DE10335293B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen für Kraftfahrzeuge Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (10) zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen (12) eines Hauptscheinwerfers für Kraftfahrzeuge, wobei die Leistung (P) wenigstens eines Beleuchtungselementes (12) in Abhängigkeit von wenigstens einer mittels wenigstens eines im Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Temperatursensors (14) gemessenen Temperatur (ϑ) und von wenigstens einer mittels wenigstens eines im Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Sonnenlichtsensors (18) gemessenen Sonnenlichteinstrahlung und von wenigstens einer mittels wenigstens eines Zeitgebers (20) gemessenen Uhrzeit einstellbar ist, wobei die Leistung (P) des wenigstens einen Beleuchtungselementes (12) bei einem Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Temperaturwertes (ϑ0) durch die wenigstens eine gemessene Temperatur (ϑ) und/oder bei einem Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Sonneneinstrahlungswertes durch die wenigstens eine gemessene Sonneneinstrahlung und/oder beim Über- oder Unterschreiten wenigstens einer vorbestimmten Uhrzeit durch die wenigstens eine gemessene Uhrzeit auf wenigstens einen vorbestimmten Leistungswert (P0) begrenzbar und/oder reduzierbar ist, und dass wenigstens eine Steuereinrichtung (16) vorgesehen ist, mittels welcher wenigstens ein Ausgangssignal des wenigstens einen Temperatursensors (14) und/oder des wenigstens einen Sonnenlichtsensors (18) und/oder des wenigstens einen Zeitgebers (20) in wenigstens ein Steuersignal zur Ansteuerung des wenigstens einen Beleuchtungselementes (12) umsetzbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen für Kraftfahrzeuge.
  • Steigende Funktionsdichten und zunehmend geringere Bauräume von Beleuchtungselementen sind mit ansteigenden Temperaturbelastungen innerhalb dieser Bauteile verbunden. Dies erzwingt den Einsatz von höherwertigen und damit auch kostenintensiveren Materialien. Insbesondere bei Tage, hoher Sonneneinstrahlung und -intensität und zugleich komplett eingeschalteten Funktionen bestehen Probleme der Überlastung und das Risiko der Zerstörung von Beleuchtungselementen durch überhöhte Leistungszufuhr. Besonders im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik stellt dies ein deutliches Sicherheitsrisiko dar.
  • Aus der EP 1 000 297 B1 ist ein Fahrzeug-Beleuchtungssystem bekannt, bei welchem der Lichtausgang von Lichtquellen unter Temperaturänderungen durch eine Regelung im Wesentlichen konstant gehalten wird. Eine Leistungsüberhöhung und eine dadurch bedingte Überlastung können jedoch nicht ausgeschlossen werden.
  • Weiterhin ist aus der DE 101 47 584 A1 bekannt, die Leistung an einer Fahrzeugklappe angeordneter Leuchtmittel bei geöffneter Stellung der Fahrzeugklappe zu reduzieren. Hier ist kein Mittel vorgesehen, um eine Leistungsüberhöhung durch Temperaturänderungen bei geschlossener Klappe, insbesondere während des Fahrens, zu verhindern.
  • Aus DE 44 10 583 C1 ist bekannt, bei einer Sonnenblende mit Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge die Beleuchtungsvorrichtung über einen Regler anzusteuern, der auch die Regelgrößen Temperatur und Zeit anspricht. Hierdurch ist erreichbar, dass bei ausreichendem Tageslicht die Beleuchtungsvorrichtung einer Sonnenblende nicht eingeschaltet werden kann.
