DE102018201102A1

DE102018201102A1 - Verfahren und vorrichtung zum funktionsprüfen einer matrix-lichtquellenanordnung und scheinwerfer damit

Info

Publication number: DE102018201102A1
Application number: DE102018201102.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hartmann; Uwe Kantim; Martin Petzold
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2019-07-25

Abstract

Offenbart werden ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart, um eine Funktion einer Lichtquellenanordnung (1) zu prüfen, indem ein zumindest einer Lichtquellen (2) zuordenbarer Energiewert mit einem Energiesensor (24) erfasst wird (S2), und der erfasste Energiewert mit einem aus einem Speicher (28) abgerufenen (S3) Vergleichswert in einem Vergleicher (30) verglichen wird (S4).

Description

Die Erfindung geht aus von einer Lichtquellenanordnung, die zumindest zwei Lichtquellen aufweist. Eine solche Lichtquellenanordnung wird eine Matrix-Lichtquellenanordnung genannt, und ein Scheinwerfer damit wird ein Matrix-Scheinwerfer genannt. Vorzugsweise ist jede Lichtquelle dazu konfiguriert und angeordnet, Licht in einen diskreten Bereich im Lichtbild abzugeben; diese Bereiche können einander ganz und/oder teilweise überlappen, sie können aneinander angrenzen, und/oder sie können voneinander beabstandet sein, und/oder sie können eine Kombination daraus sein, und/oder sie können dieses Verhalten in Abhängigkeit der Bildweite des Lichtbilds aber bei zumindest einer Bildweite zeitigen.
Eine Anforderung zum Verwenden einer derartigen Lichtquellenanordnung ist, unerwünschte bzw. ungeplante Betriebszustände, vorzugsweise automatisch, erkennen zu können. Die unerwünschten Betriebszustände umfassen den Fall eines zu dunklen Bereichs, wie aufgrund einer defekten Lichtquelle. Die unerwünschten Betriebszustände umfassen den Fall eines zu hellen Bereichs, wie aufgrund einer defekten Ansteuerung. Die unerwünschten Betriebszustände umfassen den Fall eine Dejustage zumindest einer der Lichtquellen bzw. zumindest eines Teils des Lichtbildes, welches beispielsweise einen Komfortverlust in Form eines inhomogenen Lichtbilds und/oder einen Sicherheitsverlust in Form einer Blendung von Gegenverkehr verursachen kann. Ein Erkennen zumindest einer Untermenge dieser unerwünschten Betriebszustände kann regulatorisch vorgeschrieben werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unerwünschte Betriebszustände einer Lichtquellenanordnung erkennen zu können. Besonderes Augenmerk ist auf eine Serienproduktionsfähigkeit, insbesondere für den Kraftfahrzeugbau, zu legen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Prüfverfahren zum Funktionsprüfen einer Lichtquellenanordnung nach Anspruch 1, eine Prüfvorrichtung zum Funktionsprüfen einer Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 9 und einen Scheinwerfer damit nach Anspruch 15.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Ein erfindungsgemäßes Prüfverfahren zum Funktionsprüfen einer Lichtquellenanordnung ist auf eine Lichtquellenanordnung anwendbar, welche zumindest zwei Lichtquellen aufweist. Vorzugsweise handelt es sich um eine Lichtquellenanordnung mit zumindest zwei voneinander unabhängig ansteuerbare Lichtquellen. Die Lichtquellen können individuell jeweils eine Einzellichtquelle und/oder eine aus gleichen und/oder zumindest teilweise unterschiedlichen zusammengesetzte Lichtquellengruppe sein, wobei auch Kombinationen daraus vorgesehen sein können.
Als Lichtquelle kommt jede Art Strahlungsquelle in Betracht, solange sie zumindest einen Anteil einer emittierten Strahlung im sichtbaren Bereich abgibt. Alle Lichtquellen einer Matrix-Lichtquellenanordnung können von einem Typ, von zumindest einem Typ und/oder mehr als einem Typ sein.
Die Lichtquelle kann beispielsweise ausgebildet sein: als eine Glühlampe; als eine Halogenlampe; als eine Entladungslampe; als eine Licht emittierende Diode (LED); als ein Laser; als eine LED oder ein Laser oder eine andere Lichtquelle, die jeweils ein nach dem Prinzip Laser Activated Remote Phosphor (LARP) arbeitendes System sind; als ein nach einem Digital Light Processing (DLP)-Prinzip arbeitender Projektor; als eine IR-Strahlungsquelle; oder als eine andere eine elektromagnetische Strahlung in und/oder teilweise in und/oder nahe bei und/oder teilweise nahe bei dem sichtbaren Bereich abgebende, wiedergebende und/oder erzeugende Vorrichtung.
Eine Entladungslampe kann als High Intensity Discharge (HID) bezeichnet sein, und/oder sie kann beispielsweise eine Gasentladungslampe sein.
