-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer. Das Lichtmodul umfasst:
- - eine hochaufgelöste Lichtquelle mit mehreren neben- und/oder übereinander angeordneten, einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren Lichtpunkten,
- - eine Projektionsoptik aus Kunststoff zum Abbilden der Lichtpunkte der Lichtquelle in einer Lichtaustrittsrichtung vor dem Lichtmodul und zur Erzeugung einer variablen Lichtverteilung, und
- - ein Steuergerät zur Ansteuerung der Lichtpunkte der Lichtquelle und zur Realisierung der variablen Lichtverteilung.
-
Außerdem betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer umfassend ein Gehäuse, das eine Lichtaustrittsöffnung aufweist, eine die Lichtaustrittsöffnung verschließende Abdeckscheibe aus einem transparenten Material und ein in dem Gehäuse angeordnetes Lichtmodul zur Erzeugung einer resultierenden variablen Lichtverteilung des Kraftfahrzeugscheinwerfers. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kraftfahrzeugscheinwerfer.
-
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Ansteuern von neben- und/oder übereinander angeordneten, einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren Lichtpunkten einer hochaufgelösten Lichtquelle eines Lichtmoduls eines Kraftfahrzeugscheinwerfers zur Realisierung einer variablen Lichtverteilung in einer Lichtaustrittsrichtung vor dem Lichtmodul. Das Lichtmodul weist eine Projektionsoptik aus Kunststoff zum Abbilden der Lichtpunkte der Lichtquelle in der Lichtaustrittsrichtung vor dem Lichtmodul und zur Erzeugung der varibalen Lichtverteilung auf.
-
Mit solchen Kraftfahrzeugscheinwerfern kann eine hochaufgelöste, variable (bzw. dynamische) Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug realisiert werden. Eine solche Lichtverteilung kann eine beliebige adaptive Lichtverteilung, bspw. ein blendfreies Fernlicht sein, bei dem aus einer Fernlichtverteilung nur diejenigen Teilbereiche, in denen entgegenkommende und/oder vorausfahrende Verkehrsteilnehmer detektiert wurden, eine geringere Helligkeit aufweisen als die übrigen Teilbereiche der Lichtverteilung. Die geringere Helligkeit kann durch Dimmen des von einem oder mehreren Lichtpunkten der Lichtquelle ausgesandten Lichts bis zum vollständigen Ausschalten und/oder durch Abschatten des von einem oder mehreren Lichtpunkten ausgesandten Lichts erzielt werden. Zur Detektion der anderen Verkehrsteilnehmer im Vorfeld kann das Kraftfahrzeug, das mit dem Scheinwerfer ausgestattet ist, geeignete Sensoren (z.B. eine oder mehrere Kameras, Ultraschallsensoren, Radarsensoren und/oder Lasersensoren) sowie eine entsprechende Auswerteeinrichtung zum Auswerten der Sensorsignale aufweisen. Das blendfreie Fernlicht hat den Vorteil, dass andere Verkehrsteilnehmer von dem Licht des Scheinwerfers nicht geblendet werden, das Vorfeld vor dem Kraftfahrzeug, das mit dem Scheinwerfer ausgestattet ist, aber dennoch größtmöglich ausgeleuchtet wird Dies ermöglicht dem Fahrer des Kraftfahrzeugs eine optimale Sicht in das Vorfeld selbst bei eingeschränkten Sichtverhältnissen oder Dunkelheit. Die Erzeugung und Eigenschaften des blendfreien Fernlichts ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt.
-
Mit solchen Kraftfahrzeugscheinwerfern können aber auch eine hochaufgelöste, variable (bzw. dynamische) Lichtverteilung in Form von bestimmten Symbolen auf die Fahrbahn vor das Kraftfahrzeug projiziert werden, das mit dem Scheinwerfer ausgestattet ist. Diese Symbole können Richtungspfeile eines Navigationssystems, Verkehrszeichen (z.B. eine Geschwindigkeitsbeschränkung, ein Überholverbot, eine vorgeschriebene Fahrtrichtung, ein Vorfahrt gewähren Schild, ein Stoppschild, ein Schild zum Hinweis auf eine allgemeine Gefahrenstelle o.ä.) oder andere Symbole sein.
