DE19740928A1

DE19740928A1 - Automatischer Schalter

Info

Publication number: DE19740928A1
Application number: DE19740928A
Authority: DE
Inventors: Thomas Meierl; Herbert Mikschl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1998-05-28

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter und ein Verfahren zum automatischen Schalten einer Vorrichtung, ins besondere einen Schalter und ein Verfahren zum automatischen Schalten der Außenbeleuchtung eines Kraftfahrzeuges.

Automatische Schalter zum Schalten einer Lichtquelle, insbe sondere zum Schalten der Außenbeleuchtung von Kraftfahrzeu gen sind bekannt. Gerade bei der Verwendung von automati schen Lichtschaltern in Kraftfahrzeugen wird dem Fahrer bei stark schwankenden Umgebungslichtverhältnissen (z. B. beim Durchfahren von Tunnels) das ständige und lästige Ein- und Ausschalten der Außenbeleuchtung von einem automatischen Lichtschalter abgenommen. Eine solche Vorrichtung zur Betä tigung der Außenbeleuchtung eines Kraftfahrzeuges ist z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 92 11 597 bekannt. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch einen als Dämmerungs schalter ausgebildeten Lichtsensor aus, der über ein Schalt relais bei einer bestimmten Verringerung der das Fahrzeug umgebenden Helligkeit die Beleuchtung des Fahrzeugs ein schaltet und bei einer bestimmten Mindesthelligkeit wieder ausschaltet.

Die DE 39 27 878 offenbart ein Warngerät für Kraftfahrzeuge mit wenigstens einem photoelektrischen Lichtsensor und einer Schaltung, die bei geringer Helligkeit und ausgeschaltetem Fahrlicht eine Warneinrichtung aktiviert, wobei die An sprechschwelle des photoelektrischen Lichtsensors im sicht baren Spektralbereich und den unmittelbar daran anschließen den Spektralbereichen für Licht größerer Wellenlänge niedri ger ist als für Licht geringerer Wellenlänge. Dieses Warnge rät zeichnet sich dadurch aus, daß, bezogen auf die Empfind lichkeit in einem ersten Bereich von Wellenlängen von unge fähr 400 bis 500 nm, die Empfindlichkeit in einem zweiten Bereich von ungefähr 500 bis 600 nm das 1,5-fache bis 1,8-fache beträgt und in einem dritten Bereich von ungefähr 650 bis 800 nm das 3-fache bis 4-fache beträgt.

Bekannte automatische Schalter schalten also die Lichtquelle in Abhängigkeit von der die Lichtquelle umgebenden Hellig keit bei Unter- bzw. Überschreitung einer bestimmten Grenz helligkeit lediglich ein bzw. wieder aus. Es wird ein Wech sel zwischen Helligkeit und Dunkelheit erkannt, wie es z. B. beim Ein- oder Ausfahren in oder aus einem Tunnel auftritt. Veränderungen der Tageslichtverhältnisse, die zwischen einem bloßen Hell-Dunkelübergang liegen, z. B. bei Nebel oder Re gen, können von den bekannten automatischen Lichtschaltern jedoch nicht erkannt werden. Vertraut jedoch der Fahrer auf das automatische Einschalten des Lichtes, kann dies zu er heblichen Sicherheitsrisiken führen.

Dieselben Überlegungen lassen sich beispielsweise auch auf die automatische Steuerung der Straßenbeleuchtung übertra gen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schalter und ein Verfahren zum automatischen Schalten einer beliebigen Vorrichtung wie etwa einer Lichtquelle bereit zustellen, so daß die Vorrichtung/Lichtquelle besser ent sprechend den menschlichen Bedürfnissen geschaltet wird. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, eine Einrichtung vorzusehen, die die Vorichtung/Lichtquelle in Abhängigkeit von der Farbtemperatur, die dem auf die Ein richtung einfallenden Licht entspricht, schaltet.

