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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Gehäuse und einer eine Öffnung des Gehäuses verschließenden Lichtscheibe, mit einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Lichtquelleneinheit enthaltend eine Mehrzahl von Lichtquellen zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, und mit einer Ansteuereinheit zur Erzeugung eines Ansteuersignals, mittels dessen die Lichtquelleneinheit ansteuerbar ist.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Ansteuerverfahren für eine Lichtquelleneinheit der Beleuchtungsvorrichtung.
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Zur Vermeidung einer unerwünschten Betauung von optischen Bauteilen einer Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge ist es aus der
EP 2 014 972 B1 bekannt, ein Peltier-Element als Heizelement vorzusehen. Auf diese Weise kann die Temperatur in einem Innenraum des Gehäuses oberhalb eines Taupunktes des optischen Bauteils gehalten werden.
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Nach der
EP 3 822 536 A1 ist in einem Gehäuse einer Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge ein Infrarotstrahler integriert, um die Temperatur in einem Innenraum des Gehäuses auf eine für die Vermeidung der Betauung erforderlichen Mindesttemperatur zu halten.
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Aus der
DE 10 2019 108 312 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, bei der Lichtquellen sequenziell ein- und/oder ausgeschaltet werden zur Erzeugung eines wischenden Leuchteffektes. Dieser wischende Leuchteffekt dient zur Erzeugung einer Signallichtfunktion.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung einer Lichtquelleneinheit derart anzugeben, dass auf einfache Weise eine unerwünschte Betauung an einer Innenseite eines optischen Bauteils der Beleuchtungsvorrichtung vermieden wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuersignal derart ausgebildet ist, dass ein Ausschalten der Lichtquelleneinheit entsprechend einer Ausschaltvorschrift erfolgt, wonach zumindest ein Teil der Lichtquellen der Lichtquelleneinheit nach und nach ausgeschaltet und/oder gedimmt ausgeschaltet werden innerhalb einer Betauungsschutzzeit, derart, dass an einer Innenseite der Lichtscheibe keine Betauung eintritt.
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Nach der Erfindung werden Lichtquellen der Lichtquelleneinheit entsprechend einer Ausschaltvorschrift so verzögert ausgeschaltet, dass auf einer Innenseite einer Lichtscheibe keine Betauung eintritt. Vorteilhaft sind zur Vermeidung der Betauung keine zusätzlichen Bauteile erforderlich. Die unerwünschte Betauung wird lediglich dadurch vermieden, dass die Lichtquelleneinheit verzögert ausgeschaltet wird. Grundgedanke der Erfindung ist es, die Lichtquelleneinheit bzw. Lichtquellen der Lichtquelleneinheit derart intelligent innerhalb einer Betauungsschutzzeit (Ausschaltzeit) die Beleuchtungsstärke der Lichtquelleneinheit unter Bildung einer stetigen Kurve oder Treppenkurve so zu reduzieren, so dass eine Betauung an der Innenseite der Lichtscheibe vermieden wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Betauungsschutzzeit und/oder der Beleuchtungsstärkeabfall der Lichtquelleneinheit derart bemessen, dass innerhalb der Betauungsschutzzeit eine Tautemperatur der Innenraumluft stets kleiner ist als eine aktuelle Temperatur der Innenraumluft des Gehäuses.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die Beleuchtungsstärke der Lichtquelleneinheit derart verzögert abgesenkt, dass die Temperatur an der Innenseite der Lichtscheibe um mindestens 2 K, vorzugsweise 5 K, größer ist als die Taupunkttemperatur der Innenraumluft. Auf diese Weise ist ein Sicherheitspolster gegeben, so dass bei plötzlichen Umgebungsänderungen gleichwohl eine Betauung der Lichtscheibe sicher vermieden wird.