DE102021201550A1 - Verfahren zum Betreiben eines hochauflösenden Projektionsscheinwerfers und Projektionsscheinwerfersystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines hochauflösenden Projektionsscheinwerfers und Projektionsscheinwerfersystem für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hochauflösenden Projektionsscheinwerfers (1) für ein Kraftfahrzeug (3). Der hochauflösende Projektionsscheinwerfer (1) besitzt eine aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle (10), die eine auf einem Halbeiterchip monolithisch integrierte LED-Matrix (11) mit einer Vielzahl von leuchtdiodenbasierten Pixeln und eine Treiberschaltung (12) zur separaten Ansteuerung jedes einzelnen Pixels innerhalb der LED-Matrix (11) umfasst. Mit einem Grafikkontroller (20) wird fortwährend ein aktuelles digitales Bild (55) einer Folge von Bildern aus Grafikdaten mit wenigstens einem Grafikobjekt (50) gerastert und für eine Bildwiedergabe mit dem Projektionsscheinwerfer (1) bereitgestellt. Dabei wird fortwährend ein Wert für eine thermische Belastung der LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle (10) ermittelt. Beim Rastern eines aktuellen digitalen Bildes werden Flächenbereiche (52) der zu projizierenden Grafikobjekte (50) zumindest teilweise mit einer Maskierung maskiert und moduliert, sofern der Wert für die thermische Belastung einen Grenzwert überschreitet. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Projektionsscheinwerfersystem für ein Kraftfahrzeug.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hochauflösenden Projektionsscheinwerfers und ein Projektionsscheinwerfersystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt dafür.
  • Stand der Technik
  • Hochauflösende Projektionssysteme mit separat ansteuerbaren und aktiv leuchtenden Pixellichtquellen stellen den nächsten Schritt auf dem Gebiet der fortschrittlichen Lichtsysteme (engl. advanced lighting systems) in der Kraftfahrzeugtechnik dar. Mit pixelbasierten Leuchtelementen ist es abhängig von einer geeignet hohen Auflösung möglich, Symbole, Geometrien und scharfe sowie gut akzentuierte Lichtverteilungsmuster in das Umfeld eines Kraftfahrzeugs zu projizieren. Dazu wurden neue lichtemittierende Halbleiterchips vorgestellt, sogenannte HDSSL- (engl. high definition solid state light source) Chips, die eine Vielzahl von monolithisch auf einem Halbleiterchip integrierte und in einer Matrix bzw. einem Array angeordnete Leuchtioden umfassen. Mit den in Zeilen und Spalten angeordneten Leuchtioden werden aktiv leuchtende Pixel bereitgestellt, die jeweils eine Fläche in der Größenordnung von beispielsweise 100 µm × 100 µm besitzen können.
  • Diese hohe Integrationsdichte von aktiv leuchtenden LED-basierten Pixeln in einer LED-Matrix, mit der einerseits die hohen Bildauflösungen erzielt werden, birgt andererseits das Risiko von thermischen Defekten in dem HDSSL-Chips. Insbesondere dann, wenn eine große Anzahl von Pixeln gleichzeitig aktiviert sind, herrscht eine hohe thermische Verlustleistung auf einer relativ kleinen Chipfläche.
  • Um thermischen Defekten vorzubeugen, ist bekannt, die elektrische Versorgungleistung für die LED-Matrix temperaturabhängig zu regeln. Durch ein herunterregeln der gemeinsamen Versorgungleistung für alle Pixel innerhalb einer LED-Matrix, reduziert sich neben der thermischen Verlustleistung eines HDSSL-Chips leider auch die Lichtstärke aller aktiven Leuchtdioden bzw. aller Pixel innerhalb der LED-Matrix. Eine in der Umgebung eines jeweiligen Kraftfahrzeugs projizierte Lichtverteilung erschein somit insgesamt dunkler, so dass der Helligkeitskontrast zwischen der Projektion und der Umgebung wird geringer.