-
Bei derartigen Lichtmodulen werden aus Gewichts- und Kostengründen bevorzugt Projektionsoptiken in Form von Kunststofflinsen eingesetzt. Der Nachteil von Kunststofflinsen besteht darin, dass sich die Brechzahl bzw. die Brechkraft in Abhängigkeit von der Temperatur stärker ändert als bei Glas. Bei Fahrzeugscheinwerfern ist jedoch eine hohe Betriebssicherheit auch bei stark schwankenden Temperaturen notwendig. Mit sich durch Temperaturänderung verändernder Brechzahl einer Kunststofflinse ändern sich auch deren Abbildungseigenschaften. Diese werden ausgehend von einer Standard-Betriebstemperatur, auf die die Projektionsoptik optimiert ist, schlechter mit steigenden und fallenden Temperaturen. Schlechtere Abbildungseigenschaften bewirken unter anderem Farbeffekte und Unschärfe in den Abbildungen der Lichtverteilung. Im Falle der Realisierung eines blendfreien Fernlichts bedeutet dies ein Verwischen oder Verschieben der vertikalen Helldunkelgrenzen zwischen den gedimmten oder abgeschatteten Teilbereichen der Lichtverteilung und den ausgeleuchteten Teilbereichen (die Übergänge an den Kanten der Lichtverteilung sind nicht mehr so scharf). Im Falle der Abbildung von Symbolen auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug ist das Symbol unter Umständen nicht mehr zu identifizieren. In beiden Fällen kann dies zu einer verschlechterten Verkehrssicherheit sowohl für den Fahrer des Kraftfahrzeugs, das mit dem Scheinwerfer ausgestattet ist, als auch für andere Verkehrsteilnehmer führen.
-
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Möglichkeiten beschrieben, Temperatureffekte in Optiken zu kompensieren. Ein Überblick über verschiedene Kompensationstechniken bei der Projektion von Symbolen auf die Fahrbahn wird beispielsweise in
EP 3 401 162 A1 gegeben. Diese Druckschrift zeigt ferner den grundsätzlichen Aufbau und die Funktionsweise von hochauflösenden Lichtquellen. Diesbezüglich wird ausdrücklich auf diese Druckschrift Bezug genommen, deren Offenbarung hiermit zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
-
Eine auf der Hand liegende Kompensationstechnik wäre die ausschließliche Verwendung von Projektionsoptiken mit verbesserter Beständigkeit bzw. geringerer Anfälligkeit gegenüber Temperaturschwankungen, bspw. in Form von Projektionsreflektoren aus Metall oder Projektionslinsen aus Glas oder einem besonders temperaturbeständigen Kunststoffmaterial. Dies würde in der Regel jedoch zu mehr Gewicht und höheren Kosten führen. Bei der vorliegenden Erfindung soll die Projektionsoptik deshalb aus einem kostengünstigen Kunststoffmaterial bestehen.
-
Es gibt folgende bekannte technische Möglichkeiten, den Effekt einer starken Temperaturabhängigkeit der Brechzahl bzw. der Brechkraft von Projektionsoptiken aus Kunststoff zu reduzieren:
- In der DE 10 2008 047 277 A1 wird vorgeschlagen, eine Linsenhalterung so auszulegen, dass eine Brennweitenänderung durch eine temperaturabhängige Längenausdehnung der Halterung ausgeglichen wird. Die DE 10 2017 207 778 A1 schlägt vor, die Linse über einen Lüftungskanal zu kühlen, um starke Temperaturschwankungen zu verhindern. In der DE 10 2018 008 760 A1 wird ein Aktuator verwendet, um die Linsen in axialer Richtung zu verschieben. Alle diese Maßnahmen sind jedoch technisch sehr aufwendig, anfällig und teuer. Außerdem sind zusätzliche Komponenten und bauliche Veränderungen der Lichtmodule bzw. Scheinwerfer erforderlich.
-
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Lichtmodul der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass die Auswirkungen von großen Temperaturschwankungen auf die resultierende Lichtverteilung verringert werden bzw. nicht zu einer Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit führen. Insbesondere sollen die Abbildungseigenschaften des Systems optimal genutzt werden.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Lichtmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Insbesondere wird ausgehend von dem Lichtmodul der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Steuergerät ausgebildet ist,
ein Temperatursignal, das eine Betriebstemperatur der Projektionsoptik repräsentiert, zu empfangen und auszuwerten, und
in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Auswertung des Temperatursignals das Lichtmodul in einen Low-Resolution-Modus umzuschalten, in dem die Lichtpunkte der Lichtquelle derart von dem Steuergerät ansteuert sind, dass die realisierte Lichtverteilung eine geringere Auflösung aufweist als in einem Normal-Betriebsmodus des Lichtmoduls.