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Lichtquelleneinheit eine Vielzahl von matrixartig angeordneten Lichtquellen auf, so dass durch sequenzielles Ausschalten der einzelnen Lichtquellen ein nahezu linearer Beleuchtungsstärkeabfall der Lichtquelleneinheit verwirklicht werden kann. Wenn der lineare Beleuchtungsstärkeabfall über mindestens zwei Stunden (Mindestausschaltzeit) vorherrscht, kann eine Betauung der Lichtscheibe sicher vermieden werden.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der Beleuchtungsstärkeabfall der Lichtquelleneinheit auch durch Herunterdimmen mindestens eines Teils der Mehrzahl von Lichtquellen erzielt werden. Vorteilhaft kann hierdurch auf einfache Weise ein gewünschter Ausschaltkurvenverlauf der Beleuchtungsstärke der Lichtquelleneinheit eingestellt werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Beleuchtungsstärkeabfall statt linear parabelförmig verlaufen, so dass die vorgesehene Betauungsschutzzeit reduziert werden kann. Dadurch, dass die Beleuchtungsstärke der Lichtquelleneinheit am Anfang des Ausschaltvorganges nicht so stark abfällt, kann das Temperaturniveau des Gehäuseinnenraums in einem Anfangsbereich des Ausschaltvorganges relativ hochgehalten werden. Ein Untersteuern der Innenraumtemperatur unterhalb eines Temperaturniveaus, das sich nach Beendigung des Ausschaltvorganges einstellt, kann somit vermieden werden.
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Zur Lösung der Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Lichtquellen der Lichtquelleneinheit nach und nach ausgeschaltet und/oder Licht einer geringeren Beleuchtungsstärke abgeben, so dass während eines Ausschaltvorgangs die Beleuchtungsstärke der Lichtquelleneinheit kontinuierlich abnimmt, bis die Beleuchtungsstärke den Wert Null erreicht hat zum Endzeitpunkt des Ausschaltvorgangs.
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Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch ein verzögertes Ausschalten einer Lichtquelleneinheit ein Temperaturniveau innerhalb eines Gehäuseinnenraums auf einen solchen hohen Wert gehalten werden kann, dass eine Betauung einer Lichtscheibe vermieden wird. Vorteilhaft braucht lediglich eine vorzugsweise auf empirischen Daten beruhende Ausschaltansteuerung der Lichtquelleneinheit vorgesehen sein. Zusätzliche Bauteile sind nicht erforderlich.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Ausschalten der Lichtquelleneinheit unter Bildung eines linearen Beleuchtungsstärkeabfall derselben in einer vorgesehenen Mindestbetauungsschutzzeit. Die Mindestbetauungsschutzzeit beträgt vorzugsweise 2 Stunden, so dass ein so starker Temperaturabfall vermieden wird, der zu einem Unterschreiten der Taupunkttemperatur führen würde. Vorteilhaft kann eine unerwünschte Betauung durch einen linearen Beleuchtungsstärkeabfall vermieden werden.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Beleuchtungsstärkeabfall der Lichtquelleneinheit parabelförmig. Vorteilhaft erfolgt im Vergleich zu einem linearen Beleuchtungsstärkeabfall in einem ersten Ausschaltabschnitt im Vergleich zu dem linearen Beleuchtungsstärkeabfall eine nicht so starke Temperaturreduktion des Innenraums, so dass die Betauungsschutzzeit verringert werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
- 2 eine Darstellung einer Lichtquelleneinheit mit einer Mehrzahl von nacheinander ausschaltbaren Lichtquellen sowie eines damit verbundenen Beleuchtungsstärkeabfalls der Lichtquelleneinheit,
- 3 eine Darstellung der Lichtquelleneinheit mit einer Mehrzahl von gleichzeitig heruntergedimmten Lichtquellen sowie eines damit verbundenen Beleuchtungsstärkeabfalls der Lichtquelleneinheit,
- 4 eine Darstellung der Lichtquelleneinheit mit einer Mehrzahl von gleichzeitig heruntergedimmten Lichtquellen, so dass ein parabelförmiger Beleuchtungsstärkeabfall entsprechend der Grafik erfolgt, und
- 5 ein Temperaturverlauf einer Innenraumtemperatur des Gehäuses für einen linearen Beleuchtungsstärkeabfall gemäß den 2 und 3 für unterschiedliche Ausschaltzeiten (Betauungsschutzzeiten).