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren sowie eine alternative Vorrichtung bereitzustellen, mit der thermische Defekte in solchen HDSSL-Chip vermieden werden können, ohne dass Helligkeitskontrast zwischen einer Projektion und einer Umgebung beeinträchtigt wird.
  • Vorgeschlagen wird dementsprechend ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch sowie eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt gemäß den Nebenansprüchen. Weiterführende Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines hochauflösenden Projektionsscheinwerfers für ein Kraftfahrzeug. Der der hochauflösende Projektionsscheinwerfer umfasst eine aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle, die eine auf einem Halbeiterchip monolithisch integrierte LED-Matrix mit einer Vielzahl von leuchtdiodenbasierten Pixeln und eine Treiberschaltung zur separaten Ansteuerung jedes einzelnen Pixels innerhalb der LED-Matrix. Mit einem Grafikkontroller wird fortwährend ein aktuelles digitales Bild einer Folge von Bildern aus Grafikdaten mit wenigstens einem Grafikobjekt gerastert und für eine Bildwiedergabe mit dem Projektionsscheinwerfer bereitgestellt. Dabei wird fortwährend ein Wert für eine thermische Belastung der LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle ermittelt, so dass beim Rastern eines aktuellen digitalen Bildes Flächenbereiche von zu projizierenden Grafikobjekten zumindest teilweise mit einer Maskierung maskiert und moduliert werden, sofern der Wert für die thermische Belastung einen Grenzwert überschreitet.
  • Eine Erkenntnis hinter dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass eine große Anzahl von gleichzeitig aktivierten Pixeln innerhalb eines zusammenhängenden Bereiches auf einer HDSSL-Chipfläche, einen hohe lokalen Temperatureintrag hervorruft. Eine Idee ist daher, die thermischen Verlustleistungen vornehmlich in diesen Flächenbereichen auf dem Chip der LED-Matrix zu reduzieren.
  • Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens können Linienzüge des aktuellen digitalen Bildes der zu projizierenden Grafikobjekte mit einer vorgegebenen Linienbreite gerastert werden.
  • Eine weitere Idee besteht also darin, dass die auf der Chipoberfläche aktivierten Pixel zur Projektion entsprechender Linienzüge eine geringe Verlustleistung pro Chipfläche verursachen als die Flächenbereiche. Insbesondere bei feinen Linienzügen mit einer Breite von wenigen Pixeln kann auf eine Leistungs- bzw. Verlustleistungsbegrenzung zum thermischen Schutz verzichtet werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der vorstehenden Aspekte kann eine Punktmaske als Maskierung bereitgestellt werden, so dass beim Rastern der Flächenbereiche der zu projizierenden Grafikobjekte von jeweils zwei benachbarten Pixel des aktuellen digitalen Bildes jeweils ein Pixel ausgeblendet wird und jeweils ein Pixel entsprechend den jeweiligen Grafikdaten der zu projizierenden Grafikobjekte gerastert wird.
  • Die Maskierung kann im Wesentlichen als ein Datensatz verstanden werden, der im Grafikkontroller abgelegt ist und mit dem die Grafikdaten für die Flächenbereiche der Grafikobjekte beim Rastern eines aktuellen digitalen Bildes moduliert werden. Gemäß der Weiterbildung ist vorgesehen, jedes zweite Pixel innerhalb eines gerasterten Flächenbereichs zu deaktivieren, um die thermische Verlustleistungsdichte in der LED-Matrix bei der Bildwiedergabe in den entsprechenden Flächenbereichen auf dem Chip der LED-Matrix zu halbieren. Die Punktmaske stellt also ein schachbrettartiges Maskierungsmuster breit, bei dem Zeilen- und Spaltenweise jeder zweite Pixel ausmaskiert und bei der Bildwiedergabe deaktiviert wird.