-
Ein Normal-Betriebsmodus liegt bspw. unmittelbar nach der Aktivierung des Lichtmoduls bzw. des Scheinwerfers vor. Insbesondere liegt ein Normal-Betriebsmodus vor, wenn sich die Betriebstemperatur der Projektionsoptik innerhalb eines vorgegebenen Temperatur-Referenzbereichs befindet, für den sie ausgelegt wurde und in dem sie ihre vorgegebenen Abbildungseigenschaften in der gewünschten Form erfüllen kann. Mit der Erfindung werden also in allen Bereichen der Betriebstemperatur die Abbildungseigenschaften des Systems optimal genutzt, indem die projizierte Lichtverteilung dynamisch an die momentanen (temperaturabhängigen) Abbildungseigenschaften des Lichtmoduls bzw. Projektionssystems angepasst wird. Dies geschieht ohne zusätzliche Komponenten oder eine aufwendige Umkonstruktion des Lichtmoduls. Bei größeren Abweichungen von einer Standardbetriebstemperatur wird in einen Low Resolution Modus geschaltet, der eine gröbere oder größere Darstellung von Teilbereichen der Lichtverteilung (z.B. ein gedimmter oder abgeschatteter Teilbereich eines blendfreien Fernlichts) oder der gesamten Lichtverteilung (z.B. auf die Fahrbahn projizierte Symbole) beinhaltet.
-
Die Auflösung der realisierten Lichtverteilung wird bspw. in separat ansteuerbaren Lichtfeldern pro Fläche der Lichtverteilung angegeben. Ein Lichtfeld wird im Normal-Betriebsmodus von einem Lichtpunkt oder einer Gruppe von Lichtpunkten ausgeleuchtet. Im Low-Resolution-Modus wird ein Lichtfeld dagegen von einer kleinen Gruppe von Lichtpunkten (statt dem einen Lichtpunkt im Normal-Betriebsmodus) oder von einer größeren Gruppe von Lichtpunkten (statt der kleineren Gruppe von Lichtpunkten im Normal-Betriebsmodus) ausgeleuchtet. Auf diese Weise nimmt die Anzahl der separat ansteuerbaren Lichtfelder pro Fläche in der Lichtverteilung im Low-Resolution-Modus ab. Dies führt zu einer schlechteren Auflösung oder größeren Teilbereichen der Lichtverteilung. Ferner kann dies - wenn die Anzahl der aktivierten Lichtpunkte im Low-Resolution-Modus verringert wird - unter Umständen zu einer Verringerung der Betriebstemperatur der Lichtquelle und damit auch der Projektionsoptik führen.
-
Die Projektionsoptik ist bevorzugt als eine Projektionslinse ausgebildet. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Projektionsoptik als ein Kunststoffreflektor ausgebildet ist. Auch für einen Kunststoffreflektor gilt, dass sich die Abbildungseigenschaften bei starken Temperaturschwankungen wesentlich stärker verändern als bei Reflektoren, die bspw. aus Metall oder einem anderen weniger temperaturempfindlichen Material bestehen. Auch bei einer Projektionsoptik in Form eines Kunststoffreflektors hat die vorliegende Erfindung demnach die angegebenen Vorteile.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Auswertung des Temperatursignals einen Vergleich der Betriebstemperatur der Projektionsoptik mit einem Temperatur-Referenzbereich und ein Umschalten des Lichtmoduls in den Low-Resolution-Modus umfasst, falls die Betriebstemperatur der Projektionsoptik außerhalb des Temperatur-Referenzbereichs liegt.
-
Die Auswertung des Temperatursignals kann auch nach dem Umschalten in den Low-Resolution-Modus noch fortgeführt werden. Falls sich im Rahmen der Auswertung ergeben sollte, dass die Betriebstemperatur der Projektionsoptik allmählich wieder in den Temperatur-Referenzbereich, für den die Projektionsoptik ausgelegt wurde, gelangt, kann das Steuergerät das Lichtmodul auch wieder in den Normal-Betriebsmodus zurückschalten. Unmittelbar nach einem ersten Aktivieren der Lichtquelle befindet sich das Lichtmodul vorzugsweise immer in dem Normal-Betriebsmodus. Alternativ wäre es auch denkbar, das Temperatursignal bereits vor einer ersten Aktivierung der Lichtquelle auszuwerten und gleich in dem Low-Resolution-Modus zu starten, falls die Betriebstemperatur der Projektionsoptik bereits von Beginn an außerhalb des Temperatur-Referenzbereichs liegt, für den die Projektionsoptik ausgelegt wurde und in dem sie ihre vorgesehenen optischen Eigenschaften, insbesondere die vorgesehenen Abbildungseigenschaften, in der vorgesehenen Weise erfüllen kann.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Lichtmodul einen Temperatursensor aufweist, der ausgebildet und in dem Lichtmodul angeordnet ist, eine die Betriebstemperatur der Projektionsoptik repräsentierende Größe zu erfassen und ein die Betriebstemperatur der Projektionsoptik repräsentierendes Sensorsignal auszugeben, welches das Temperatursignal darstellt. Der Temperatursensor kann in unmittelbarer Nähe zu der Projektionsoptik oder an einer anderen Stelle in dem Lichtmodul angeordnet sein. Der Temperatursensor kann die Betriebstemperatur der Projektionsoptik direkt erfassen. Alternativ kann aber auch eine andere Größe erfasst werden, aus der dann die Betriebstemperatur der Projektionsoptik abgeleitet werden kann. Die andere Größe kann eine andere Temperatur, bspw. eine Betriebstemperatur der Lichtquelle, oder aber eine andere physikalische Größe, bspw. ein Betriebsstrom der Lichtquelle, sein. Anhand der Betriebstemperatur und/oder des Betriebsstroms der Lichtquelle und der physikalischen Eigenschaften des Lichtmoduls, bspw. eines Abstands zwischen der Lichtquelle und der Projektionsoptik, in dem Lichtmodul vorhandener Kühlmittel oder Luftzirkulation, etc., kann die Betriebstemperatur der Projektionsoptik zumindest näherungsweise ermittelt werden.