  • US 4,675,777 A offenbart eine Schaltungsanordnung, mittels der die Betriebsspannung eines Beleuchtungselementes in Abhängigkeit von einer gemessenen Helligkeit des einfallenden Umgebungslichtes und in Abhängigkeit einer gemessenen Umgebungstemperatur verändert werden kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen für Kraftfahrzeuge zu schaffen, welche eine thermische Überlastung der Beleuchtungselemente und umgebender Komponenten sicher ausschließen und einen Einsatz kostengünstiger Materialien ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen und ein Verfahren mit den im Anspruch 6 genannten Merkmalen gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen für Kraftfahrzeuge zeichnet sich dadurch aus, dass die Leistung wenigstens eines Beleuchtungselementes in Abhängigkeit von wenigstens einer mittels wenigstens eines im Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Temperatursensors gemessenen Temperatur und von wenigstens einer mittels wenigstens eines im Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Sonnenlichtsensors gemessenen Sonnenlichteinstrahlung und von wenigstens einer mittels wenigstens eines Zeitgebers gemessenen Uhrzeit einstellbar ist, wobei die Leistung des wenigstens einen Beleuchtungselementes bei einem Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Temperaturwertes durch die wenigstens eine gemessene Temperatur und/oder bei einem Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Sonneneinstrahlungswertes durch die wenigstens eine gemessene Sonneneinstrahlung und/oder beim Über- oder Unterschreiten wenigstens einer vorbestimmten Uhrzeit durch die wenigstens eine gemessene Uhrzeit auf wenigstens einen vorbestimmten Leistungswert begrenzbar und/oder reduzierbar ist, und dass wenigstens eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher wenigstens ein Ausgangssignal des wenigstens einen Temperatursensors und/oder des wenigstens einen Sonnenlichtsensors und/oder des wenigstens einen Zeitgebers in wenigstens ein Steuersignal zur Ansteuerung des wenigstens einen Beleuchtungselementes umsetzbar ist. Hierdurch sind vorteilhaft entsprechende temperatur-, sonneneinstrahlungs- und zeitabhängige einzustellende Leistungsverläufe realisierbar, welche eine Überlastung des wenigstens einen Beleuchtungselementes oder umgebender Bauteile verhindern. Hierbei ist vorzugsweise eine Kennlinie zu realisieren, welche geringere Leistungen, Leistungsbegrenzungen oder Leistungsabstufungen bei steigenden Temperaturen beziehungsweise Sonneneinstrahlungen beziehungsweise in bestimmten uhrzeitlichen Bereichen vorsieht. Dies können beispielsweise einfache Schwellwertsteuerungen sein wie auch kontinuierliche Kennlinienverläufe. Ebenso kann auch eine Regelung vorgesehen sein, welche auch unter Temperaturänderungen beziehungsweise Sonneneinstrahlungsänderungen eine im Wesentlichen konstante Leistung in dem wenigstens einen Beleuchtungselement garantiert. Bei der Auslegung ist darauf zu achten, dass Grenztemperaturen der eingesetzten Materialien berücksichtigt werden, welche durch den Verlauf der Kennlinie nicht überschreitbar sind. Vorzugsweise sind Sicherheitsabstände vorzusehen. Auf diese Weise können Leistungsüberhöhungen, thermische Überlastungen und somit Beschädigungen und Zerstörungen der Bauteile des wenigstens einen Beleuchtungselementes, zugehöriger und umgebender Komponenten sicher ausgeschlossen werden. Gleichwohl wird somit der Einsatz kostengünstiger Materialien ermöglicht.
  • Auf diese Weise werden vorteilhaft eine besonders einfache Realisierbarkeit und Handhabbarkeit von temperatur-, sonneneinstrahlungs- und zeitabhängigen Leistungseinstellungen erzielt. Als einfache Ausführung können beispielsweise Transistorschaltungen, integrierte Schaltungen oder dergleichen sowie Mikroprozessoren zur Realisierung komplexer Kennlinien vorgesehen sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Temperatursensor innerhalb des wenigstens einen Beleuchtungselementes angeordnet ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass mittels des wenigstens einen Temperatursensors die wenigstens eine Temperatur an wenigstens einer höchst belasteten Stelle des wenigstens einen Beleuchtungselementes messbar ist. Hierdurch sind vorteilhaft Temperaturüberwachungen direkt an gefährdeten beziehungsweise höchst gefährdeten Komponenten möglich, wodurch eine höhere Genauigkeit von Temperaturerfassungen und somit eine höhere Sicherheit in der Leistungsbegrenzung erzielt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Temperatursensor außerhalb des wenigstens einen Beleuchtungselementes am und/oder im Kraftfahrzeug angeordnet ist. Hierdurch werden vorteilhaft Leistungseinstellungen in Abhängigkeit von Fahrzeug- und/oder Umgebungstemperaturen ermöglicht, wobei beispielsweise bei Grenzwertüberschreitungen der Temperaturen geringere Leistungen oder Leistungsbegrenzungen einzustellen sind.
