DE102017128670A1 - Lighting device for a motor vehicle, in particular headlights - Google Patents
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Abstract
Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Scheinwerfer, umfassend eine Lichtquelle (1), aus der im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung Licht (2) austritt, sowie eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (3) mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen (4), die jeweils von mindestens einer ersten Stellung in mindestens eine zweite Stellung überführbar sind, wobei in der ersten Stellung befindliche Spiegelelemente (4) im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung von der Lichtquelle (1) ausgehendes Licht (2) so reflektieren, das es zumindest teilweise aus der Beleuchtungsvorrichtung austritt, wobei in der zweiten Stellung befindliche Spiegelelemente (4) von der Lichtquelle (1) ausgehendes Licht (2) so reflektieren, das es nicht aus der Beleuchtungsvorrichtung austritt, und wobei die Beleuchtungsvorrichtung weiterhin Sensormittel (6) für die wellenlängenabhängige Erfassung einer Lichtintensität umfasst, wobei die Sensormittel (6) derart in der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sind, dass zumindest ein Anteil des in der zweiten Stellung der Spiegelelemente (4) reflektierten Lichts (2") auf die Sensormittel (6) auftrifft, so dass sie die Lichtintensität dieses Anteils wellenlängenabhängig erfassen können. Lighting device for a motor vehicle, in particular headlight, comprising a light source (1) from which emerges during operation of the lighting device light (2), and a digital micromirror device (3) with a plurality of mirror elements (4), each of at least a first position in at least a second position can be converted, wherein in the first position located mirror elements (4) during operation of the lighting device from the light source (1) outgoing light (2) reflect so that it at least partially exits the lighting device, wherein in the second position mirror elements (4) reflect light (2) emanating from the light source (1) so that it does not exit the illumination device, and wherein the illumination device further comprises sensor means (6) for the wavelength-dependent detection of a light intensity, wherein the sensor means (6) arranged in the lighting device s Ind that at least a portion of the reflected light in the second position of the mirror elements (4) light (2 ") incident on the sensor means (6), so that they can detect the light intensity of this portion wavelength dependent.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Scheinwerfer, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung.The present invention relates to a lighting device for a motor vehicle, in particular a headlight, according to the preamble of
Scheinwerfer mit einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung beziehungsweise einem DMD (Digital Micromirror Device) sind bekannt. Dabei können eine Vielzahl von Spiegelelementen jeweils mindestens eine erste Stellung und mindestens eine zweite Stellung einnehmen, wobei in der ersten Stellung befindliche Spiegelelemente von der Lichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung ausgehendes Licht so reflektieren, das es aus der Beleuchtungsvorrichtung austritt. Die erste Stellung entspricht zumeist dem On-State, wohingegen die zweite Stellung zumeist dem Off-State eines DMD-Chips entspricht.Headlamps with a digital micromirror device or a DMD (Digital Micromirror Device) are known. In this case, a multiplicity of mirror elements can each occupy at least one first position and at least one second position, wherein mirror elements located in the first position reflect light emitted by the light source of the illumination device in such a way that it emerges from the illumination device. The first position usually corresponds to the on-state, whereas the second position usually corresponds to the off-state of a DMD chip.
Durch der Verwendung einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung lassen sich Scheinwerfer als hochauslösende Scheinwerfer oder als Matrix-Scheinwerfer ausbilden, die gezielt Bereiche vor dem Fahrzeug ausleuchten und die Ausleuchtung anderer Bereiche vermeiden können. Als nachteilig bei derartigen Beleuchtungseinrichtungen ist in der Regel anzusehen, dass das in der zweiten Stellung der Spiegelelemente reflektierte Licht der Lichtquelle nicht genutzt wird, sondern in einem Absorber absorbiert wird.By using a digital micromirror device, headlamps can be designed as high-powered headlamps or as matrix headlamps that can specifically illuminate areas in front of the vehicle and avoid the illumination of other areas. A disadvantage of such lighting devices is usually considered that the reflected light in the second position of the mirror elements of the light source is not used, but is absorbed in an absorber.
Eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, die das in der zweiten Stellung der Spiegelelemente reflektierte Licht der Lichtquelle sinnvoll nutzen kann. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung angegeben werden.The problem underlying the present invention is the provision of a lighting device of the type mentioned, which can make good use of the reflected light of the light source in the second position of the mirror elements. Furthermore, a method for operating such a lighting device is to be specified.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.This is inventively achieved by a lighting device of the type mentioned above with the characterizing features of
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Beleuchtungsvorrichtung Sensormittel für die wellenlängenabhängige Erfassung Lichtintensität umfasst, wobei die Sensormittel derart in der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sind, dass zumindest ein Anteil des in der zweiten Stellung der Spiegelelemente reflektierten Lichts auf die Sensormittel auftrifft, so dass sie die Lichtintensität dieses Anteils wellenlängenabhängig erfassen können. Die Sensormittel können beispielsweise als Spektrometer ausgebildet sein. Durch die wellenlängenabhängige Erfassung der Intensität des in der zweiten Stellung der Spiegelelemente reflektierten Lichts kann die Farbe des Lichts bestimmt werden.According to
Es besteht die Möglichkeit, dass die Lichtquelle als RGB-Lichtquelle ausgebildet ist, bei der durch Mischung von rotem, grünem und blauem Licht ein weißer Farbeindruck erzeugt werden kann, wobei die Lichtquelle insbesondere eine rote, eine grüne und eine blaue Laserdiode aufweist. Wenn die Lichtquelle als RGB-Lichtquelle ausgebildet ist, bei der durch Mischung von rotem, grünem und blauem Licht ein weißer Farbeindruck erzeugt werden soll, kann mit den Sensormitteln überprüft werden, ob die Farbe des erfassten Lichts der gewünschten Farbe entspricht. Beispielsweise bei einer aus drei Laserdioden bestehenden RGB-Lichtquelle kann im Laufe der Zeit die Leistung einer der Laserdioden nachlassen, so dass sich die Farbe des von der RGB-Lichtquelle ausgehenden Lichts ändert. Die Sensormittel können diese Änderung feststellen und daraufhin die Abgabe einer Mitteilung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs veranlassen, mit dem dieser auf die Farbänderung hingewiesen wird. Alternativ kann aber auch aktiv auf die Ansteuerung der einzelnen Laserdioden Einfluss genommen werden, um eine Angleichung der Farbe des von der RGB-Lichtquelle ausgehenden Lichts an die gewünschte Farbe zu erreichen.There is the possibility that the light source is designed as an RGB light source in which a white color impression can be produced by mixing red, green and blue light, the light source having in particular a red, a green and a blue laser diode. If the light source is designed as an RGB light source in which a white color impression is to be produced by mixing red, green and blue light, the sensor means can be used to check whether the color of the detected light corresponds to the desired color. For example, in the case of an RGB light source consisting of three laser diodes, the power of one of the laser diodes may decrease over time, so that the color of the light emanating from the RGB light source changes. The sensor means can detect this change and then cause the delivery of a message to the driver of the motor vehicle, with which this is pointed to the color change. Alternatively, however, the activation of the individual laser diodes can also be actively influenced in order to achieve an alignment of the color of the light emanating from the RGB light source with the desired color.
Alternativ kann die Lichtquelle beispielsweise als Weißlichtquelle ausgebildet sein und mindestens eine blaue Leuchtdiode (LED) sowie zusätzliche Konvertermittel zur Erzeugung weißen Lichts aufweisen.Alternatively, the light source can be designed, for example, as a white light source and have at least one blue light-emitting diode (LED) and additional converter means for generating white light.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung Steuermittel umfasst, die die von den Sensormitteln wellenlängenabhängig erfasste Lichtintensität mit einem Sollwert oder einer bei einer zeitlich vorher durchgeführten Messung wellenlängenabhängig erfassten Lichtintensität vergleichen können. Dabei können die Steuermittel derart ausgebildet sein, dass sie auf Basis der wellenlängenabhängig erfassten Lichtintensität entscheiden können, ob die Farbe des auf die Sensormittel auftreffenden Lichts einer vorgegebenen Farbe entspricht.It can be provided that the illumination device comprises control means which can compare the light intensity detected by the sensor means as a function of wavelength with a target value or a light intensity detected wavelength-dependently in a measurement carried out temporally beforehand. In this case, the control means can be designed such that they can decide on the basis of the wavelength-dependent detected light intensity, whether the color of the incident light on the sensor means corresponds to a predetermined color.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Solarzelle umfasst, die derart in der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet ist, dass zumindest ein Anteil des in der zweiten Stellung der Spiegelelemente reflektierten Lichts auf die Solarzelle auftrifft. Durch diese Maßnahme kann der auf die Solarzelle auftreffende Anteil des Lichts in elektrische Energie zurückverwandelt werden. There is the possibility that the illumination device comprises a solar cell, which is arranged in the illumination device such that at least a portion of the light reflected in the second position of the mirror elements impinges on the solar cell. By this measure, the incident on the solar cell portion of the light can be converted back into electrical energy.
Es besteht alternativ oder zusätzlich die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Fotodiode umfasst, das derart in der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet ist, dass zumindest ein Anteil des in der zweiten Stellung der Spiegelelemente reflektierten Lichts auf die Fotodiode auftrifft. Die Erfassung der Intensität des in der zweiten Stellung der Spiegelelemente reflektierten Lichts kann Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit der digitalen Mikrospiegelvorrichtung oder einzelner Spiegelelemente oder Gruppen von Spiegelelementen zulassen. Wenn ein Defekt der digitalen Mikrospiegelvorrichtung oder einzelner Spiegelelemente oder Gruppen von Spiegelelementen festgestellt wird, könnte die Beleuchtungsvorrichtung die Abgabe einer Mitteilung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs veranlassen, mit dem dieser auf den Defekt hingewiesen wird.Alternatively or additionally, there is the possibility that the illumination device comprises a photodiode which is arranged in the illumination device such that at least a portion of the light reflected in the second position of the mirror elements impinges on the photodiode. The detection of the intensity of the light reflected in the second position of the mirror elements can allow conclusions to be drawn about the functionality of the digital micromirror device or individual mirror elements or groups of mirror elements. If a defect of the digital micromirror device or individual mirror elements or groups of mirror elements is detected, the lighting device could cause the delivery of a message to the driver of the motor vehicle, with which he is informed of the defect.