Unter einer Licht emittierenden Diode sollen insbesondere eine LED mit einem nachgelagerten Leuchtstoff zur teilweisen Umwandlung von Primärlicht (Emissionslicht der LED) in Sekundärlicht (Konversionslicht des Leuchtstoffs); eine ein warmweißes Licht emittierende LED; eine ein kaltweißes Licht emittierende LED; eine LED, welche in Vollkonversion betrieben wird; eine LED ohne einen nachgelagerten Leuchtstoff; eine pixelierte LED-Matrixanordnung; eine organische LED (OLED) und/oder dergleichen verstanden werden. Weiterbildend kann eine LED eine LED-Anordnung, wie rein beispielsweise eine zum Erzeugen mehrfarbigen Lichts vorbereitete LED-Anordnung, sein. Bevorzugt emittieren die LED-Chips weißes Licht im genormten ECE-Weißfeld der Automobilindustrie, beispielsweise realisiert durch einen blauen Emitter und einen gelb/grünen Konverter. Einsetzbar und bevorzugt sind auch MikroLEDs bzw. pLEDs mit beispielsweise einer Fläche von 0,25mm² bzw. 500µm Kantenlänge. Bei mehrfarbigen LEDs kann durch ein Zusammenschalten ein weißes Licht erzeugt werden.
Solche zeilen- und spaltenförmigen Leuchtanordnungen können auch als Matrixanordnung bezeichnet werden. Die Gruppierung der jeweilige Lichtquellen kann in Bezug auf Mittenebene symmetrisch aufgebaut erfolgen.
Vorzugsweise ist die Anordnung der Lichtleiter und/oder der Strahlungsquellen beliebig. Beispielsweise können vier, zwölf, vierundzwanzig, fünfzig, neunzig, oder beliebig viele Strahlungsquellen und/oder Lichtleiter vorgesehen sein. Sowohl geradzahlig als auch ungeradzahlig. Die Strahlungs-quellen und/oder Lichtleiter sind beispielsweise in einer Spalte oder mehreren Spalten und/oder in einer Zeile oder mehreren Zeilen angeordnet, beispielsweise in 5 Reihen mit je 9 Lichtleitern (5x9), oder 4x30, oder 3x28. Vorzugsweise sind also die Strahlungsquellen und/oder Lichtleiter matrixartig angeordnet. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Lichtleiter und/oder die Strahlungsquellen konzentrisch angeordnet sind. Beispielsweise können sie konzentrisch auf einem Kreis oder Teilkreis oder konzentrisch auf mehreren Kreisen oder Teilkreisen angeordnet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass eine jeweilige Strahlungsquelle hinsichtlich ihrer Licht emittierenden Fläche eine Größe aufweist, die aus folgenden Größen ausgewählt ist: 0,3 mm², 0,5 mm², 0,7 mm², 1 mm², 2 mm², usw.
Wie vorstehend bereits erläutert, ist denkbar, dass sich die Strahlungsquellen oder zumindest ein Teil der Strahlungsquellen hinsichtlich ihrer Leuchtdichte oder ihrer mittleren Leuchtdichte unterscheiden und damit auch hinsichtlich der maximal möglichen jeweiligen Lichtintensität im Fernfeld und vorzugsweise auch hinsichtlich ihres Lichtstroms. Eine jeweilige Strahlungsquelle kann hierbei eine Leuchtdichte aus folgenden Leuchtdichten aufweisen: 50 cd/mm², 100 cd/mm², 350 cd/mm², 1000 cd/mm², usw. Somit können sich die Strahlungsquellen hinsichtlich ihrer optischen Performance unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass sich die Strahlungsquellen hinsichtlich ihrer Lichtverteilung oder Abstrahlcharakteristik unterscheiden.
Mit Vorteil kann auch eine Leuchte einer Beleuchtungseinheit für einen Adaptive Driving Beam (ADB) Scheinwerfer vorgesehen werden. Hierfür können beispielsweise matrixartig angeordnete Licht emittierende Dioden (LEDs) eingesetzt sein, wobei die LEDs Teil eines Moduls sind. Jede einzelne oder Gruppen von LED(s) in dem Modul kann/können dann separat ansteuerbar und dadurch ein- und ausschaltbar sowie dimmbar sein, was auch als pixeliertes Licht bezeichnet werden kann. In Kombination mit einem Kamerasystem und einer bildverarbeitenden Elektronik, werden beispielsweise Gegenverkehr und vorausfahrende Fahrzeuge erkannt und zumindest bereichsweise ausgeblendet. Hierdurch ist denkbar beispielsweise dauerhaft mit „Fernlicht“ zu fahren, ohne andere Verkehrsteilnehmer zu blenden, insbesondere wenn bestimmte Bedingungen vorliegen.
Als Bedingungen können vorgesehen sein, dass das Fahrzeug außer Orts fährt und/oder eine Geschwindigkeit von über 50 km/h aufweist. Neben anderen Verkehrsteilnehmern können auch Hindernisse, wie beispielsweise Schilder, Fußgänger, Fahrradfahrer lokal ausgeblendet werden. Derartig ausgestaltete Matrix-System sind auch unter dem Begriff Smartrix bekannt.