  • Schließlich ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das wenigstens eine Steuersignal ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal ist. Hierdurch werden eine besonders einfache Realisierbarkeit und Handhabbarkeit von Leistungseinstellungen des wenigstens einen Beleuchtungselementes erzielt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen für Kraftfahrzeuge zeichnet sich dadurch aus, dass die Leistung wenigstens eines Beleuchtungselementes in Abhängigkeit von wenigstens einer mittels wenigstens eines im Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Temperatursensors gemessenen Temperatur und von wenigstens einer mittels wenigstens eines im Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Sonnenlichtsensors gemessenen Sonnenlichteinstrahlung und von wenigstens einer mittels wenigstens eines Zeitgebers gemessenen Uhrzeit eingestellt wird, die Leistung des wenigstens einen Beleuchtungselementes bei einem Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Temperaturwertes durch die wenigstens eine gemessene Temperatur oder bei einem Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Sonneneinstrahlungswertes durch die wenigstens eine gemessene Sonneneinstrahlung oder beim Über- oder Unterschreiten wenigstens einer vorbestimmten Uhrzeit durch die wenigstens eine gemessene Uhrzeit auf wenigstens einen vorbestimmten Leistungswert begrenzt und/oder reduziert wird, das wenigstens eine Ausgangssignal des wenigstens einen Temperatursensors und des wenigstens einen Sonnenlichtsensors und des wenigstens einen Zeitgebers in wenigstens ein Steuersignal zur Ansteuerung des wenigstens einen Beleuchtungselementes mittels wenigstens einer Steuereinrichtung umgesetzt wird. Hierdurch sind vorteilhaft entsprechende temperatur-, sonneneinstrahlungs- und zeitabhängige einzustellende Leistungsverläufe realisierbar, welche eine Überlastung des wenigstens einen Beleuchtungselementes oder umgebender Bauteile verhindern. Hierbei ist vorzugsweise eine Kennlinie zu realisieren, welche geringere Leistungen, Leistungsbegrenzungen oder Leistungsabstufungen bei steigenden Temperaturen beziehungsweise Sonneneinstrahlungen beziehungsweise in bestimmten uhrzeitlichen Bereichen vorsieht. Dies können beispielsweise einfache Schwellwertsteuerungen sein wie auch kontinuierliche Kennlinienverläufe. Ebenso kann auch eine Regelung vorgesehen sein, welche auch unter Temperatur- beziehungsweise Sonneneinstrahlungsänderungen eine im Wesentlichen konstante Leistung in dem wenigstens einen Beleuchtungselement garantiert. Bei der Auslegung ist darauf zu achten, dass Grenztemperaturen der eingesetzten Materialien berücksichtigt werden, welche durch den Verlauf der Kennlinie nicht überschreitbar sind. Vorzugsweise sind Sicherheitsabstände vorzusehen. Auf diese Weise können Leistungsüberhöhungen, thermische Überlastungen und somit Beschädigungen und Zerstörungen der Bauteile des wenigstens einen Beleuchtungselementes, zugehöriger und umgebender Komponenten sicher ausgeschlossen werden. Gleichwohl wird somit der Einsatz kostengünstiger Materialien ermöglicht.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bevorzugt vorgesehen, dass die wenigstens eine Temperatur innerhalb des wenigstens einen Beleuchtungselementes gemessen wird, wobei insbesondere bevorzugt vorgesehen ist, dass die wenigstens eine Temperatur an wenigstens einer höchst belasteten Stelle des wenigstens einen Beleuchtungselementes gemessen wird. Hierdurch sind vorteilhaft Temperaturüberwachungen direkt an gefährdeten beziehungsweise höchst gefährdeten Komponenten möglich, wodurch eine höhere Genauigkeit von Temperaturerfassungen und somit eine höhere Sicherheit in der Leistungsbegrenzung erzielt werden.
  • Weiterhin ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt vorgesehen, dass die wenigstens eine Temperatur außerhalb des wenigstens einen Beleuchtungselementes im Außenbereich und/oder im Innenbereich des Kraftfahrzeuges gemessen wird. Hierdurch werden vorteilhaft Leistungseinstellungen in Abhängigkeit von Fahrzeug- und/oder Umgebungstemperaturen ermöglicht, wobei beispielsweise bei Grenzwertüberschreitungen der Temperaturen geringere Leistungen oder Leistungsbegrenzungen einzustellen sind.