  • Ein schachbrettartiges Maskierungsmuster gewährleistet einen homogenen Temperatureintrag in Bezug auf die leuchtenden Flächenbereiche der LED-Matrix.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen werden, ein erstes Maskierungsmuster und ein zweites Maskierungsmuster als Maskierung bereitzustellten, so dass in einer Bildfolge von aktuellen digitalen Bildern das erste Maskierungsmuster und das zweite Maskierungsmuster jeweils alternierend beim Rastern des jeweiligen aktuellen digitalen Bildes verwendet wird.
  • Insbesondere kann mit dem zweiten Maskierungsmuster eine zu dem ersten Maskierungsmuster inverse Maskierung bereitgestellt werden.
  • Beispielsweise wird bei zwei zueinander invers ausgebildeten schachbrettartigen Maskierungsmustern, die zeitlich alternierend zum Rastern einer Folge aktueller digitaler Bilder verwendet werden, der Temperatureintrag noch gleichmäßiger im Bezug zur Chipoberfläche der LED-Matrix verteilt.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Projektionsscheinwerfersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Grafikkontroller und wenigstens einem hochauflösenden Projektionsscheinwerfer. Der hochauflösende Projektionsscheinwerfer besitzt eine aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle, die eine auf einem Halbeiterchip monolithisch integrierte LED-Matrix mit einer Vielzahl von leuchtdiodenbasierten Pixeln und eine Treiberschaltung zur separaten Ansteuerung jedes einzelnen Pixels innerhalb der LED-Matrix umfasst. Der Grafikkontroller besitzt eine Recheneinheit und eine Speichereinrichtung, wobei in der Speichereinrichtung Grafikdaten für wenigstens ein zu projizierendes Grafikobjekt und wenigstens ein Maskierungsdatensatz gespeichert ist. Die Recheneinheit ist ausgebildet, die Grafikdaten mit dem Maskierungsdatensatz derart zu modulieren, dass beim Rastern eines aktuellen digitalen Bildes zur Projektion mit dem hochauflösenden Projektionsscheinwerfer in Flächenbereichen der zu projizierenden Grafikobjekte zumindest teilweise eine Maskierung erfolgt.
  • Gemäß einer Weiterbildung des vorstehenden Aspekts kann der Grafikkontroller ferner eingerichtet, eine thermische Belastung der LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle zu ermitteln.
  • Somit kann eine Modulation der Grafikdaten und eine zumindest teilweise eine Maskierung der Flächenbereiche abhängig von der thermischen Belastung der LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle erfolgen.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass in der Speichereinrichtung ein erster Maskierungsdatensatz und ein zweiter Maskierungsdatensatz gespeichert ist, wobei der zweite Maskierungsdatensatz ein zu dem ersten Maskierungsdatensatz inverses Maskierungsmuster enthält.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Computerprogramm, das, wenn es auf einer Recheneinheit innerhalb eines Grafikkontrollers ausgeführt wird, die jeweilige Recheneinheit anleitet, das Verfahren auszuführen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist.
  • Figurenliste
  • Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktions-gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei zeigen:
    • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem hochauflösenden Projektionsscheinwerfer;
    • 2 zeigt eine aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle des hochauflösenden Projektionsscheinwerfers;
    • 3 zeigt eine Fahrbahn mit einem Kraftfahrzeug und einem hochauflösenden Lichtverteilungsmuster;
    • 4 zeigt eine Fahrbahn mit einem Kraftfahrzeug und einem modulierten und zumindest teilweise maskierten Lichtverteilungsmuster;
    • 5 zeigt ein Verfahrensablauf zum Rastern eines digitalen Bildes für die Bildwiedergabe mit einem HD-Projektionsscheinwerfer;
    • 6 zeigt eine erste und zweite Bildwiedergabe einem dem HD-Projektionsscheinwerfer;
    • 7 zeigt eine Schrittabfolge zum Rastern eines aktuellen digitalen Bildes.