Um eine Lichtquelle in Abhängigkeit von der spektralen Zu sammensetzung des Umgebungslichtes schalten zu können, wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise auf die Farb temperatur zurückgegriffen, die als Hilfsgröße zur Benennung von Farbmischungen dient. Die Farbtemperatur beschreibt die Farbe bzw. die spektrale Zusammensetzung des Umgebungslich tes.

In einer bevorzugten Ausgestaltung kann nach dem erfindungs gemäßen Schalter bzw. Verfahren das Schalten der Lichtquelle in Abhängigkeit von Über- oder Unterschreiten eines oder mehrerer Schwellwerte (z. B. der Farbtemperatur oder bestimm ter spektraler Bereiche) oder mittels einer Zuordnungsta belle geschehen. Eine entsprechende Einrichtung zum Verglei chen der entsprechenden Werte kann vorgesehen sein.

Folgende Tabelle nennt beispielhaft einige Farbtemperatur werte und Lichtverhältnisse, die diesen Farbtemperaturwerten entsprechen:

Farbtemperatur
Entsprechende Lichtverhältnisse
2000 K	Glühlampen bis 1000 Watt
5000 K	Durchschnittliches Tageslicht
6000 K	Heller Sonnenschein bei blauem Himmel in Richtung der Sonne
7000 K	Leicht bewölkter Himmel
8000 K	Diesiger Himmel
9000 K	Abendnebel
10000 K	Dicht bewölkter Himmel

Hier ist zu erkennen, daß beispielsweise bei blauem Himmel in der Richtung der Sonne gemessen die Farbtemperatur des Lichtes niedriger ist, als beispielsweise bei bedecktem Him mel, oder blauem Himmel entgegengesetzt der Sonne. Bei zu nehmendem Blauanteil steigt die Farbtemperatur.

Wird eine Lichtquelle in Abhängigkeit von der Farbtemperatur des Umgebungslichtes geschaltet, kann nicht nur zwischen Tag und Nacht unterschieden, sondern auch bei schlechten Sicht verhältnissen, z. B. bei Nebel oder Regen, tagsüber ein auto matisches Einschalten der Lichtquelle bewirkt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Einrichtung zum Schalten mindestens zwei Sensoren, wie etwa Photoele mente auf, die entsprechend der einfallenden Lichtleistung je Flächeneinheit, also der Bestrahlungsstärke bzw. der Be leuchtungsstärke, ein Signal ausgeben. Mögliche Sensoren sind Sensoren zum Bestimmen der Intensität des einfallenden Lichts, Sensoren zum Bestimmen eines Anteils einer Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs des einfallenden Lichts und/oder Sensoren zum Bestimmen eines Anteils einer Strah lung eines zweiten Wellenlängenbereichs des einfallen-den Lichts. Beispielsweise kann ein Sensor zur Bestimmung des Anteils einer kurzwelligen Strahlung, wie etwa blauem Licht, und ein Sensor zur Bestimmung des Anteils einer langwelligen Strahlung, wie etwa rotem Licht, vorgesehen sein. Die Schalteinrichtung kann eine Kombination aus mindestens zwei dieser Meßsensoren aufweisen (z. B. Tageslichtsensor + Sensor für kurzwelliges Licht), es ist jedoch auch möglich, mehrere Sensoren zu kombinieren, wie etwa Tageslichtsensor/Sensor für kurzwelliges Licht/Sensor für langwelliges Licht.

Weiterhin ist es möglich, mehrere Sensorpaare oder Sensor tripel bereitzustellen. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen automatischen Lichtschalters in einem Kraftfahrzeug ist es somit möglich, sowohl im Frontbereich als auch im Heckbe reich des Fahrzeugs ein Sensorpaar oder -tripel vorzusehen und die erhaltenen Meßergebnisse gemeinsam auszuwerten. Dies ist dann von Vorteil, wenn beispielsweise aufgrund einer tiefstehenden Sonne im Frontbereich ein Vielfaches der im Heckbereich auftreffenden Lichtleistung gemessen wird.