-
Vorteilhafterweise ist der Temperatursensor auf einer Platine des Lichtmoduls angeordnet, auf der auch die Lichtquelle des Lichtmoduls angeordnet ist. Das Steuergerät ist ausgebildet, das Sensorsignal vor dessen Auswertung in Abhängigkeit von einer seit der letzten Aktivierung der Lichtquelle verstrichenen Betriebsdauer zu korrigieren und die Auswertung anhand des korrigierten Sensorsignals vorzunehmen. Die Korrektur des Sensorsignals besteht bspw. darin, anhand der Betriebstemperatur und/oder des Betriebsstroms der Lichtquelle und der physikalischen Eigenschaften des Lichtmoduls, bspw. eines Abstands zwischen der Lichtquelle und der Projektionsoptik, in dem Lichtmodul vorhandener Kühlmittel oder Luftzirkulation, etc., die Betriebstemperatur der Projektionsoptik zumindest näherungsweise zu ermitteln.
-
Es ist denkbar, dass die Korrektur des Sensorsignals eine Verringerung der von dem Sensorsignal repräsentierten Betriebstemperatur nach Verstreichen einer seit der letzten Aktivierung der Lichtquelle verstrichenen Betriebsdauer um einen vorgegebenen Temperatur-Korrekturwert umfasst. So wäre es bspw. denkbar, dass nach einer Betriebsdauer von 5 min seit der letzten Aktivierung der Lichtquelle die von dem Temperatursensor erfasst Temperatur um 10°-20° C verringert wird. Selbstverständlich sind abhängig von den physikalischen Eigenschaften des Lichtmoduls auch andere Zahlenwerte für die Betriebsdauer und/oder die Verringerung der erfassten Temperatur denkbar.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Lichtquelle eine Matrix-LED mit einer Vielzahl von neben- und/oder übereinander angeordneten einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren LEDs umfasst, welche die ansteuerbaren Lichtpunkte der Lichtquelle bilden. Mit einer Matrix-LED und einer Projektionsoptik, bspw. in der Form einer Projektionslinse, kann ein Scheinwerfer- oder Lichtmodul zur Erzeugung einer adaptiven Lichtverteilung hergestellt werden. Dabei bildet die Projektionsoptik die auf der Matrix-LED erzeugte Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug ab, das mit dem Lichtmodul bzw. dem Scheinwerfer ausgestattet ist. Eine Matrix-LED hat derzeit typischerweise zwischen 200 und 20.000 einzeln ansteuerbare Lichtpunkte (sog. Pixel). Höhere Auflösungen sind in Zukunft jedoch denkbar. Lichtmodule dieser Art besitzen keine mechanisch beweglichen Teile und können durch gezielte Ansteuerung (z.B. Einschalten, Ausschalten oder Dimmen) der einzelnen Pixel dynamische bzw. variable Lichtverteilungen erzeugen.
-
Alternativ wäre es aber auch denkbar, dass die Lichtquelle einen DLP (Digital Light Processing)-Chip mit einer Vielzahl von neben- und/oder übereinander angeordneten DMDs (Digital Mirror Devices) umfasst. Die DMD-Technologie, die in vereinfachter Form an sich aus dem Konsumbereich bekannt ist und bisher beispielsweise in Beamern eingesetzt wurde, wurde für den Einsatz in Kraftfahrzeugscheinwerfern weiterentwickelt. Sie beruht auf einer Matrix mit Vielzahl, derzeit insgesamt 1,3 Mio., Mikro-Spiegel-Elementen auf einer Fläche mit einer Bilddiagonale von etwa 1,4 cm.