Bei der LARP-Technologie wird ein von einer Strahlungsquelle meist beabstandet angeordnetes Konversionselement, das einen Leuchtstoff (Hinweis: der Begriff Phosphor umfasst fachsprachlich auch Phosphor-freie Leuchtstoffe) aufweist oder daraus besteht, mit einer Anregungsstrahlung, insbesondere einem Anregungsstrahl oder Pumpstrahl oder Pumplaserstrahl, bestrahlt, insbesondere mit dem Anregungsstrahl einer Laserdiode. Die Anregungsstrahlung wird vom Leuchtstoff zumindest teilweise absorbiert und zumindest teilweise in eine Konversionsstrahlung oder in ein Konversionslicht umgewandelt, deren Wellenlängen und somit spektralen Eigenschaften und/oder Farbe durch die Konversionseigenschaften des Leuchtstoffs bestimmt wird. Bei der Down-Konversion wird die Anregungsstrahlung der Strahlungsquelle durch den bestrahlten Leuchtstoff in eine Konversionsstrahlung mit längeren Wellenlängen als die Anregungsstrahlung konvertiert. Beispielsweise kann so mit Hilfe des Konversionselements eine blaue Anregungsstrahlung, insbesondere ein blaues Laserlicht, in eine rote und/oder grüne und/oder gelbe Konversionsstrahlung konvertiert werden. Bei einer teilweisen Konversion ergibt dann beispielsweise eine Überlagerung eines nichtkonvertierten blauen Anregungslichts und eines gelben Konversionslichts ein weißes Nutzlicht. Aus dem Stand der Technik sind LARP-Systeme oder pLARP-Systeme beispielsweise aus der DE102012223854 A1 und der DE102012201307 A1 , sowie den Patentschriften US20160290856 , DE102015213460 und DE102015220838 bekannt. Das Konversionselement ist üblicherweise mit einem Substrat verbunden, und es bildet dann zusammen mit dem Substrat einen Konverter. Der Konverter kann hierbei transmittierend ausgestaltet sein, wobei jeweils eine Einkoppelseite und eine Auskoppelseite des Konversionselements für die Strahlung vorgesehen sind. Alternativ kann der Konverter als reflektiver Konverter ausgestaltet sein, wobei eine Seite als Ein- und Auskoppelseite dient. Hierbei ist das Substrat vorzugsweise reflektierend ausgebildet.
Eine IR-Strahlungsquelle kann insbesondere eine IR-Laserdiode sein. Besonders bevorzugt sind die Lichtquellen vom Typ Licht emittierende Dioden (LEDs), weil LEDs sehr platz- und energiesparende Lichtquellen sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist zumindest einen Schritt eines Erfassens eines Energiewerts auf. Dabei ist der Energiewert einer der Lichtquellen zuordenbar. Eine Zuordnung in diesem Sinne umfasst eine unmittelbare Zuordnung sowie eine mittelbare Zuordnung, beispielsweise mittels zumindest eines Rechenschritts und/oder zumindest eines Logikschritts. Ein unerwünschter Betriebszustand einer Lichtquelle wird somit über den der Lichtquelle zuordenbaren Energiewert erkennbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise einen Schritt eines Vergleichens des Energiewerts mit einem gespeicherten Vergleichswert auf. Hierdurch wird beispielsweise ein unerwünschter Betriebszustand automatisiert erkennbar. Der Vergleichswert ist vorzugsweise ein Vergleichswertbereich, wie ein Bereich zwischen zwei qualitativen und/oder quantitativen Grenzen und/oder ein Bereich einerseits einer qualitativen und/oder quantitativen Grenze. Eine qualitative Grenze kann einem Ein/AusZustand entsprechen. Eine quantitative Grenze kann einem zahlenmäßigen Energiewert entsprechen. Der Vergleichswert kann als ein Sollwert bezeichnet und angesehen werden.
Der Vergleichswert kann in dem Speicher permanent gespeichert sein („absolute Kalibrierung“). Beispielsweise kann der Vergleichswert eine Kennzahl und/oder eine Kennlinie sein, welche experimentell und/oder analytisch ermittelbar ist. Beispielsweise kann eine theoretische Betrachtung einzelner Ansteuerungszeitfenster bzw. duty cycles über einzelne und/oder eine Teilmenge aller und/oder alle Pixel herangezogen werden. Beispielsweise kann der Vergleichswert eine Kennzahl und/oder eine Kennlinie sein, welche für eine individuelle Lichtquelle oder für eine Lichtquellenmenge, wie eine Charge, vorab, wie im Laufe der Herstellung und/oder danach, ermittelbar ist. Beispielsweise kann der Vergleichswert eine Kennzahl und/oder Kennlinie sein, welche durch einen Lichtquellentyp (wie eine warmweiße LED), eine Lichtquellenklasse (wie eine LED) und/oder eine Lichtquellentypklasse (wie ein Binning) bauartlich vorgegeben ermittelbar ist. Der gespeicherte Vergleichswert kann unmittelbar mit dem Energiewert vergleichbar sein, wie ein Referenzenergiewert, oder er kann mittelbar mit dem Energiewert vergleichbar sein, wie eine Beschreibung eines Alterungsverhaltens, die mittels einer Uhr oder dergleichen mit dem Energiewert vergleichbar ist. Der Vergleichswert kann eine Einstellung einer Normlichtverteilung enthalten, die zur Kontrolle eines originär abgespeicherten Betriebswerts bzw. Energiewerts geeignet ist. Der Vergleichswert kann eine Alterungs-angepasste Kalibrierung für zumindest einen Betriebswert umfassen.
Der Vergleichswert kann durch einen anderen Erfassensschritt gewonnen werden. Der dabei gewonnene Energiewert kann dann zumindest vorübergehend gespeichert werden („relative Änderung“ bzw. „relative Kalibrierung“).
Beispielsweise kann eine Lichtquelle ein- oder ausgeschaltet oder mit einer ersten elektrischen Energie beaufschlagt werden, dann der Vergleichswert (der „andere Energiewert“) gewonnen werden, dann die Lichtquelle aus- oder eingeschaltet oder mit einer zweiten elektrischen Energie beaufschlagt werden, dann der Energiewert gewonnen werden, und dann über einen Vergleich ein unerwünschter Betriebszustand ermittelt werden. Mit diesem Verfahren kann sowohl ein „immer an“ wie auch ein „immer aus“ wie auch ein gradueller und/oder quantitativer Defekt erfasst werden.