  • Beschreibung der Ausführungsarten
  • In der 1 ist ein Kraftfahrzeug 3 mit einem hochauflösenden (engl. high definition, HD) Projektionsscheinwerfer 1 und einem zugeordneten Scheinwerfersteuergerät 2 dargestellt. Der HD-Projektionsscheinwerfer 1 kann in einem gemeinsamen Gehäuse verschiedene Lichtquellen mit zugeordneten optischen Elementen für unterschiedliche Lichtfunktionen vereinen. Ein gewöhnlicher Personenkraftwagen (PKW) besitzt ein Frontbeleuchtungssystem mit wenigstens einem rechten und einem linken Hautscheinwerfer, die zumindest ein Abblendlicht und ein Fernlicht bereitstellen. Beide Hautscheinwerfer werden synchronisiert durch ein gemeinsames Scheinwerfersteuergerät 2 angesteuert.
  • Bei dem skizierten Kraftfahrzeug 3 ist zumindest einer der beiden Hautscheinwerfer als HD-Projektionsscheinwerfer 1 ausgebildet, der neben Abblendlicht- und Fernlichteinrichtungen auch ein hochauflösendes Projektionsmodul besitzt, mit dem ein Bild 4 mit einem oder mehreren Grafikobjekten, zum Beispiel Symbole, Schriftzeichen, Hilfslinien oder beliebig andere geometrische Strukturen auf eine Straßenoberfläche vor dem Kraftfahrzeug 3 projiziert werden können.
  • Das hochauflösende Projektionsmodul besitzt neben einer Projektionsoptik eine aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10, die beispielhaft in der 2 dargestellt ist. Die aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 umfasst im Wesentlichen zwei Halbleiterchips. Auf einem ersten Halbleiterchip ist eine Vielzahl von Leuchtdioden monolithisch integriert, die in einer m × n LED-Matrix 11, d.h. zeilen- und spaltenweise nebeneinander angeordnet sind. Ein zweiter Halbeiterchip enthält eine integrierte Treiberschaltung 12 zum Ansteuerten jeder einzelnen Leuchtdiode innerhalb der LED-Matrix 11. Die Treiberschaltung 12 besitzt ein ersten Schaltungsblock 121 mit einer Anzahl von m × n Transistoren und bildet über dem ersten Schaltungsblock 121 ein Kontaktfeld in der Metallisierungsebene aus. Der erste Halbleiterchip mit der LED-Matrix 11 ist mittels Flip-Chip-Bonding auf dem Kontaktfeld des zweiten Halbeiterchip befestigt angeordnet. Jeder Transistor der integrierten Treiberschaltung 12 ist jeweils einer Leuchtdiode der LED-Matrix 11 zugeordnet. Die Leuchtdioden stellen jeweils ein aktiv leuchtendes Pixel der LED-Matrix 11 dar. In dem ersten Schaltungsblock 121 können ferner Temperatursensoren vorgesehen sein, mit dem die Chip-Temperatur des miteinander verbundenen ersten und zweiten Halbleiterchips erfasst werden kann.
  • In einem zweiten Schaltungsblock 122 ist eine Steuerungslogik angeordnet, die über eine Datenverbindung 21 mit einem Grafikkontroller 20 kommuniziert. Ein Bilddatensignal kann von dem Grafikkontroller 20 empfangen werden, mit dem die einzelnen Transistoren im ersten Schaltungsblock zeilen- und spaltenweisen individuell angesteuert werden. Mittels Pulsweitenmodulation (PWM) kann jede zugeordnete Leuchtdiode mit verschiedenen Helligkeiten betrieben werden.
  • Die aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 besitzt ferner einen Schaltregler 13, der eine Konstantstromquelle für die Leuchtdioden der LED-Matrix 11 bereitstellt. Die Leistung der Konstantstromquelle kann mittels einer weiteren Pulsweitenmodulation (PWM) reguliert werden. Mit einem PWM-Signal kann somit die Grundhelligkeit der gesamten LED-Matrix eingestellt bzw. reguliert.