Als Sensoren zur Bestimmung des kurzwelligen oder langwelli gen Anteils des einfallenden Lichtes bzw. des Blau- oder Rotanteils können die gleichen Sensoren wie zur Bestimmung der gesamten Intensität des Tageslichtes verwendet werden, wobei diese dann jedoch abhängig vom gewünschten Frequenz band mit geeigneten Filtern versehen sind.

Es können sowohl Einfeldsensoren als auch Mehrfeldsensoren z. B. mit gleichen oder verschiedenen Meßwinkeln verwendet werden.

Mittels der bereitgestellten Sensoren wird in dem erfin dungsgemäßen Schalter die spektrale Zusammensetzung des ein fallenden Lichtes bestimmt, beispielsweise über das Ver hältnis "Anteil an rotem Licht" zu "Anteil an blauem Licht". Den unterschiedlichen spektralen Zusammensetzungen des Umge bungslichtes sind entsprechende Farbtemperaturwerte zugeord net, anhand derer mittels des erfindungsgemäßen Schalters nicht nur zwischen "Hell" und "Dunkel" unterschieden werden kann, sondern auch Lichtverhältnisse, wie Nebel und Regen erkannt werden können, bei denen bekannte automatische Lichtschalter wegen der nach wie vor vorliegenden Helligkeit nicht ansprechen würden. In einer bevorzugten Ausführungs form wird bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung der bestimmte Farbtemperaturwert mit mindestens einem Schwell wert (z. B. 7000 K) verglichen und gegebenenfalls ein Schal ten der Lichtquelle veranlaßt.

Nebel zeichnet sich in der Regel durch sehr diffuse Strah lung aus und die Lichtverhältnisse sind wenig schwankend bzw. relativ konstant. Abhängig von der Tageszeit und der Dichte des Nebels erscheint dieser unterschiedlich grau. Wird die ermittelte Tageslicht-Beleuchtungsstärke mit der ermittelten Farbtemperatur geeignet in Beziehung gesetzt, kann auf die unterschiedlichen Graustufen geschlossen werden und somit auf Nebel. Für die Realisierung der Erfindung be deutet dies, daß für diesen Fall ein Schwellwert zum Ein schalten des Lichts beispielsweise bei einer Farbtemperatur von ca. 7000 K und einer Beleuchtungsstärke von ca. 6000 lx gesetzt werden kann. Auf diese Weise kann z. B. eine Tabelle mit Schwellwerten zum Schalten der Lichtquelle erstellt wer den.

In einer bevorzugten Ausführungsform schaltet der erfin dungsgemäße Schalter abhängig vom Quotienten "Anteil der langwelligen Strahlung" zu "Anteil der kurzwelligen Strah lung" und/oder der Differenz des Anteils der langwelligen Strahlung und des Anteils der kurzwelligen Strahlung. Die entsprechenden Quotienten und/oder Differenzen deuten auf die Umgebungslichtverhältnisse hin und bewirken gegebenen falls einen Schaltvorgang. Dabei kann das Schalten vom Über- bzw. Unterschreiten geeigneter Schwellwerte abhängig sein, die Verarbeitung der Meßdaten mittels Fuzzy-Logik ist jedoch ebenfalls denkbar.