-
Jedes dieser etwa 10 um kleinen Spiegel-Elemente ist einzeln elektronisch ansteuerbar und kann gezielt zwischen zwei Stellungen hin- und her geklappt werden. Die auf diese Weise generierte Matrix wird durch leistungsstarke Lichtquellen, bspw. Hochstrom-LEDs, gleichmäßig ausgeleuchtet und durch eine Projektionsoptik auf die Fahrbahn projiziert. Jeder Mikro-Spiegel erzeugt damit ein Pixel des projizierten Abbilds der Spiegel-Matrix und kann durch seine Umklapp-Bewegung das Pixel einschalten, ausschalten oder dimmen. Dabei können Schaltfrequenzen von einigen hundert Hertz benutzt werden, um das Abbild mit 1,3 Mio. Pixeln zu modulieren, so dass sogar Videos bzw. Animationen auf die Fahrbahn projiziert werden können.
-
Das hochauflösende Lichtmodul bedient alle Bereiche der Lichtfunktionen eines Scheinwerfers. Es unterstützt das Abblendlicht, z.B. beim dynamischen Kurvenlicht, durch horizontale Modulation und das Fernlicht durch zusätzliche Intensität im Maximum sowie in den ADB (Adaptive Driving Beam)-Lichtfunktionen: Bei dem blendfreien Fernlicht kann die Lichtverteilung durch die hohe Auflösung sehr exakt angepasst werden und das Umfeld anderer Fahrzeuge präzise ausleuchten, ohne deren Fahrer zu blenden. Die hohe Auflösung sorgt also zum einen dafür, dass herkömmliche Lichtfunktionen deutlich verfeinert und verbessert werden können, stellt aber zum anderen auch völlig neuartige Lichtfunktionen zur Verfügung. So kann bspw. im Vorfeld des Kraftfahrzeugs in einem Bereich von 12 - 30 m die hochauflösende DMD-Technik in den DLP-Modulen genutzt werden, um sogenannte „Assistenz-Projektionen“ auf der Fahrbahn abzubilden, die den Fahrer bei der Nachtfahrt unterstützen.
-
Gemäß einer anderen Alternative wird vorgeschlagen, dass die Lichtquelle einen Laserscanner umfasst, bei dem ein steuerbarer Laserstrahl über ein flächiges Photolumineszenzelement streicht und einen Photolumineszenzfarbstoff anregt. Der Laserstrahl kann hinsichtlich der Position, wo er auf das Photolumineszenzelement trifft, und hinsichtlich einer Aktivierung bzw. Deaktivierung gesteuert werden. Das farbige Laserlicht regt den Photolumineszenzfarbstoff zur Photolumineszenz an, worauf der Photolumineszenzfarbstoff selbst Licht einer anderen Wellenlänge (z. B. gelb) abgibt. Ein Teil des eingestrahlten Laserlichts eines Wellenlängenbereichs wird in Licht eines anderen Wellenlängenbereichs umgewandelt. In der Regel wird ein weiterer Anteil des eingestrahlten Laserlichts durch das Photolumineszenzelement gestreut. Auf diese Weise kann an einer bestimmten Position des Photolumineszenzelements bei aktiviertem Laserstrahl aufgrund der Anregung durch den Laserstrahl ein leuchtender Lichtpunkt und bei deaktiviertem Laserstrahl aufgrund der fehlenden Anregung ein dunkler Lichtpunkt erzeugt werden. Der über das flächige Photolumineszenzelement streichende Laserstrahl erzeugt somit eine Vielzahl von aktivierten bzw. deaktivierten Lichtpunkten auf dem Photolumineszenzelement, die durch die Projektionsoptik in einer Lichtaustrittsrichtung vor dem Lichtmodul zur Erzeugung der resultierenden hochaufgelösten Lichtverteilung des Lichtmoduls abgebildet werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die geringere Auflösung der Lichtverteilung in dem Low-Resolution-Modus des Lichtmoduls dadurch realisiert ist, dass das Steuergerät die Lichtpunkte der Lichtquelle statt wie in dem Normal-Betriebsmodus des Lichtmoduls einzeln oder in kleineren Gruppen, nunmehr in dem Low-Resolution-Modus in Gruppen bzw. in größeren Gruppen ansteuert. Durch die geringere Auflösung können die Abbildungsfehler der Projektionsoptik (z.B. Farbeffekte und Unschärfe in den Abbildern der Lichtquelle bzw. der Lichtpunkte) weitgehend kompensiert werden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die geringere Auflösung der Lichtverteilung in dem Low-Resolution-Modus des Lichtmoduls dadurch realisiert ist, dass das Steuergerät die Lichtpunkte der Lichtquelle derart ansteuert, dass zumindest Teilbereiche der realisierten Lichtverteilung größer abgebildet sind als in dem Normal-Betriebsmodus des Lichtmoduls.