  • Schließlich ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt vorgesehen, dass das wenigstens eine Steuersignal ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal ist. Hierdurch werden eine besonders einfache Realisierbarkeit und Handhabbarkeit von Leistungseinstellungen des wenigstens einen Beleuchtungselementes erzielt.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen und
  • 2 eine Kennlinie einer Vorrichtung zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen.
  • 1 zeigt eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen 12. In einem als Hauptscheinwerfer eines Kraftfahrzeuges ausgebildeten Beleuchtungselement 12 ist ein Temperatursensor 14 in der Nähe des höchst belasteten Ortes des Beleuchtungselementes 12, in diesem Falle das Material umgebender Bauteile, angeordnet. Temperatursensor 14 und schematisch als Glühwendel dargestellte Glühlampe sind elektrisch leitend mit einer Steuereinrichtung 16 verbunden. Die Steuereinrichtung ist üblicherweise außerhalb des Hauptscheinwerfers als ein Steuergerät einer Motorsteuerung im Motorsteuergerät angeordnet und ist somit mit dem Bordnetz verbunden.
  • Denkbar ist auch eine Anordnung der Steuereinrichtung 16 als Steuergerät im Hauptscheinwerfer, deren Signale zu dem extern liegenden Motorsteuergerät übertragen werden. Abhängig von der mittels des Temperatursensors 14 gemessenen Temperatur ist die Leistung der Glühlampe mit Hilfe der Steuereinrichtung 16 einstellbar. Hierbei kann die Steuereinrichtung 16 als einfacher Transistor oder dergleichen wie auch als integrierte Schaltung oder Mikroprozessor, vorzugsweise mit wenigstens einem Leistungsteil zur Ansteuerung der Glühlampe, ausgeführt sein.
  • Eine Kennlinie der Leistungseinstellung der Vorrichtung 10 ist 2 entnehmbar. Die Steuereinrichtung 16 ist als einfacher Schwellwertschalter ausgeführt, wobei in Kennlinienabschnitt I keine Beeinflussung der Leistung P stattfindet. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Wertes ϑ0 der Temperatur ϑ wird in Kennlinienabschnitt II die Leistung P des Beleuchtungselementes 12 beziehungsweise der Glühlampe konstant auf einem maximalen Leistungswert P0 gehalten. Hierbei werden die Rechteckimpulse eines von der Steuereinrichtung 16 gelieferten und die Glühlampe versorgenden pulsweitenmodulierten (PWM) Signals entsprechend zeitlich verkürzt und/oder die Pausenzeiten verlängert. Weiterhin vorhanden ist ein Sonnenlichtsensor 18, mittels dessen die Leistung P in Abhängigkeit von der Sonnenlichteinstrahlung einstellbar ist. Die Leistungssteuerung erfolgt hierbei analog zur temperaturabhängigen Einstellung. Darüber hinaus umfasst die Steuereinrichtung 16 einen Zeitgeber 20, mit welchem eine uhrzeitabhängige Leistungseinstellung erfolgt, wobei in einem vorbestimmten zeitlichen Bereich von zu erwartenden Außentemperaturen einer bestimmten Höhe eine Reduktion beziehungsweise Begrenzung der Leistung P erfolgt.