Grundsätzlich sind folgende Abhängigkeiten denkbar. Wird vom Tageslichtsensor der Umgebungslichtzustand "hell" angezeigt, befindet sich der Schalter in der AUS-Stellung. Dementspre chend schaltet der Schalter bei Dunkelheit ein. Wenn die Differenz zwischen langwelliger und kurzwelliger Strahlung, also zwischen Rot- und Blauanteil des Umgebungslichtes den Lichtverhältnissen "Nebel/stark bedeckt" oder "Hochnebel" entspricht und zugleich mittels des Quotienten Rotan teil/Blauanteil auf Nebel/bedeckten Himmel geschlossen wer den kann und ferner der Tageslichtsensor "Dämmerung" an zeigt, schaltet der Schalter ein. Erkennt der Tageslichtsen sor normale Lichtverhältnisse und deutet die Differenz Rot anteil-Blauanteil auf Nebel/bedeckten Himmel oder deutet der Quotient Rotanteil/Blauanteil auf Nebel/bedeckten Himmel hin, schaltet der Schalter ebenfalls ein. Bei normalen Ta geslichtverhältnissen (Tageslichtsensor "hell") und einer Differenz Rotanteil/Blauanteil, die nicht auf Nebel/bedeck ten Himmel hindeutet und einem Quotienten Rotanteil/Blauan teil, der nicht auf Nebel/bedeckten Himmel hindeutet, schal tet der Schalter aus.

Mit anderen Worten, grundsätzlich wird der Schaltzustand des Schalters von der Messung der absoluten Helligkeit bzw. Intensität bestimmt. Schwierige Lichtverhältnisse zwischen extremer Helligkeit und absoluter Dunkelheit werden mittels des angesprochenen Quotienten und/oder der Differenz er kannt. Beispielsweise stehen bei bedecktem Wetter der Rot- und Blauanteil des Umgebungslichtes in einem bestimmten Ver hältnis zueinander. Bei Bewölkung oder Nebel ist der Feuch tigkeitsgehalt der Luft größer, so daß der Blauanteil des Umgebungslichtes sinkt. Das heißt, je kleiner bei dem in der bevorzugten Ausführungsform verwendete Verstärkungsfaktoren für Rot- und Blauanteil (vgl. Fig. 2) die Differenz zwischen Rot- und Blauanteil ist, desto nebliger ist die Umgebung bei einer bestimmten absoluten Helligkeit. (In der Regel ist der gemessene Blauanteil größer als der gemessene Rotanteil). Mittels des Tageslichtsensores und der gemessenen absoluten Helligkeit wird zwischen den Lichtverhältnissen "Dunkel heit", "Dämmerung", "normal" und "hell" bzw. dazwischenlie genden Verhältnissen unterschieden.

Im folgenden soll die Funktionsweise beispielhaft für die Verwendung eines Sensortripels "Tageslicht/Blaues Licht/Ro tes Licht" erläutert werden. Bei normalen Tageslichtverhält nissen (z. B. Blauer Himmel) würde der Tageslichtsensor den Zustand "Tag" ermitteln. Von den gemessenen Anteilen an rotem und blauem Licht kann auf die spektrale Zusammenset zung bzw. die Farbtemperatur des Lichtes bei blauem Himmel geschlossen werden. Zöge nun Nebel auf, würde der Tages lichtsensor alleine betrachtet kein Einschalten des Lichtes bewirken, da wegen der vorherrschenden Helligkeit bei Nebel nach wie vor "Tag" angezeigt werden würde. Jedoch haben sich bei Nebel die Rot- und Blauanteile im Vergleich zum blauen Himmel verändert und diese neue spektrale Zusammensetzung bzw. Farbtemperatur führt nun (beispielsweise über einen Vergleich mit einem oder mehreren Schwellwerten) dazu, daß die Lichtquelle trotzdem eingeschaltet wird.

Ferner bevorzugt ist die Bereitstellung eines Feuchtesensors zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit. Außerdem kann das Schalten der Lichtquelle mittels einer Verzögerungsein richtung erfolgen. Dadurch lassen sich kurze Schwankungen der Lichtverhältnisse, wie z. B. beim Durchfahren einer Al lee, ausgleichen. Weiter ist es bevorzugt, vor dem Schalten der Lichtquelle ein akustisches und/oder optisches Warnsig nal auszugeben. Auch eine Einrichtung zum Durchführen eines Selbsttests der Schaltvorrichtung kann vorgesehen sein. Be vorzugt ist auch die zusätzliche Möglichkeit der manuellen Betätigung der Lichtquelle.