-
Vorteilhafterweise ist das Lichtmodul zur Realisierung einer Lichtverteilung in Form eines blendfreien Fernlichts ausgebildet, das einer Fernlichtverteilung entspricht, bei der mindestens ein Teilbereich, in dem entgegenkommende und/oder vorausfahrende Verkehrsteilnehmer detektiert wurden, eine geringere Helligkeit aufweisen als die übrigen Teilbereiche der Lichtverteilung. Der vergrößerte Teilbereich der realisierten Lichtverteilung ist ein solcher Teilbereich des blendfreien Fernlichts mit geringerer Helligkeit, in dem andere Verkehrsteilnehmer detektiert wurden. Somit bedeutet eine größere Darstellung von Teilbereichen der Lichtverteilung bspw. bei einem blendfreien Fernlicht, dass ein gedimmter oder abgeschatteter Teilbereich der Lichtverteilung, in dem andere Verkehrsteilnehmer detektiert wurden, größer ausgebildet wird, insbesondere eine größere horizontale Erstreckung aufweist.
-
Ebenfalls bevorzugt ist das Lichtmodul zur Realisierung einer Lichtverteilung in Form eines Symbols auf einer Fahrbahn, auf der ein mit dem Lichtmodul ausgestattetes Kraftfahrzeug fährt, ausgebildet. Der vergrößerte Teilbereich der realisierten Lichtverteilung ist das Symbol auf der Fahrbahn. Somit bedeutet bei einem auf die Fahrbahn projizierten Symbol eine größere Darstellung bspw., dass die gesamte Lichtverteilung, also das gesamte dargestellte Symbol, größer ausgebildet wird.
-
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Insbesondere wird ausgehend von dem Scheinwerfer der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Lichtmodul als ein erfindungsgemäßes Lichtmodul ausgebildet ist. Schließlich wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe auch durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst, das mindestens einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer aufweist.
-
Schließlich wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Insbesondere werden ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art die nachfolgenden Verfahrensschritte vorgeschlagen:
- Empfangen eines eine Betriebstemperatur der Projektionsoptik repräsentierenden Temperatursignals,
- Auswerten des Empfangenen Temperatursignals zur Ermittlung der Betriebstemperatur der Projektionsoptik, und
- in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Auswertung des Temperatursignals Umschalten des Lichtmoduls in einen Low-Resolution-Modus, in dem die Lichtpunkte der Lichtquelle angesteuert werden, dass die realisierte Lichtverteilung eine geringere Auflösung aufweist als in einem Normal-Betriebsmodus des Lichtmoduls.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei können einzelne der in den Figuren gezeigten Merkmale auch ohne die übrigen in der jeweiligen Figur gezeigten Merkmale für sich alleine erfindungswesentlich sein, selbst wenn dies in der nachfolgenden Beschreibung nicht ausdrücklich erwähnt ist. Ferner können die in den einzelnen Figuren gezeigten Merkmale auch in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination in den Figuren nicht gezeigt ist und/oder in der nachfolgenden Beschreibung nicht ausdrücklich erwähnt ist. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugscheinwerfer in einer schematischen Ansicht gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Vergleich einer resultierenden Lichtverteilung des Scheinwerfers aus 1 in einem Normal-Betriebsmodus (links) und in einem Low-Resolution-Betriebsmodus (rechts);
- 3 ein Vergleich einer anderen resultierenden Lichtverteilung des Scheinwerfers aus 1 in einem Normal-Betriebsmodus (links) und in einem Low-Resolution-Betriebsmodus (rechts);
- 4 ein Vergleich noch einer anderen resultierenden Lichtverteilung des Scheinwerfers aus 1 in einem Normal-Betriebsmodus (links) und in einem Low-Resolution-Betriebsmodus (rechts); und
- 5 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
-
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 in einer schematischen Ansicht. Der Scheinwerfer 2 umfasst ein Gehäuse 4 mit einer Lichtaustrittsöffnung 6, die durch eine transparente Abdeckscheibe 8 verschlossen ist. Im Inneren des Gehäuses 4 ist ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 10 (oder Projektionsmodul) angeordnet. Das Lichtmodul 10 umfasst eine hochaufgelöste Lichtquelle 12 mit mehreren neben- und/oder übereinander angeordneten, einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren Lichtpunkten. Ferner umfasst das Lichtmodul 10 eine Projektionsoptik 14 zum Abbilden der Lichtpunkte der Lichtquelle 12 in einer Lichtaustrittsrichtung 16 vor dem Lichtmodul 10 und zur Erzeugung einer Lichtverteilung 17. In dem gezeigten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 14 eine Projektionslinse 18 aus Kunststoff. Statt der Projektionslinse 18 könnte jedoch auch ein Projektionsreflektor aus Kunststoff verwendet werden. Zusätzlich zu der Kunststofflinse 18 kann die Projektionsoptik 14 auch noch andere Optikelemente umfassen, bspw. eine Glaslinse 20. Die Abbildung der Lichtpunkte der Lichtquelle 12 erfolgt durch ein Zusammenwirken der Optikelemente 18, 20 der Projektionsoptik 14.