  • In der 3 ist ein mögliches Anwendungsbeispiel für den HD-Projektionsscheinwerfer 1 mit der aktiven LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 3 fährt auf der rechten Fahrspur einer Fahrbahn. Mit dem HD-Projektionsscheinwerfer 1 wird ein hochaufgelöstes Bild 4 bzw. ein Lichtverteilungsmuster mit einem bestimmten Abstand vor dem Kraftfahrzeug 3 auf die Fahrbahn projiziert. Das Bild 4 enthält eine rechteckige Struktur, die in einen vorausliegenden Fahrweg des Kraftfahrzeug 3 projiziert wird. Die Breite, d.h. in Querrichtung zur Fahrbahn, dieser als Bild 4 projizierten rechteckigen Struktur entspricht im Wesentlichen der Breite des Kraftfahrzeugs 3. Damit wird eine Fahrerassistenzfunktion bereitgestellt, die es einem Fahrer ermöglicht, die Breite und Position seines eigenen Fahrzeuges im Verhältnis zu einer vorausliegenden Fahrspur besser einzuschätzen. Eine solche Assistenzfunktion kann insbesondere in verengten Fahrspuren hilfreich sein, die beispielsweise in Straßenbaustellen auftreten können.
  • Mit Blick auf die in der 3 skizzierte aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 wird deutlich, dass für die Projektion der rechteckigen Struktur eine Vielzahl von benachbarten Pixel bzw. Leuchtionen der im ersten Halbleiterchip integrierten LED-Matrix 11 aktiviert sind. Der Chip mit der LED-Matrix 11 weist in diesem Betriebszustand einen großen zusammenhängenden leuchtenden Bereich auf, so dass innerhalb der entsprechenden Chipfläche eine hohe Leistungsdichte herrscht. Daraus resultiert eine hohe thermische Dichte innerhalb des leuchtenden Bereichs im Chipzentrum. Insbesondere, wenn eine derartige Bildwiedergabe über einen längeren Zeitraum erfolgt, besteht für die aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 das Risiko von thermischen Schäden.
  • Gemäß dem Stand der Technik ist daher vorgesehen, die Temperaturen innerhalb der aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 sensorisch zu überwachen. Sofern ein Temperaturgrenzwert überschritten wird, kann die Leistung der Konstantstromquelle zur elektrischen Energieversorgung der Leuchtionen innerhalb der LED-Matrix 11 mittels der PWM heruntergeregelt werden. Mit der Reduktion der elektrischen Versorgungsleistung wird auch die thermische Verlustleistung innerhalb der LED-Matrix 11 verringert, so dass die aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 vor thermischen Schäden bewahrt wird. Leider wird mit dem herunterregeln der Versorgungsleistung auch die Helligkeit aller leuchtenden Pixel der LED-Matrix 11 heruntergedimmt, so dass das auf die Fahrbahn projizierte Bind 4 insgesamt dunkler und zur Umgebung weniger kontrastreich erscheint.
  • An dieser Stelle setzt das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines hochauflösenden Projektionsscheinwerfers an. Wie aus der 4 ersichtlich ist, besteht ein Ziel darin, nicht die elektrische Versorgungsleistung für den gesamten Halbleiterchip mit der LED-Matrix 11 und damit für alle Pixel gleichermaßen zu reduzieren, sondern gezielt die thermische Verlustleistungsdichte in kritischen Bereichen auf der Chipfläche mit der LED-Matrix 11 zu reduzieren. Wie in der 4 dargestellt ist, kann und soll beispielsweise die Kontur der rechteckigen Struktur mit voller Beleuchtungsstärke auf den Asphalt projiziert werden, während der als Bild 4 projizierte innere Flächenbereich in der Helligkeit reduziert wird, sobald beispielsweise ein Grenzwert einer Chiptemperatur erreicht ist.