In einer weiteren Ausführungsform weist der erfindungsgemäße automatische Lichtschalter eine Einrichtung auf, die einer seits die gesamte Intensität des einfallenden Lichtes be stimmt und andererseits die Intensität nur eines bestimmten Wellenlängenbereiches ermittelt und über einen Vergleich dieser beiden Meßwerte die Lichtquelle schaltet. Dazu kann die Einrichtung aus unterschiedlichen Sensoren bestehen.

Nachfolgend soll die Funktionsweise beispielhaft für einen Sensor zum Bestimmen der Intensität des einfallenden Lichts und einen Sensor zum Bestimmen eines sichtbaren roten Be standteils des Lichts beschrieben werden.

Bei gutem Wetter und hellen Lichtverhältnissen würde der In tensitätssensor ausreichend Licht über einem geeignet ge wählten Schwellwert ermitteln, um das Einschalten der Licht quelle nicht erforderlich zu machen. Der Rotsensor würde einen bestimmten Anteil an rotem Licht ermitteln, der über einem zweiten geeignet gewählten Schwellwert liegt.

Beim Aufzug von Nebel oder Regen würde jedoch dann die Lichtquelle eingeschaltet, obgleich der Intensitätssensor gegebenenfalls kein ausreichendes Abfallen des Lichts unter den gewählten Schwellwert ermitteln würde, der Rotsensor hingegen hat einen Abfall des roten Lichts unter den zweiten Schwellwert ermittelt und das Einschalten der Lichtquelle veranlaßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum automatischen Schalten einer Vorrichtung wie etwa einer Lichtquelle zeichnet sich dadurch aus, daß die spektrale Zusammensetzung des Lichtes einer Umgebung bestimmt wird, ein Farbtemperaturwert ermit telt wird, der der spektralen Zusammensetzung des Umgebungs lichtes entspricht und die Lichtquelle in Abhängigkeit von dem ermittelten Farbtemperaturwert geschaltet wird. Wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise zum Schalten einer Lichtquelle innerhalb eines Gebäudes, wie etwa einer Monta gehalle verwendet, so kann bezüglich der Erfassung des Umge bungslichtes auf die Lichtverhältnisse innerhalb des Gebäu des und/oder außerhalb zurückgegriffen werden.

Es ist bevorzugt, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Kombination aus zwei der folgenden drei Messungen vorzuneh men:

- Messung der Intensität des einfallenden Lichtes,
- Messung eines Anteils einer Strahlung eines ersten Wellen längenbereichs des einfallenden Lichts und
- Messung eines Anteils einer Strahlung eines zweiten Wel lenlängenbereichs des einfallenden Lichts.

Wie schon bei obiger Vorrichtung kann hier der Anteil an kurzwelliger bzw. langwelliger Strahlung, insbesondere der Anteil an blauem bzw. rotem Licht gemessen werden. Es ist bevorzugt, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anhand der gemessenen Werte die spektrale Zusammensetzung des ein fallenden Lichtes zu bestimmen, um anhand dieser auf die entsprechende Farbtemperatur zu schließen.

Der erfindungsgemäße Schalter und das erfindungsgemäße Ver fahren können nicht nur in einem Kraftfahrzeug verwendet, sondern auch bei Beleuchtungen in oder an Gebäuden (z. B. Wohnhäuser) oder bei Außenbeleuchtungen (z. B. Straßenbe leuchtung) eingesetzt werden. Auch Warngeräte können damit geschaltet werden.

Der Meßbereich kann auf einen bestimmten Winkelbereich be schränkt sein, beispielsweise 15°. Weiterhin besteht die Möglichkeit, aus verschiedenen Winkelbereichen zu wählen.