-
Des Weiteren umfasst das Lichtmodul 10 ein Steuergerät 22 zur Ansteuerung der Lichtpunkte der Lichtquelle 12 und zur Realisierung einer entsprechenden Lichtverteilung. In dem gezeigten Beispiel ist das Steuergerät 22 außerhalb des Gehäuses 4 angeordnet. Es kann jedoch auch innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet sein. In einem Normal-Betriebsmodus des Lichtmoduls 10 kann die Ansteuerung der Lichtpunkte einzeln oder gruppenweise in kleineren Gruppen erfolgen.
-
Das Steuergerät 22 ist ausgebildet, ein eine Betriebstemperatur der Projektionsoptik 14, insbesondere der Kunststofflinse 18, repräsentierendes Temperatursignal T zu empfangen und auszuwerten. Ferner ist das Steuergerät 22 ausgebildet, in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Auswertung des Temperatursignals T das Lichtmodul 10 in einen Low-Resolution-Modus umzuschalten, in dem die Lichtpunkte der Lichtquelle 12 von dem Steuergerät 22 derart angesteuert werden (vgl. Ansteuersignal S), dass die realisierte Lichtverteilung 17 eine geringere Auflösung aufweist als in dem Normal-Betriebsmodus des Lichtmoduls 10.
-
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Temperatursignal T ein Sensorsignal eines Temperatursensors 24. Der Temperatursensor 24 ist auf einer Platine (sog. PCB: Printed Circuit Board) 26 des Lichtmoduls 10 angeordnet, wo er insbesondere eine Temperatur von Haupt-Wärmequellen des Lichtmoduls 10, bspw. der Lichtquelle 12, misst. Anhand der 1 ist zu erkennen, dass die Projektionsoptik 14, insbesondere die Kunststofflinse 18 in einer Entfernung zu der Lichtquelle 12 bzw. dem Temperatursensor 24 angeordnet ist. In 1 ist die Kunststofflinse 18 zudem durch die Glaslinse 20 von der Lichtquelle 12 abgeschirmt. Aus diesem Grund wird die Projektionsoptik 14 bzw. die Kunststofflinse 18 eine niedrigere Betriebstemperatur als die Lichtquelle 12 haben bzw. diese erst zu einem späteren Zeitpunkt erreichen. Aus diesem Grund kann es erforderlich sein, das Temperatursignal T bzw. das Sensorsignal des Temperatursensors 24 zuerst zu korrigieren (korrigiertes Sensorsignal T'), damit es die Betriebstemperatur der Projektionsoptik 14 bzw. der Kunststofflinse 18 möglichst gut wiedergibt, bevor es der weiteren Auswertung zugeführt wird.
-
Beim Einschalten des Lichtmoduls 10 entspricht die auf der Platine 26 gemessene Temperatur in etwa der Temperatur an der Projektionsoptik 14 bzw. der Kunststofflinse 18. Nach einer längeren Ruhephase des Lichtmoduls 10 wird diese Temperatur in etwa einer Umgebungstemperatur entsprechen. Nach einem Betrieb des Lichtmoduls 10 von bspw. einigen Minuten heizt sich die Platine 26 stärker auf als die Projektionsoptik 14 bzw. die Kunststofflinse 18, die von der Haupt-Wärmequelle weiter entfernt sind. Insofern kann es sinnvoll sein, die gemessene Temperatur bzw. das Temperatursignal T vor der Auswertung zu korrigieren bzw. zu reduzieren. Bspw. ist es denkbar, die gemessene Temperatur nach etwa 5 min Betriebsdauer um etwa 10°C bis 20°C zu reduzieren. Selbstverständlich sind andere Zahlenwerte ebenfalls denkbar.
-
Durch Messung der Temperatur des Projektionsmoduls 10 entscheidet das Steuergerät 22, ob eine hochauflösende Abbildung möglich ist (Normal-Betriebsmodus). Falls dies möglich ist, kann die Lichtverteilung mit einer hohen Auflösung erzeugt werden. So können bspw. Symbole 28 mit hoher Auflösung auf die Fahrbahn vor den Scheinwerfer 2 projiziert werden (vgl. 2 und 3 - jeweils links). Ebenfalls können bei einem blendfreien Fernlicht vertikale Helldunkelgrenzen 30, welche die ausgeleuchteten Teilbereiche 32 der Lichtverteilung 17 von den abgeschatteten oder gedimmten Teilbereichen 34, in denen andere Verkehrsteilnehmer 36 detektiert wurden, abgrenzen, bis nah an die Verkehrsteilnehmer 36 herangeführt werden (vgl. 4 - links). Das heißt, die Ausblendungsbereiche 34 für entgegenkommende Fahrzeuge können minimiert werden.