  • Mit Blick auf die in der 4 skizzierte aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 wird deutlich, dass im Randbereich der zu projizierenden rechteckigen Struktur ein geschlossener Linienzug mit aktivierten Pixel aufleuchtet. In der Fläche der projizierenden Struktur ist ein schachbrettartiges Muster mit leuchtenden und nichtleuchtenden Leuchtdioden der LED-Matrix 11 erkennbar. Eine Idee dahinter ist, die Anzahl der gleichzeitig in einem zusammenhängenden Flächenbereich leuchtenden Pixel der LED-Matrix 11 zu reduzieren, so dass über den Flächenbereich und über die Zeit gemittelt weniger Verlustleistung und Abwärme in die Halbleiterchips der aktiven LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 eingetragen wird. Hingegen werden die Pixel, die einen äußeren Linienzug der zu projizierenden Struktur repräsentieren, in ihrer Leuchtstärke nicht reduziert. Dadurch weist das auf die Fahrbahn projizierte Bild 4 einen unverändert hohen Kontrast zu der unbeleuchteten äußeren Umgebung auf, während die Wärmeverlustleistungsdichte in der LED-Matrix 11 um fast die Hälfte reduziert werden kann.
  • Diese Aspekte können insbesondere mit dem nachfolgend beschriebenen und in der 5 dargestellten Verfahren zum Rastern eines digitalen Bildes für die Bildwiedergabe mit einem HD-Projektionsscheinwerfer 1 erzielt werden.
  • In einem ersten Schritt 110 werden von Grafikkontroller 20 aktuelle Grafikdaten mit wenigstens einem Grafikobjekt empfangen bzw. aus einem Datenspeicher geladen. Das Grafikobjekt bzw. die Grafikobjekte können als Pixel- und/oder Vektor-Grafikdaten vorliegen. In einem zweiten Schritt 120 wird durch den Grafikkontroller 20 geprüft, ob für die aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 eine thermische Belastungsgrenze erreicht worden ist bzw. erreicht werden wird.
  • Eine Ermittlung der thermischen Belastungsgrenze der aktiven LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 kann über verschiedene Wege erfolgen. Zum einen könnten über die Datenverbindung 21 Temperaturdaten von der Steuerlogik des zweiten Schaltungsblocks 122 empfangen werden, die mit einem im Grafikkontroller 20 gespeicherten Temperaturgrenzwert verglichen werden. Alternativ kann eine thermische Belastung aus einer Historie von gerasterten digitalen Bildes berechnet werden, die innerhalb eines definierten Zeitintervalls vor einem aktuellen digitalen Bild gerastert und mit dem HD-Projektionsscheinwerfer 1 widergegeben worden sind. D.h. eine in die aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 eingetragene thermische Verlustleistung könnte über die Anzahl und Zeitdauer der leuchtenden Pixel abgeschätzt werden.
  • Sofern in dem zweiten Schritt 120 kein erreichen oder überschreiten der thermischen Belastungsgrenze ermittelt wurde, wird in einem abschließenden Schritt 140 aus den aktuellen Pixel und/oder Vektor-Grafikdaten ein aktuelles digitales Bild gerastert, dass zur Bildwiedergabe an die Auflösung der LED-Matrix 11 angepasst ist und als Bildsignal über die Datenverbindung 21 an die Steuerlogik der aktiven LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 des HD-Projektionsscheinwerfers 1 übermittelt werden kann.
  • Wenn im zweiten Schritt 120 hingegen ein Erreichen bzw. Überschreiten der thermischen Belastungsgrenze festgestellt wurde, werden die als Pixel- und/oder Vektor-Grafikdaten vorliegenden Grafikobjekte gemäß einer Schrittabfolge 130 verarbeitet.