Beispielsweise kann eine Lichtquelle ein- oder ausgeschaltet oder mit einer ersten elektrischen Energie beaufschlagt werden, dann der Vergleichswert (der „andere Energiewert“) gewonnen werden, dann zugewartet werden, dann die Lichtquelle ein- oder ausgeschaltet oder mit einer ersten elektrischen Energie beaufschlagt werden, dann der Energiewert gewonnen werden, und dann über einen Vergleich ein unerwünschter Betriebszustand (Defekt) ermittelt werden. Mit diesem Verfahren kann nur ein Energiewert-Erfassen zum Erkennen eines aktuellen unerwünschten Betriebszustands erforderlich sein. Hierdurch kann eine Zeit zum Beenden eins Verfahrensdurchlaufs gekürzt werden. Hierdurch kann ferner ein Bediener wenig / nicht durch ein Blinken gestört werden. Beispielsweise bei Verwendung in einem Kraftfahrzeug kann bei einem Anlassen das Verfahren durchlaufen werden. Beispielsweise kann bei einem Beginn eines gewollten / beabsichtigten Lichtabgebens ohne eine Abweichung davon das Verfahren durchlaufen werden.
Mit anderen Worten: Der Vergleich kann ein Überprüfen eines ermittelten Werts gegenüber eines erwarteten Werts (Komparation), wie eines erwarteten Spannungswerts, umfassen, sowie ein Überprüfen auf eine Abweichung (Regelschleife).
Eine Rückmeldungssteuerung (Regelung) zum vorteilhaften zumindest Annähern eines Lichtbilds an ein Soll kann erreicht werden, wenn nach dem Vergleichen ein Steuern bzw. Rückmeldungssteuern der zumindest einen Lichtquelle zum Annähern des Energiewerts an einen Sollwert erfolgt. Der Sollwert kann der vorstehende Vergleichswert sein, woraus eine einfache Regelschleife folgt. Beispielsweise kann somit mit Vorteil ein möglichst konstantes Lichtbild über die Lebensdauer der entsprechenden Lichtquelle hinweg sichergestellt werden. Beispielsweise kann die Regelschleife mit einer geänderten (erhöhten) Spannung und/oder einer geänderte (erhöhten) Stromstärke und/oder einem geänderten (erhöhten) Einschaltzeitverhältnis (duty cycle) einer pulsweitenmodulierten Größe der gemessenen Degradation der Lichtquelle bzw. LED entgegenwirkt.
Der Energiewert soll vorzugsweise eine die während des Erfassensschritts abgegebene Lichtmenge der Lichtquelle quantifizierende Größe sein.
Bevorzugt umfasst der Energiewert eine Lichtintensität eines abgegeben Lichts. Die Lichtintensität kann hier bevorzugt als physikalische Größe aufgefasst werde, welche ein Mittelwert einer Energiestromdichte, wie einer mit einer Wellenausbreitung transportierten Energie in Bezug zu einer Zeit und einer Fläche, sein kann. Der Energiewert kann die Lichtintensität sein, oder er kann zumindest eine weitere Größe mit umfassen.
Vorzugsweise wird die Lichtintensität an einem beleuchteten Objekt erfasst. Beispielsweise kann der Energiewert mit einer das Lichtbild beobachtenden Kamera (oder allgemeiner: einem Sensor, wie einer Fotodiode) ermittelt werden. Dies ist vorteilhaft, weil auf diese Weise neben der Funktion der Lichtquellenanordnung eine Wirkung des Lichtbilds überprüft werden kann.
Der Energiewert / die Lichtintensität kann wellenlängenbezogen und/oder spektral-bezogen sein. Mit einem wellenlängen-bezogenen Energiewert kann ein abgegebenes Licht bei einer gewünschten Wellenlänge, vorzugsweise einschließlich eines Wellenlängenbereichs, erkannt werden, beispielsweise mit einem der Kamera vorgeschalteten, als Bandpassfilter konfigurierten Farbfilter. Mit einem spektral-bezogenen Energiewert kann eine abgegebene Lichtfarbe und/oder Wellenlängenmischung, vorzugsweise einschließlich eines Bereichs, erkannt werden, wie beispielsweise eine dem Sonnenlicht angepasste Mischung. Beispielsweise kann ein erfasstes Kamerabild bevorzugt digital einer Wellenlängen-Analyse, wie einer Fourieranalyse, unterworfen werden.
Beispielsweise kann ein vordefiniertes Lichtbild durch die Lichtquellenanordnung abgegeben werden, und wird dieses gemessen und lokal bzw. pixelweise verglichen werden. Ferner kann eine Messung bzw. ein Messergebnis des vordefinierten Lichtbilds abgespeichert sein und mit dem erfassten Energiewert verglichen. Hierfür besonders bevorzugt ist eine Lichtquellenaktivierung, wie ein Fahrzeugstart.
Weiterbildend kann ein Korrelationsschritt vorgesehen sein, bei welchem benachbarte Lichtbildbereiche, wie Pixel, miteinander und/oder zusätzlich mit einer Lichtbildvorgabe verglichen werden. Auf diese Weise kann bspw. bei einer Verwendung im Fahrzeugbau ein durch andere Verkehrsteilnehmer, wie einen Gegenverkehr, abgegebenes Licht vom Lichtbild und der der jeweiligen Lichtquelle zuzuordnenden Lichtintensität unterschieden werden.
