelne Leuchtdiode 30 ermittelt werden. Dieser relative Blendwerteinfluss kann wie folgt ermittelt werden
:
Damit ergibt sich folgender Zusammenhang:
Auf diese Weise kann mit der Erfindung erreicht werden, dass störende Effekte von Optikeinheiten wie der Primärlinse 14 berücksichtigt werden, um eine Lichtverteilung mittels des Scheinwerfers 10 zuverlässig und genau wiedergeben zu können. Unerwünschte Blendwirkungen sowie auch unerwünschte Nebenbeleuchtungseigenschaften können dadurch weitgehend vermieden werden.
Das Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend. So kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Steuereinrichtung für weißes, aber auch für farbiges Licht verwendet werden, sowie auch für nichtsichtbares Licht, zum Beispiel im ultravioletten und/oder im infraroten Spektralbereich. Natürlich können auch Merkmale der Ausführungsbeispiele in beliebiger Weise mit weiteren Merkmalen der Erfindung kombiniert werden, ohne den Schutzbereich einzuschränken. Darüber hinaus können Vorrichtungsmerkmale auch entsprechende Verfahrensmerkmale und umgekehrt sein.
Bezugszeichenliste

10: Scheinwerfer
12: ADB-Modul
14: Primärlinse
16: Lichtemissionsfläche
18: vom Scheinwerfer abgegebenes Licht
20: Quellenlicht
22: vorgegebene Lichtverteilung
24: Lichtverteilungssignal
26: Lichtaustrittsöffnung
28: Differenzdaten
30: Leuchtdiode
32: Matrix
34: Steuereinrichtung
36: Lichtquellenanschluss
38: Steuereinheit
40: Anschluss
42: Speichereinheit
44: Speichereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012223854 A1 [0025]
DE 102014210497 A1 [0025]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ECE/324/Rev.1/Add.47/Reg.No.48/Rev.12 [0017]
http://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29regs/u pdates/R048r12e.pdf [0017]

Claims

Verfahren zum Steuern eines eine steuerbare Lichtquelle (12) und eine Optikeinheit (14) aufweisenden Scheinwerfers (10), bei dem eine Lichtemissionsfläche (16) der steuerbaren Lichtquelle (12) Quellenlicht (20) gemäß einem einer vorgegebenen Lichtverteilung (22) entsprechenden Lichtverteilungssignal (24) emittiert, wobei das Quellenlicht (20) mittels der Optikeinheit (14) von der steuerbaren Lichtquelle (12) zu einer Lichtaustrittsöffnung (26) des Scheinwerfers (10) gelenkt wird, damit der Scheinwerfer (10) Licht (18) gemäß der vorgegebenen Lichtverteilung (22) abgibt, wobei das Lichtverteilungssignal (24) wenigstens eine Soll-Eigenschaft der Optikeinheit (14) in Bezug auf das Lenken des Quellenlichts (20) berücksichtigt, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtverteilungssignal (24) unter Berücksichtigung von Differenzdaten (28) ermittelt wird, die eine Differenz zwischen der Soll-Eigenschaft und einer korrespondierenden Ist-Eigenschaft der Optikeinheit (14) angeben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzdaten (28) vor einem bestimmungsgemäßen Betrieb des Scheinwerfers (10) ermittelt und zum Ermitteln des Lichtverteilungssignals (24) bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzdaten (28) scheinwerferindividuell ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Quellenlicht (20) mittels einer die Lichtemissionsfläche (16) bildenden Mehrzahl von zu einer Matrix zusammengefassten, einzeln einstellbaren Lichtelementen (30) erzeugt wird, die entsprechend dem Lichtverteilungssignal (24) gesteuert werden, wobei die Differenzdaten (28) in Matrizenform (32) den jeweiligen Lichtelementen (30) zugeordnet bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzdaten (28) eine Differenz der Ist-Eigenschaft von der Soll-Eigenschaft nur dann berücksichtigen, wenn ein Wert der Differenz größer als ein vorgegebener Vergleichswert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzdaten (28) spezifisch einer jeweiligen vorgegebenen Lichtverteilung (22) zugeordnet bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzdaten (28) spezifisch für die Optikeinheit (14) bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzdaten (28) ermittelt werden, indem ein erster Teil der Lichtemissionsfläche (16) derart gesteuert wird, dass der erste Teil maximales Quellenlicht (20) abgibt, wohingegen ein zweiter vom ersten unterschiedlicher Teil der Lichtemissionsfläche (16) derart gesteuert wird, dass kein Quellenlicht (20) emittiert wird, wobei das jeweils vom Scheinwerfer (10) abgegebene Licht (18) erfasst wird.
Steuereinrichtung (34) zum Steuern eines eine steuerbare Lichtquelle (12) und eine Optikeinheit (14) aufweisenden Scheinwerfers (10), bei dem eine Lichtemissionsfläche (16) der steuerbaren Lichtquelle (12) Quellenlicht (20) gemäß einem einer vorgegebenen Lichtverteilung (22) entsprechenden Lichtverteilungssignal (24) emittiert, wobei die Optikeinheit (14) das Quellenlicht (20) von der steuerbaren Lichtquelle (12) zu einer Lichtaustrittsöffnung (26) des Scheinwerfers (10) lenkt, damit der Scheinwerfer (10) Licht (18) gemäß der vorgegebenen Lichtverteilung (22) abgibt, mit: – einem Lichtquellenanschluss (36) zum Anschließen an die steuerbare Lichtquelle (12), – einer Steuereinheit (38) zum Bereitstellen des Lichtverteilungssignals (24) am Lichtquellenanschluss (36) und zum Berücksichtigen wenigstens einer Soll-Eigenschaft der Optikeinheit (14) in Bezug auf das Lenken des Quellenlichts (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (38) ausgebildet ist, das Lichtverteilungssignal (24) unter Berücksichtigung von Differenzdaten (28) zu ermitteln, die eine Differenz zwischen der Soll-Eigenschaft und einer korrespondierenden Ist-Eigenschaft der Optikeinheit (14) angeben.
Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (34) einen Anschluss (40) an eine Speichereinheit (42) oder die Speichereinheit umfasst, mittels der die Differenzdaten (28) bereitstellbar sind.
Scheinwerfer (10) mit einer steuerbaren Lichtquelle (12), die eine Lichtemissionsfläche (16) aufweist, die ausgebildet ist, Quellenlicht (20) gemäß einem einer vorgegebenen Lichtverteilung (22) entsprechenden Lichtverteilungssignal (24) zu emittieren, und mit einer Optikeinheit (14), die zum Lenken des Quellenlichts (20) von der steuerbaren Lichtquelle (12) zu einer Lichtaustrittsöffnung (26) des Scheinwerfers (10) dient, damit der Scheinwerfer (10) Licht (18) gemäß der vorgegebenen Lichtverteilung (22) abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Lichtquelle (12) an eine Steuereinrichtung (34) nach Anspruch 9 oder 10 angeschlossen ist.