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Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge weist eine Lichtquelleneinheit 1 sowie eine derselben zugeordnete Optikeinheit 2 enthaltend eine Linse auf zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, beispielsweise einer Abblendlichtverteilung 3. Die Lichtquelleneinheit 1 und die Optikeinheit 2 sind in einem Gehäuse 4 der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet. Eine Öffnung des Gehäuses 4 ist durch eine transparente Lichtscheibe 5 verschlossen bzw. abgedeckt.
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Die Lichtquelleneinheit 1 weist eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten Lichtquellen 6, vorzugsweise LED-Lichtquellen 6, auf.
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Der Lichtquelleneinheit 1 ist eine Ansteuereinheit 7 zugeordnet, mittels derer die einzelnen Lichtquellen 6 ein- und/oder ausschaltbar oder gedimmt ein- und/oder ausschaltbar sind.
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Die Beleuchtungsvorrichtung ist als ein hochauflösender Scheinwerfer ausgebildet, der eine Vielzahl von Lichtquellen 6 in einer n x m-Matrix aufweist. Einem ersten Teil der Lichtquellen 6 ist eine nicht dargestellte erste Primäroptik zugeordnet. Einem zweiten Teil der Lichtquellen 6 ist eine nicht dargestellte zweite Primäroptik zugeordnet. Mittels der Linse der Optikeinheit 2 wird bei eingeschaltetem ersten Teil der Lichtquellen 6 die Abblendlichtverteilung 3 abgebildet und bei zusätzlichem Einschalten des zweiten Teils der Lichtquellen 6 eine nicht dargestellte Fernlichtverteilung erzeugt.
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Zur Vermeidung einer unerwünschten Betauung einer Innenseite 9 der Lichtscheibe 5 weist die Ansteuereinheit 7 ein Ausschaltprogramm 10 auf, mittels dessen ein Ansteuersignal 11 erzeugt wird zum gesteuerten Ausschalten der Lichtquellen 6 beispielsweise aus einem Einzustand, in dem die Abblendlichtverteilung 3 erzeugt wird. Die Ansteuereinheit 7 kann beispielsweise einen Mikroprozessor aufweisen mit einem Programmspeicher, in dem Ausschaltprogramm 10 gespeichert ist. Alternativ kann das Ausschaltprogramm 10 als fest verdrahtetes Programm in einem Mikrokontroller enthalten sein.
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Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 werden die für die Abblendlichtverteilung 3 eingeschalteten und in n Zeiten Z1, Z2, ...Zn und in m Spalten S1, S2, ... Sm angeordneten Lichtquellen 6 sequenziell entweder zeilenweise und/oder spaltenweise ausgeschaltet, so dass eine Beleuchtungsstärke B der Lichtquelleneinheit 1 beginnend von einem Anfangszeitpunkt t1 einer Ausschaltzeit tA treppenförmig bis zu einer Endzeit t2 der Ausschaltzeit tA abnimmt. In jedem Zeitintervall Δt nimmt die Beleuchtungsstärke um die Differenz ΔB entsprechend der Beleuchtungsstärke einer Lichtquelle 6 ab. Es ergibt sich hierdurch ein treppenförmiger Beleuchtungsstärkeabfall B1, der annähernd linear verläuft. Die Ausschaltzeit tA bildet eine Betauungsschutzzeit, die sicherstellt, dass sich an der Innenseite 9 der Lichtscheibe 5 keine Betauung bildet.