  • Mit der 7 wird der Ablauf der Schrittabfolge 130 beispielhaft erläutert. In einem Arbeitsspeicher des Grafikkontrollers 20 sind aktuelle Grafikdaten gespeichert, die ein vor dem Kraftfahrzeug 3 zu projizierendes Symbol 50 repräsentieren. In einem ersten Teilschritt 131 wird das Symbol 50 in Linienzüge 51 und Flächenbereiche 52 aufgesplittert. Die Linienzüge 51 des Symbols 50 werden in einem zweiten Teilschritt 132 mit einer vorbestimmten Linienbreite 62 für die Auflösung der LED-Matrix 11 gerastert. In einem parallelen zweiten Teilschritt 133 werden die Flächenbereiche 52 des Symbols 50 für die Auflösung der LED-Matrix 11 gerastert. Dazu wird eine Punktmaske 60 bereitgesellt, die als Datensatz in dem Grafikkontrollers 20 vorgehalten wird und mit der jedes zweite Pixel in einer schachbrettartigen Struktur entsprechend der Auflösung der LED-Matrix 11 maskiert werden kann. Beim Rastern werden die Flächenbereiche 52 mit der Punktmaske 60 moduliert, so dass jedes der maskierten Pixel deaktiviert und somit nur jeder zweite Bildpunkt in gerasterten Flächenbereichen 54 aktiv ist.
  • Zusätzlich wird eine inverse Punktmaske 61 durch den Grafikkontroller 20 vorgehalten, so dass zum Rastern einer Folge von Bildern alternierend zwischen der Punktmaske 60 und der inversen Punktmaske 61 alternierend gewechselt werden kann.
  • Die gerasterten Linienzüge 53 und die gerasterten Flächenbereichen 54 werden in einem letzten Teilschritt 134 zu einem gerasterten digitalen Bild 55 überlagert. Abschließend kann das gerasterte digitalen Bild 55 als Bildsignal über die Datenverbindung 21 an die Steuerlogik der aktiven LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 des HD-Projektionsscheinwerfers 1 übermittelt werden.
  • In der 6a ist eine Bildwiedergabe mit dem HD-Projektionsscheinwerfer 1 eines mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren skizziert. Zur Reduktion der thermischen Verlustleistungen in der aktiven LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle 10 werden lediglich die Flächenbereiche eines Symbols in der Helligkeit reduziert, indem in einer Bildfolge zeitlich und örtlich alternierend etwa die Hälfte der Bildpunkte ausgetastet werden. Die Linienzüge des Symbols leuchten mit maximale Helligkeit, so dass ein maximaler Kontrast zur Umgebung erzielt wird.
  • Im Vergleich dazu zeigt die 6b zeigt eine Bildwiedergabe des Symbols bei einer Herunterregelung der Leistung der Konstantstromquelle zur Versorgung aller Pixel einer LED-Matrix. Der Kontrast zur Umgebung ist vergleichsweise deutlich Reduziert.
  • Obwohl der Gegenstand im Detail durch Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Projektionsscheinwerfer
    2
    Scheinwerfersteuergerät
    3
    Kraftfahrzeug
    4
    projiziertes Bild
    10
    aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle
    11
    integrierte LED-Matrix
    12
    integrierte Treiberschaltung
    121
    Schaltungsblock
    122
    Schaltungsblock
    13
    Konstantstromquelle
    20
    Grafikkontroller
    21
    Datenverbindung
    50
    Symbol
    51
    Linienzüge
    52
    Flächenbereiche
    53
    gerasterte Linienzüge
    54
    gerasterte Flächenbereiche
    55
    gerastertes digitales Bild
    60
    Punktmaske
    61
    inverse Punktmaske
    62
    Linienbreite
    100
    Verfahren
    110
    erster Schritt
    120
    zweiter Schritt
    130
    Schrittabfolge
    131
    erster Teilschritt
    132
    zweiter Teilschritt
    133
    paralleler zweiter Teilschritt
    134
    letzten Teilschritt
    140
    abschließender Schritt

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines hochauflösenden Projektionsscheinwerfers (1) für ein Kraftfahrzeug (3), wobei der hochauflösende Projektionsscheinwerfer (1) eine aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle (10) umfasst, die eine auf einem Halbeiterchip monolithisch integrierte LED-Matrix (11) mit einer Vielzahl von leuchtdiodenbasierten Pixeln und eine Treiberschaltung (12) zur separaten Ansteuerung jedes einzelnen Pixels innerhalb der LED-Matrix (11) umfasst, wobei mit einem Grafikkontroller (20) fortwährend ein aktuelles digitales Bild (55) einer Folge von Bildern aus Grafikdaten mit wenigstens einem Grafikobjekt (50) gerastert und für eine Bildwiedergabe mit dem Projektionsscheinwerfer (1) bereitgestellt wird, wobei fortwährend ein Wert für eine thermische Belastung der LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle (10) ermittelt wird, so dass beim Rastern eines aktuellen digitalen Bildes Flächenbereiche (52) der zu projizierenden Grafikobjekte (50) zumindest teilweise mit einer Maskierung maskiert und moduliert werden, sofern der Wert für die thermische Belastung einen Grenzwert überschreitet.