-
Sollte das Steuergerät 22 jedoch entscheiden, dass aufgrund der Betriebstemperatur der Projektionsoptik 14 bzw. der Kunststofflinse 18 eine hochauflösende Abbildung nicht empfehlenswert ist, da die resultierende Lichtverteilung 17 Abbildungsfehler enthält, wird das Lichtmodul 10 in den Low-Resolution-Modus geschaltet.
-
Die Entscheidung des Steuergeräts 22 kann folgendermaßen getroffen werden: Zunächst wird ein Temperatur-Referenzbereich definiert, für den die Projektionsoptik 14 bzw. die Kunststofflinse 18 ausgelegt bzw. optimiert wurde. In dem Temperatur-Referenzbereich kann die Projektionsoptik 14 bzw. die Kunststofflinse 18 ihre Abbildungseigenschaften innerhalb definierter Toleranzen erfüllen. Betriebstemperaturen der Projektionsoptik 14 bzw. der Kunststofflinse 18 außerhalb, d.h. oberhalb oder unterhalb, des Temperatur-Referenzbereichs führen zu Abbildungsfehlern, welche die Abbildungseigenschaften in nicht mehr akzeptabler Weise verschlechtern. Wo genau der Temperatur-Referenzbereich für eine bestimmte Projektionsoptik 14 bzw. Kunststofflinse 18 bzw. für ein bestimmtes Lichtmodul 10 liegt, muss im Einzelfall bestimmt werden.
-
Liegt die Betriebstemperatur der Projektionsoptik 14 bzw. der Kunststofflinse 18 außerhalb des genannten Referenzbereichs, werden Symbole 38 mit geringer Auflösung auf die Fahrbahn projiziert (vgl. die 2 und 3 - jeweils rechts) und die Ausblendebereiche 40 werden vergrößert (vgl. 4 - rechts). Das vorgeschlagene Umschalten in den Low-Resolution-Modus erfordert keine zusätzlichen Komponenten oder baulichen Veränderungen, da eine Temperaturinformation T über die Elektronik der Lichtquelle 12 häufig standardmäßig verfügbar ist.
-
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Lichtquelle 12 eine Matrix-LED mit einer Vielzahl von neben- und/oder übereinander angeordneten und einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren LEDs, die jeweils einen Lichtpunkt der Lichtquelle 12 bilden. Alternativ wäre es jedoch auch denkbar, dass die hochaufgelöste Lichtquelle 12 einen DLP-Chip mit einer Vielzahl von neben- und/oder übereinander angeordneten und einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren DMDs umfasst, die jeweils einen Lichtpunkt der Lichtquelle 12 bilden. Ebenfalls denkbar wäre es, dass die hochauflösende Lichtquelle 12 einen Laserscanner umfasst, bei dem ein steuerbarer Laserstrahl über ein flächiges Photolumineszenzelement streicht und einen Photolumineszenzfarbstoff des Photolumineszenzelements anregt. Während der Laserstrahl über die Fläche des Photolumineszenzelements streicht, kann der Laserstrahl in verschiedenen diskreten Positionen auf dem Photolumineszenzelement aktiviert, deaktiviert oder gedimmt werden. Die diskreten Positionen bilden jeweils einen Lichtpunkt der Lichtquelle 12.
-
Für das Ausführungsbeispiel der 1-4 und unter Bezugnahme auf 5 startet das erfindungsgemäße Verfahren in einem Funktionsblock 50. In einem Funktionsblock 52 kann das Steuergerät 22 von einem übergeordneten Steuergerät des Kraftfahrzeugs, bspw. einem sog. Body-Controller, die Anforderung erhalten, eine bestimmte Lichtverteilung 17 zu erzeugen. In einem Funktionsblock 54 erfasst das Steuergerät 22 das Temperatursignal S und die von dem Sensor 24 gemessene Temperatur. Wahlweise kann in einem Funktionsblock 56 die Temperatur vor der weiteren Auswertung korrigiert werden, bspw. nach 5 min Betriebsdauer um ca. 10°-20°C verringert werden, um die Betriebstemperatur der Projektionsoptik 14 bzw. der Kunststofflinse 18 genauer ermitteln zu können. Liegt die Temperatur außerhalb des Temperatur-Referenzbereichs (z.B. unter 0°C oder über 70°C), so schaltet das Steuergerät 22 in einem Funktionsblock 58 das Lichtmodul 10 in den sog. Low-Resolution-Modus. Dies erfolgt durch Ansteuerung der Lichtpunkte der Lichtquelle 12 mittels des Ansteuersignals S. In einem Funktionsblock 60 ist das Verfahren beendet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 3401162 A1 [0007]
- DE 102008047277 A1 [0009]
- DE 102017207778 A1 [0009]
- DE 102018008760 A1 [0009]