Der Energiewert kann auch eine Energieaufnahme zumindest der Lichtquelle umfassen. Der Energiewert kann auch eine Energieaufnahme der Lichtquellenanordnung umfassen. Die Energieaufnahme ist vorzugsweise eine elektrische Energieaufnahme. Beispielswiese können eine Spannung und/oder eine Stromstärke und/oder ein Einschaltzeitverhältnis (duty cycle) einer pulsweitenmodulierten Größe ermittelt werden. Vorzugsweise wird keine Steuergröße im Sinne einer Vorgabe, sondern eine tatsächlich durch zumindest die Lichtquelle / die Lichtquellenanordnung aufgenommene Energie erfasst. Der Energiewert kann nur die Energieaufnahme bzw. elektrische Energieaufnahme sein, oder er kann zumindest eine weitere Größe umfassen. Ein Erfassen der Energieaufnahme einer Lichtquelle oder ein Erfassen der Energieaufnahme der Lichtquellenanordnung bei gleichzeitiger Kenntnis einer für zumindest eine Lichtquelle der Lichtquellenanordnung charakteristischen Eigenschaft, wie einer Impedanz und/oder Effizienz, ermöglicht, nicht nur eine Aussage über eine Funktion der gesamten Lichtquellenanordnung zu treffen, sondern zum Verkürzen eines Wartungsvorgangs einzelne defekte Lichtquellen zu identifizieren.
Das Prüfverfahren kann andauernd durchgeführt werden, um eine besonders hohe Zuverlässigkeit zu erreichen, so kann das Prüfverfahren beispielsweise in einer Dauerschleife ausgeführt werden, oder es kann intervallgesteuert ausgeführt werden. Das Prüfverfahren kann ereignisgesteuert ausgeführt werden, wie bei einer Änderung einer abzugebenden Lichtintensität oder bei einem Einschalten einer Lichtquellenanordnung, eines Scheinwerfers und/oder eines Trägers derselben/desselben, wie einem Fahrzeug, um ein Prüfen an einem beabsichtigten Intensitätsändern zu orientieren. Das Prüfverfahren kann auf eine Anforderung hin durchgeführt werden, um eine gefühlte Sicherheit zu erhöhen.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist auch eine Prüfvorrichtung zum Funktionsprüfen einer Lichtquellenanordnung. Vorzugsweise weist diese Prüfvorrichtung keine Lichtquellenanordnung auf, sondern sind die Prüfvorrichtung und die Lichtquellenanordnung miteinander kombinierbar. Soweit die Lichtquellenanordnung ein Steuergerät aufweist, und auch die Prüfvorrichtung ein Steuergerät aufweist, kann ein gemeinsames Steuergerät, wie eine ECU (Electronic Control Unit bzw. Einheit zur elektronischen Steuerung), vorgesehen sein, um eine Teilezahl zu reduzieren.
Als Mindestanforderung kann eine Lichtquellenanordnung angesehen werden, welche zumindest zwei Lichtquellen aufweist. Im Übrigen gilt das vor- und/oder nachstehend zur Lichtquellenanordnung und deren Varianten Beschriebene.
Wenn die Vorrichtung zum Funktionsprüfen einen Energiesensor aufweist, der zum Erfassen eines zumindest einer der Lichtquellen zuordenbaren Energiewerts konfiguriert und anordenbar ist, ermöglicht dies ein Erkennen der unerwünschten Betriebszustände anhand des Energiewerts.
Wenn die Vorrichtung zum Funktionsprüfen ferner einen Speicher aufweist, der zum Speichern bzw. abrufbaren Speichern eines Vergleichswerts konfiguriert ist, bereitet dies ein Automatisieren des Erkennens der unerwünschten Betriebszustände zumindest vor.
Wenn die Vorrichtung einen Vergleicher aufweist, der zum Vergleichen des Energiewerts und des Vergleichswerts konfiguriert ist, kann ein unerwünschter Betriebszustand automatisch erkannt werden.
Der Speicher kann ein Speicher eines Steuergeräts (wie einer ECU), wie ein RAM eines Computers oder ein Abschnitt eines integrierten Steuergeräts (wie ein sog. system on chip, SoC), sein. Der Vergleicher kann ein Prozessor eines Steuergeräts (wie einer/der ECU), wie ein Prozessor eines/des Computers oder ein Abschnitt eines/des integrierten Steuergeräts, sein. Der Speicher und der Vergleicher können auch mit dezidierten Bauteilen aufgebaut sein.
Die Vorrichtung kann eine Rückmeldungssteuerungseinrichtung aufweisen, die zum Steuern der zumindest einen Lichtquelle konfiguriert ist. In die Rückmeldungssteuerungseinrichtung wird vorzugsweise als eine Eingangsgröße das Ergebnis des Vergleichers eingegeben. In die Rückmeldungssteuerung kann als Eingangsgröße ein Sollwert, wie vorstehend beschrieben, eingegeben werden. Die Rückmeldungssteuerung kann beispielsweise einen Energiewert, wie eine Spannung, eine Stromstärke und/oder ein Einschaltzeitverhältnis eines pulsweitenmodulierten Signals ausgeben.