  2. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch 1, wobei Linienzüge (51) der zu projizierenden Grafikobjekte (50) mit einer vorgegebenen Linienbreite (62) gerastert werden.
  3. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, wobei als Maskierung eine Punktmaske (60, 61) bereitgestellt wird, so dass beim Rastern der Flächenbereiche (52) der zu projizierenden Grafikobjekte (50) von jeweils zwei benachbarten Pixel des aktuellen digitalen Bildes (55) jeweils ein Pixel ausgeblendet wird und jeweils ein Pixel entsprechend den jeweiligen Grafikdaten der zu projizierenden Grafikobjekte (50) gerastert wird.
  4. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei als Maskierung ein erstes Maskierungsmuster und ein zweites Maskierungsmuster bereitgestellt wird, so dass in einer Bildfolge von aktuellen digitalen Bildern das erste Maskierungsmuster und das zweite Maskierungsmuster jeweils alternierend beim Rastern des jeweiligen aktuellen digitalen Bildes (55) verwendet wird.
  5. Vorrichtung gemäß dem vorstehenden Anspruch 4, wobei mit dem zweiten Maskierungsmuster eine zum dem ersten Maskierungsmuster inverse Maskierung bereitgestellt wird.
  6. Projektionsscheinwerfersystem für ein Kraftfahrzeug (3) mit einem Grafikkontroller (20) und wenigstens einem hochauflösenden Projektionsscheinwerfer (1), wobei der hochauflösende Projektionsscheinwerfer (1) eine aktive LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle (10) besitzt, die eine auf einem Halbeiterchip monolithisch integrierte LED-Matrix (11) mit einer Vielzahl von leuchtdiodenbasierten Pixeln und eine Treiberschaltung (12) zur separaten Ansteuerung jedes einzelnen Pixels innerhalb der LED-Matrix (11) umfasst, wobei der Grafikkontroller (20) eine Recheneinheit und eine Speichereinrichtung besitzt, wobei in der Speichereinrichtung Grafikdaten für wenigstens ein zu projizierendes Grafikobjekt (50) und wenigstens ein Maskierungsdatensatz gespeichert ist, und wobei die Recheneinheit ausgebildet ist, die Grafikdaten mit dem Maskierungsdatensatz derart zu modulieren, dass beim Rastern eines aktuellen digitalen Bildes zur Projektion mit dem hochauflösenden Projektionsscheinwerfer (1) in Flächenbereichen (52) der zu projizierenden Grafikobjekte (50) zumindest teilweise eine Maskierung erfolgt.
  7. Projektionsscheinwerfersystem gemäß vorstehendem Anspruch 6, wobei der Grafikkontroller (20) ferner eingerichtet ist, eine thermische Belastung der LED-Pixel-Matrix-Lichtquelle (10) zu ermitteln.
  8. Projektionsscheinwerfersystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 6 oder 7, wobei in der Speichereinrichtung ein erster Maskierungsdatensatz und ein zweiter Maskierungsdatensatz gespeichert ist, wobei der zweite Maskierungsdatensatz ein zu dem ersten Maskierungsdatensatz inverses Maskierungsmuster enthält.
  9. Computerprogramm, das, wenn es auf einer Recheneinheit innerhalb eines Grafikkontrollers (20) ausgeführt wird, die jeweilige Recheneinheit anleitet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.
  10. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
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