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In 5 ist empirisch der Verlauf einer Gehäuseinnentemperatur TIN dargestellt in Abhängigkeit von der Dauer des Ausschaltvorgangs der Ausschaltzeit tA. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ausschaltzeit tA mit drei Stunden bemessen, so dass sich eine Temperaturkurve K1 in 5 einstellt. Zwar fällt die Temperatur TIN nach Beginn t1 des Ausschaltens schlagartig ab. Sie erreicht jedoch nicht die Tautemperatur TTAU, an der ein Betauungsprozess eintreten würde. Stattdessen flacht die Kurve K1 bei einer Temperaturdifferenz Δt = 5 K oberhalb der Tautemperatur TTAU ab, um sich dann oberhalb dieses Temperaturwertes einzuschwingen. Wird das Ausschalten der Lichtquelleneinheit 1 schlagartig erfolgen unter gleichzeitigem Ausschalten aller Lichtquellen 6, würde sich die Kurze K2 einstellen, die auf denselben Endwert TEND einschwingt, aber unter Unterschreiten der Tautemperatur TTAU, so dass eine Betauung der Lichtscheibe 5 eintritt.
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Je kürzer die Ausschaltzeit tA gewählt wird, desto höher erreicht die Temperaturkurve die Tautemperatur TTAU bzw. erfolgt ein Untersteuern der Endtemperatur TEND. Bei einer Ausschaltzeit tA von zwei Stunden würde sich eine Kurve K3 bilden, die ebenfalls kein unerwünschtes Untersteuern unter der Tautemperatur TTAU führen würde.
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Nach einer alternativen Ausführungsform gemäß 3 wird zumindest ein Teil der Lichtquellen 6 der Lichtquelleneinheit 1 auch gleichzeitig mit einer sich verringernden Beleuchtungsstärke B angesteuert, so dass sich die Beleuchtungsstärke B der Lichtquelleneinheit 1 linear verringert bzw. abfällt. Statt einem treppenförmigen Verlauf ergibt sich hierbei ein linearer Abfall B2 der Beleuchtungsstärke B. Wenn die Ausschaltzeit tA mindestens zwei Stunden beträgt, ist sichergestellt, dass die Temperaturdifferenzkurve K3 oberhalb der Tautemperatur TTAU verläuft.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 4 können die Lichtquellen 6 der Lichtquelleneinheit 1 auch derart nacheinander ausgeschaltet und/oder gleichzeitig mit einer niedrigen Beleuchtungsstärke B angesteuert werden, dass eine Beleuchtungsstärke B3 parabelförmig zwischen der am Anfang t1 der Ausschaltzeit tA und dem Ende t2 der Ausschaltzeit tA verläuft. Auf diese Weise wird das Untersteuern der Temperatur in 5 vermieden, so dass insgesamt die Ausschaltzeit tA kürzer sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtquelleneinheit
- 2
- Optikeinheit
- 3
- Abblendlichtverteilung
- 4
- Gehäuse
- 5
- Lichtscheibe
- 6
- Lichtquelle
- 7
- Ansteuereinheit
- 8
- Leiterplatte
- 9
- Innenseite
- 10
- Ausschaltprogramm/Ausschaltvorschrift
- 11
- Ansteuersignal
- B
- Beleuchtungsstärke
- B1
- Beleuchtungsstärkeabfall
- B2
- linearer Abfall
- B3
- Beleuchtungsstärke
- K1,K2,K3
- Temperaturkurve
- TA1
- Anfangszeitpunkt
- tA
- Ausschaltzeit
- TA2
- Endzeit
- Δtmin,Δt
- Temperaturdifferenz
- ΔB
- Differenz
- TTAU
- Tautemperatur
- TIN
- Gehäuseinnentemperatur
- TEND
- Endwert
- TS
- Temperatur
- Z1,Z2,...Zn
- n Zeiten
- S1,S2,...Sm
- m Spalten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2014972 B1 [0003]
- EP 3822536 A1 [0004]
- DE 102019108312 A1 [0005]