Der Energiesensor kann zumindest einen Lichtintensitätssensor umfassen oder ein solcher sein. Dabei ist der Lichtintensitätssensor vorzugsweise zum Erfassen einer Lichtintensität an und/oder auf einem beleuchteten Objekt konfiguriert und anordenbar. Mit anderen Worten, der Lichtintensitätssensor ist so konfiguriert und angeordnet, dass er die durch eine zu prüfende Lichtquelle einer zu prüfenden Lichtquellenanordnung abgegebene Lichtdichte als Lichtintensität an einem beleuchteten Objekt erfassen (qualifizieren und/oder bevorzugt quantifizieren) kann. Der Lichtintensitätssensor kann beispielsweise eine Kamera oder eine Photodiode sein. Im Übrigen wird auf die Vorbeschreibung verwiesen. Der Lichtintensitätssensor kann ein originär einer anderen Funktion zugewiesener Sensor, wie eine Kamera eines Systems zum automatischen Fahren eines Fahrzeugs, sein, sodass sich vorteilhaft eine letztlich zu verwendende Teilezahl reduzieren lässt.
Alternativ oder zusätzlich kann der Energiesensor zumindest einen Energieaufnahmesensor umfassen oder ein solcher sein. Dieser ermöglicht, eine in Licht umgesetzte Energie zu ermitteln, und so unerwünschte Betriebszustände qualitativ und vorzugsweise, beispielsweise bei Kenntnis eines Wirkungsgrads, auch quantitativ zu erfassen. Der Energieaufnahmesensor kann als Sammelbezeichnung eine Sensorenvielzahl, auch typverschiedener Sensoren, umfassen.
Wenn der Energieaufnahmesensor zum Erfassen einer Energieaufnahme, wie einem Aufnehmen einer elektrischen Energie, der Lichtquellenanordnung konfiguriert und anordenbar ist, kann teilezahl- und bauraumsparend mit einem Sensor die gesamte zu prüfende Lichtquellenanordnung auf unerwünschte Betriebszustände geprüft werden. Beispielsweise können für unterschiedliche Beleuchtungsmodi der Lichtquellenanordnung die Soll-Werte der Energieaufnahme abgespeichert sein, und mit dem Ist-Wert verglichen werden; somit kann mit Vorteil beispielsweis eine Langzeitdegradation der LED und/oder eine Dejustage erkannt werden.
Wenn darüber hinaus Charakteristika einzelner Lichtquellen genau bekannt sind, kann dennoch auch jede einzelne dieser Lichtquellen individuell geprüft werden. Wenn die Lichtquellen mit einem zeitlichen Versatz angesteuert werden, kann ebenfalls ein einziger Energieaufnahmesensor ausreichen, um die fehlerhafte(n) Lichtquelle(n) individuell zu identifizieren.
Wenn der Energieaufnahmesensor zum Erfassen einer Energieaufnahme der zumindest einen Lichtquelle konfiguriert und anordenbar ist, kann beispielsweise vorteilhaft mit hoher Sicherheit auch bei einer hohen Lichtquellenanzahl sehr ähnlicher Lichtquellen (wie mehreren hundert LEDs aus einem gleichen Binning) ein unerwünschter Betriebszustand einer Lichtquelle erkannt werden. Weiters kann die geprüfte Lichtquelle identifiziert werden, um sie schnell und zuverlässig, auch unter einer hohen Lichtquellenzahl, aufzufinden.
Es ist besonders bevorzugt, aber nicht zwingend notwendig, dass das vorstehend beschriebene Prüfverfahren mit der Prüfvorrichtung ausgeführt werden kann. Hierdurch ergeben sich starke Synergieeffekte.
Die vorstehend beschriebene Prüfvorrichtung kann ein Teil eines Scheinwerfers sein, der auch eine Lichtquellenanordnung wie vorstehend beschrieben umfasst. Erfindungsgemäß ist die Prüfvorrichtung zum Funktionsprüfen der Lichtquellenanordnung vorbereitet und angeordnet. Vorteilhaft kann ein unerwünschter Betriebszustand zumindest einer der Lichtquellen mit der Prüfvorrichtung erkannt und vorzugsweise identifiziert werden.
Der Scheinwerfer kann zur Verwendung im Fahrzeugbau geeignet sein, beispielsweise kann er für einen Betrieb zwischen -40°C und +125°C, vorzugsweise bei einem Dauerbetrieb bei etwa +70°C bis +90°C, ausgelegt sein.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:

1 eine perspektivische schematische Draufsicht auf eine Lichtquellenanordnung,
2 ein Blockschaltbild zum Illustrieren einer Prüfvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
3 ein Blockschaltbild zum Illustrieren einer Prüfvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
4 ein Blockschaltbild zum Illustrieren einer Prüfvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
5 ein Ablaufdiagramm zum Illustrieren eines Prüfverfahrens gemäß der Erfindung, einschließlich optionaler Schritte und Varianten, welches auf einer der Prüfvorrichtungen ausführbar ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Gleiche Elemente sind über die Figuren und Ausführungsformen hinweg mit denselben Merkmalen versehen. Auf eine erneute Beschreibung gleicher Merkmale wird größtenteils verzichtet. Merkmale der einen Ausführungsform können auch in der anderen Ausführungsform enthalten sein, sie sind also untereinander auch auszugsweise austauschbar.