Es kann vorgesehen sein, dass die Solarzelle und/oder die Fotodiode derart, beispielsweise unter Zuhilfenahme mindestens eines teildurchlässigen Spiegels, in der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sind, dass von in der zweiten Stellung der Spiegelelemente reflektiertem Licht sowohl ein Anteil auf die Sensormittel, als auch ein Anteil auf die Solarzelle und/oder die Fotodiode auftrifft. Dadurch können sowohl das Vorliegen der gewünschten Farbe des von der Beleuchtungsvorrichtung ausgegebenen Lichts als auch die Funktionsfähigkeit der digitalen Mikrospiegelvorrichtung überprüft werden. Weiterhin kann auch ein Teil des von der Lichtquelle erzeugten Lichts in elektrische Energie zurückverwandelt werden.It can be provided that the solar cell and / or the photodiode are arranged in such a way, for example with the aid of at least one partially transmissive mirror in the illumination device, that of reflected light in the second position of the mirror elements both a share on the sensor means, as well as a proportion impinges on the solar cell and / or the photodiode. As a result, both the presence of the desired color of the light output by the illumination device and the functionality of the digital micromirror device can be checked. Furthermore, a part of the light generated by the light source can be converted back into electrical energy.
Gemäß Anspruch 9 ist vorgesehen, dass mindestens ein Spiegelelement, insbesondere mehrere Spiegelelemente oder sämtliche Spiegelelemente, in die zweite Stellung überführt wird beziehungsweise werden und dass die Intensität des in der zweiten Stellung auf die Sensormittel auftreffenden Lichts wellenlängenabhängig erfasst wird. Auf diese Weise kann überprüft werden, ob die Farbe des von der Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Lichts der gewünschten Farbe entspricht.According to
Es besteht dabei die Möglichkeit, dass das Überführen des mindestens einen Spiegelelements in die zweite Stellung und das damit verbundende wellenlängenabhängige Erfassen der Intensität bei dem Startvorgang des Kraftfahrzeugs oder bei dem Einschalten der Beleuchtungsvorrichtung durchgeführt wird. Auf diese Weise kann vor Beginn des eigentlichen Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung eine Überprüfung der Farbe des von der Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Lichts stattfinden, insbesondere so, dass der Benutzer diese Überprüfung nicht wahrnimmt.There is the possibility that the transferring of the at least one mirror element into the second position and the wavelength-dependent detection of the intensity associated therewith is carried out during the starting process of the motor vehicle or when the lighting device is switched on. In this way, before starting the actual operation of the lighting device, a check of the color of the light generated by the lighting device take place, in particular so that the user does not perceive this check.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung; -
2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung; -
3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
-
1 a schematic view of a first embodiment of a lighting device according to the invention; -
2 a schematic view of a second embodiment of a lighting device according to the invention; -
3 a schematic view of a third embodiment of a lighting device according to the invention.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Die in
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine lediglich schematisch angedeutete digitale Mikrospiegelvorrichtung
In
In
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin schematisch dargestellte Auskoppelmittel
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin schematisch dargestellte Sensormittel
Durch die Sensormittel
Die Beleuchtungsvorrichtung kann weiterhin nicht abgebildete Steuermittel umfassen oder die wellenlängenabhängig erfasste Lichtintensität an fahrzeugseitige Steuermittel übermitteln. Die Steuermittel können anhand der von den Sensormitteln
Die Steuermittel können so ausgebildet oder programmiert sein, dass sie zur Überprüfung der Farbe die Lichtquelle
Bei der Ausführungsform gemäß
Die Fotodiode
Die Steuermittel können so ausgebildet oder programmiert sein, dass sie zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Spiegelelemente
Es besteht dabei die Möglichkeit, dass das nacheinander stattfindende Überführen der Spiegelelemente
Bei der Ausführungsform gemäß
Die Solarzelle
Es besteht durchaus die Möglichkeit, dass bei der Ausführungsform gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lichtquellelight source
- 22
- von der Lichtquelle ausgehendes Lichtlight emanating from the light source
- 2'2 '
- in der ersten Stellung des Spiegelelements reflektiertes Lichtlight reflected in the first position of the mirror element
- 2"2 '
- in der zweiten Stellung des Spiegelelements reflektiertes Lichtlight reflected in the second position of the mirror element
- 33
- digitale Mikrospiegelvorrichtungdigital micromirror device
- 44
- Spiegelelementmirror element
- 55
- Auskoppelmitteldecoupling
- 66
- Sensormittelsensor means
- 77
- Fotodiodephotodiode
- 8, 118, 11
- teildurchlässiger Spiegelsemitransparent mirror
- 99
- Spiegelmirror
- 1010
- Solarzellesolar cell
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19737653 A1 [0004]DE 19737653 A1 [0004]
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