  • Durch die erfindungsgemäßen Mittel werden somit Leistungsüberhöhungen der Bauteile des Beleuchtungselementes 12 und zugehöriger beziehungsweise umgebender Komponenten vermieden und Überlastungen sowie dadurch bedingte Beschädigungen oder Zerstörungen der Bauteile beziehungsweise Komponenten sicher ausgeschlossen. Durch diese Überwachung der Leistung P ist insbesondere der Einsatz kostengünstiger Materialien möglich.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung zur Leistungssteuerung
    12
    Beleuchtungselement
    14
    Temperatursensor
    16
    Steuereinrichtung
    18
    Sonnenlichtsensor
    20
    Zeitgeber
    P
    Leistung
    P0
    Maximalleistung
    ϑ
    Temperatur
    ϑ0
    Temperaturschwellwert
    I, II
    Kennlinienabschnitte

Claims (10)

  1. Vorrichtung (10) zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen (12) eines Hauptscheinwerfers für Kraftfahrzeuge, wobei die Leistung (P) wenigstens eines Beleuchtungselementes (12) in Abhängigkeit von wenigstens einer mittels wenigstens eines im Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Temperatursensors (14) gemessenen Temperatur (ϑ) und von wenigstens einer mittels wenigstens eines im Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Sonnenlichtsensors (18) gemessenen Sonnenlichteinstrahlung und von wenigstens einer mittels wenigstens eines Zeitgebers (20) gemessenen Uhrzeit einstellbar ist, wobei die Leistung (P) des wenigstens einen Beleuchtungselementes (12) bei einem Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Temperaturwertes (ϑ0) durch die wenigstens eine gemessene Temperatur (ϑ) und/oder bei einem Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Sonneneinstrahlungswertes durch die wenigstens eine gemessene Sonneneinstrahlung und/oder beim Über- oder Unterschreiten wenigstens einer vorbestimmten Uhrzeit durch die wenigstens eine gemessene Uhrzeit auf wenigstens einen vorbestimmten Leistungswert (P0) begrenzbar und/oder reduzierbar ist, und dass wenigstens eine Steuereinrichtung (16) vorgesehen ist, mittels welcher wenigstens ein Ausgangssignal des wenigstens einen Temperatursensors (14) und/oder des wenigstens einen Sonnenlichtsensors (18) und/oder des wenigstens einen Zeitgebers (20) in wenigstens ein Steuersignal zur Ansteuerung des wenigstens einen Beleuchtungselementes (12) umsetzbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Temperatursensor (14) innerhalb des wenigstens einen Beleuchtungselementes (12) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des wenigstens einen Temperatursensors (14) die wenigstens eine Temperatur (ϑ) an wenigstens einer höchst belasteten Stelle des wenigstens einen Beleuchtungselementes (12) messbar ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Temperatursensor (14) außerhalb des wenigstens einen Beleuchtungselementes (12) am und/oder im Kraftfahrzeug angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Steuersignal ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal ist.
  6. Verfahren zur Leistungssteuerung von Beleuchtungselementen (12) eines Hauptscheinwerfers für Kraftfahrzeuge, wobei die Leistung wenigstens eines Beleuchtungselementes (12) in Abhängigkeit von wenigstens einer mittels wenigstens eines im Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Temperatursensors (14) gemessenen Temperatur (ϑ) und von wenigstens einer mittels wenigstens eines im Bereich des Kraftfahrzeuges angeordneten Sonnenlichtsensors (18) gemessenen Sonnenlichteinstrahlung und von wenigstens einer mittels wenigstens eines Zeitgebers (20) gemessenen Uhrzeit eingestellt wird, die Leistung (P) des wenigstens einen Beleuchtungselementes bei einem Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Temperaturwertes (ϑ0) durch die wenigstens eine gemessene Temperatur (ϑ) oder bei einem Überschreiten wenigstens eines vorbestimmten Sonneneinstrahlungswertes durch die wenigstens eine gemessene Sonneneinstrahlung oder beim Über- oder Unterschreiten wenigstens einer vorbestimmten Uhrzeit durch die wenigstens eine gemessene Uhrzeit auf wenigstens einen vorbestimmten Leistungswert (P0) begrenzt und/oder reduziert wird, das wenigstens eine Ausgangssignal des wenigstens einen Temperatursensors (14) und des wenigstens einen Sonnenlichtsensors (18) und des wenigstens einen Zeitgebers (20) in wenigstens ein Steuersignal zur Ansteuerung des wenigstens einen Beleuchtungselementes (12) mittels wenigstens einer Steuereinrichtung (16) umgesetzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Temperatur innerhalb des wenigstens einen Beleuchtungselementes (12) gemessen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Temperatur an wenigstens einer höchst belasteten Stelle des wenigstens einen Beleuchtungselementes (12) gemessen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Temperatur außerhalb des wenigstens einen Beleuchtungselementes (12) im Außenbereich und/oder im Innenbereich des Kraftfahrzeuges gemessen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Steuersignal ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal ist.
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