Eine Lichtquellenanordnung 1, wie in der 1 gezeigt, ist eine Matrix-Lichtquellenanordnung. Diese weist vorliegend eine eine Vielzahl von als LED-Chips ausgeführte Lichtquellen 2 tragende Leiterplatte 4 auf. Die Lichtquellenanordnung 1 weist ferner eine als Ganzes mit 6 bezeichnete Optik auf, welche den Lichtquellen 2 nachgeschaltet ist. Die Optik 6 umfasst je Lichtquelle 2 eine Einkoppelgeometrie 8 und einen Strahlung-aufweitenden Taper 10 bzw. Aufweitungskegel, sowie für alle Lichtquellen 2 gemeinsam eine komplex geformte Auskoppel-Linse 12. Eine von einer Lichtquelle 2 abgegebene Strahlung wird über die zugehörige Einkoppelgeometrie 8, beispielsweise besonders effizient mittels totaler interner Reflexion der eingekoppelten Strahlung, in den jeweiligen Taper 10 geleitet, dort aufgeweitet, und dann von dort über einen Strahlengang-bestimmbaren Abschnitt der Auskoppel-Linse 12 in einen diskreten Bereich 14 eines somit pixelierten Lichtbilds 16 geworfen (siehe z.B. 2). Die Lichtquellenanordnung 1 der 1 ist in den 2 bis 4 reduzierter dargestellt.
Die 2 zeigt einen Scheinwerfer 18 gemäß einer ersten Ausführungsform aufweisend die Lichtquellenanordnung 1, eine Prüfvorrichtung 20 und eine Energieversorgung 22 zum Energiebeaufschlagen zumindest der zu prüfenden Lichtquelle 2. Die Prüfvorrichtung 20 hat einen Energiesensor 24 in Form einer auf das Lichtbild 16 ausgerichteten Kamera. Die Prüfvorrichtung 20 hat ferner ein Steuergerät 26 mit einem Speicher 28, einem Vergleicher 30 und einer Rückmeldungssteuerung 32. Das Steuergerät 26 ist beispielsweise als System on Chip (SoC) ausgeführt.
Die 3 zeigt einen Scheinwerfer 18 gemäß einer zweiten Ausführungsform, der sich von dem Scheinwerfer 18 der ersten Ausführungsform zumindest dadurch unterscheidet, dass der Energiesensor 24 zum Erfassen einer Energieaufnahme der Lichtquellenanordnung 2 zwischen der Lichtquellenanordnung 2 und der Energieversorgung 22 der Lichtquellenanordnung 2 angeordnet bzw. zwischengeschalten ist. Beispielsweise kann die Energieversorgung 22 eine Spannungsversorgungseinrichtung sein, und prüft der Energiesensor 24 eine Spannungsversorgung der Lichtquellen 2.
Gemäß einer nicht illustrierten Variante der zweiten Ausführungsform ist der Energiesensor 24 ein integrierter Teil der Energieversorgung 22, wie ein Abschnitt der Energieversorgung 22.
Gemäß einer weiteren nicht illustrierten Variante der zweiten Ausführungsform ist der Energiesensor 24 eine Schnittstelle der Energieversorgung 22.
Die 4 zeigt einen Scheinwerfer 18 gemäß einer dritten Ausführungsform, der sich von den Scheinwerfern 18 der ersten beiden Ausführungsformen zumindest dadurch unterscheidet, dass der Energiesensor 24 eine Vielzahl an Energiesensoren 24 umfasst. Diese sind jeweils zwischen die Energieversorgung 22 und eine individuelle Lichtquelle 2 zum Erfassen einer Aufnahme einer elektrischen Energie derselben zwischengeschalten.
Eine Variante der dritten Ausführungsform umfasst einen Mehrkanal-Energieaufnahmesensor, der anstelle eine Vielzahl einzelner Energieaufnahmesensoren vorsehbar ist.
Die 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Prüfverfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform, welches mit den Prüfvorrichtungen der vorstehenden Ausführungsformen ausführbar ist.
In einem optionalen ersten Schritt S1 wird ein zumindest einer Lichtquelle 2 zuordenbarer Energiewert mit dem Energiesensor 24 erfasst, und in den Speicher 28 gespeichert. Der Schritt S1 kann als eine Variante ein Zuwarten enthalten. Der Schritt S1 kann als weitere oder zusätzliche Variante in einem von den weiteren Schritten getrennten Verfahrensdurchlauf enthalten sein.
In einem Schritt S2 wird ein zumindest einer Lichtquelle 2 zuordenbarer Energiewert (vorzugsweise derselbe Energiewert wie in S1 oder ein derselben Lichtquelle 2 zuordenbarer Energiewert) mit dem Energiesensor 24 erfasst. Der Schritt S2 kann zum Erkennen eines unerwünschten Betriebszustands ausreichen.
In einem bevorzugten Schritt S3 wird ein Vergleichswert aus dem Speicher 28 abgerufen. Der Vergleichswert kann der in S1 gespeicherte Energiewert, ein Vielzahl als Historie in einer Vielzahl von Schritten S1 gespeicherten Energiewerten, ein Sollwert, ein Sollwertbereich, ein Kennwert, eine Kennlinie, ein Kennfeld, ein Alterungsverhaltenswert und/oder dergleichen sein.
In einem bevorzugten Schritt S4 wird der in S2 erfasste Energiewert mit dem in S3 abgerufenen Vergleichswert in dem Vergleicher 30 verglichen.
In einem optionalen Schritt S5 kann das Ergebnis des Vergleichs an einen Benutzer ausgegeben werden. Dieses Ergebnis kann ein Nicht-/Vorliegen eines unerwünschten Betriebszustands anzeigen, und/oder es kann eine Situationsangepasste Fehlermeldung sein, vorzugsweise einschließlich einer individuell bezeichneten fehlerhaften Lichtquelle 2.
In einer Variante wird in dem Schritt S4 eine Verschlechterung der Lichtquellen 2 erkannt, ehe ein nichtausgleichbarer oder einen Toleranzbereich verlassender, unerwünschter Betriebszustand eintritt. In dem Schritt S5 wird dann ein Benutzer an eine Wartung erinnert, beispielsweise wird ein Fahrzeug zur Intervallwartung in eine Werkstatt gerufen.
In einem optionalen Schritt S6 wird mit der Rückmeldungssteuerung 32, die eine Einrichtung ist, eine Rückmeldungssteuerung, die ein Vorgang ist, durchgeführt, indem basierend auf zumindest dem Vergleichsergebnis des Vergleichers 30 aus S4 zum Beeinflussen der Energieversorgung 22 die Energieversorgung 22 angesteuert wird.
Es werden also ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart, um eine Funktion einer Lichtquellenanordnung 1 zu prüfen, indem ein zumindest einer Lichtquelle 2 zuordenbarer Energiewert mit einem Energiesensor 24 erfasst wird (S2), und der erfasste Energiewert mit einem aus einem Speicher 28 abgerufenen (S3) Vergleichswert in einem Vergleicher 30 verglichen wird (S4).
Bezugszeichenliste

Lichtquellenanordnung	1
Lichtquelle	2
Leiterplatte	4
Optik	6
Einkoppelgeometrie	8
Taper	10
Auskoppel-Linse	12
diskreter Bereich	14
Lichtbild	16
Scheinwerfer	18
Prüfvorrichtung	20
Energieversorgung	22
Energiesensor	24
Steuergerät	26
Speicher	28
Vergleicher	30
Rückmeldungssteuerung	32
Schritt	S1 bis S6

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012223854 A1 [0017]
DE 102012201307 A1 [0017]
US 20160290856 [0017]
DE 102015213460 [0017]
DE 102015220838 [0017]

Claims

Prüfverfahren zum Funktionsprüfen einer Lichtquellenanordnung (1), die zumindest zwei Lichtquellen (2) aufweist, aufweisend die Schritte Erfassen (S2) eines Energiewerts, welcher einer der Lichtquellen (2) zuordenbar ist, und Vergleichen (S4, S3) des Energiewerts mit einem gespeicherten Vergleichswert.
Prüfverfahren nach dem Anspruch 1, wobei der Vergleichswert permanent gespeichert ist.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Vergleichswert durch einen anderen Erfassensschritt (S1) gewonnen und zumindest vorübergehend gespeichert wird.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei nach dem Vergleichen (S4) ein Steuern (S6) der zumindest einen Lichtquelle (2) zum Annähern des Energiewerts an einen Sollwert erfolgt.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Energiewert eine Lichtintensität eines abgegeben Lichts umfasst.
Prüfverfahren nach dem Anspruch 5, wobei die Lichtintensität an einem beleuchteten Objekt erfasst wird.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Energiewert eine Energieaufnahme zumindest der Lichtquelle (2) umfasst.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Energiewert eine Energieaufnahme der Lichtquellenanordnung (1) umfasst.
Prüfvorrichtung zum Funktionsprüfen einer Lichtquellenanordnung (1), wobei die Lichtquellenanordnung (1) zumindest zwei Lichtquellen (2) aufweist, wobei die Prüfvorrichtung (20) zum Funktionsprüfen zumindest einen Energiesensor (24), einen Speicher (28) und einen Vergleicher (30) aufweist, wobei der Energiesensor (24) zum Erfassen eines zumindest einer der Lichtquellen (2) zuordenbaren Energiewerts konfiguriert und anordenbar ist, wobei der Speicher (28) zum Speichern eines Vergleichswerts konfiguriert ist, und wobei der Vergleicher (30) zum Vergleichen des Energiewerts und des Vergleichswerts konfiguriert ist.
Prüfvorrichtung nach dem Anspruch 9, umfassend eine Rückmeldungssteuerungseinrichtung (32) zum Steuern der zumindest einen Lichtquelle (2).
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei der Energiesensor (24) zumindest einen Lichtintensitätssensor umfasst, der zum Erfassen einer Lichtintensität eines beleuchteten Objekts konfiguriert und anordenbar ist.
Prüfvorrichtung nach einem de Ansprüche 9 bis 11, wobei der Energiesensor (24) zumindest einen Energieaufnahmesensor umfasst, der zum Erfassen einer Energieaufnahme der Lichtquellenanordnung (1) konfiguriert und anordenbar ist.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Energiesensor (24) zumindest einen Energieaufnahmesensor umfasst, der zum Erfassen einer Energieaufnahme der zumindest einen Lichtquelle (2) konfiguriert und anordenbar ist.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, die zum Ausführen des Prüfverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorbereitet ist.
Scheinwerfer umfassend eine Lichtquellenanordnung (1), wobei die Lichtquellenanordnung (1) zumindest zwei Lichtquellen (2) aufweist, und die Prüfvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, welche zum Funktionsprüfen der Lichtquellenanordnung (1) vorbereitet und angeordnet ist.