Bevorzugt ist auch die Verwendung einer Kontrastmessung. Da bei werden die Unterschiede zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Punkt erfaßt und abhängig von einer Annäherung dieser Werte und gegebenenfalls einem Überschreiten von ent sprechenden Schwellwerten der Schalter geschaltet. Dabei können ein Matrixsensor oder aber zwei separate Sensoren verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Übersichtsschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung zum automatischen Schalten einer Lichtquelle;

Fig. 2 ein weiteres Übersichtsschaltbild einer erfindungs gemäßen Ausführungsform;

Fig. 3 eine Spannungsaufbereitungsschaltung;

Fig. 4 eine Anpaßschaltung einer erfindungsgemäßen Vorrich tung;

Fig. 5 die Verwendung eines Mikrokontrollers in der erfin dungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 6 einen Ablaufplan für die erfindungsgemäße Vorrich tung;

Fig. 7 einen Ablaufplan bezüglich der Auswertung der gemes senen Lichtwerte;

Fig. 8 einen Ablaufplan bezüglich des Spannungseinschalt vorganges;

Fig. 9 einen Ablaufplan bezüglich der Initialisierung eines CAN-Busses,

Fig. 10 einen Ablaufplan bezüglich des "Bereit"-Zustands der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 11 einen Ablaufplan bezüglich des "Bereit für Licht"-Zu standes der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 12 einen Ablaufplan bezüglich des "Licht An"-Zustandes der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 13 einen Ablaufplan bezüglich des Lichtausschaltvorgan ges der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 14 die Ergebnisse einer Testfahrt bei Nebel;

Fig. 15 die Ergebnisse einer Testfahrt bei geringer Beleuchtungsstärke;

Fig. 16 die Ergebnisse einer Testfahrt bei blauem Himmel;

Fig. 17 die Ergebnisse einer weiteren Testfahrt; und

Fig. 18 die prinzipielle Einteilung des Umgebungslichtes in verschiedene Lichtverhältnisse abhängig von der Intensität.

Wie anhand der Fig. 1 bis 18 zu erkennen ist, kann der erfindungsgemäße Schalter mit einer digitalen Auswerteschal tung betrieben werden. Dazu können Analog/Digitalwandler di rekt an den Sensoren vorgesehen sein. Die von den Sensoren d gelieferten digitalen Meßdaten können über einen CAN-Bus an einen Mikroprozessor c zur Auswertung weitergeleitet werden. Die Meßdaten können dort unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate und unter Anwendung von Fuzzy-Logik wei terverarbeitet werden. Somit ist eine Prognose bzw. Trend analyse aus den Meßdaten möglich. Über eine geeignete Anpaß schaltung b und mittels einer Spannungs-Aufbereitung a wer den die jeweiligen Lichtsensoren sowie der Mikrokontroller zur Auswertung mit Spannung versorgt. Fig. 1 zeigt den prin zipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Schalters mit den Elementen Spannungsaufbereitung a, Anpaßschaltung b, Mikro kontroller c und Lichtsensoren d sowie den entsprechenden elektrischen Verbindungen.

Die Verwendung der Lichtsensoren ist in Fig. 2 detaillierter gezeigt. Als Sensoren können beispielsweise Germaniumsenso ren oder Siliziumsensoren (z. B. ein Sensor der Fa. Siemens mit der Bezeichnung BPW21) verwendet werden, wobei der Ein satz von Siliziumsensoren bevorzugt ist, da diese im Wellen längenbereich des menschlichen Auges eine höhere Empfind lichkeit aufweisen. Ferner können als Sensoren Photodioden mit Blau- bzw. Rotfilter vom Typ LCE 4,8 B bzw. LCE 4,8 R der Fa. Laser Components verwendet werden. Bevorzugt ist die Verstärkung des Signals des "blauen" Sensors um den Faktor 5 größer, als die des "roten" Sensors.

Fig. 3 zeigt beispielhaft eine Spannungsaufbereitungsschal tung, während Fig. 4 eine mögliche Realisierung einer Anpaß schaltung darstellt. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, weist die Spannungsversorgung einen Verpolschutz e, einen Überspan nungsschutz f sowie eine Sicherung g auf. In der Spannungs aufbereitungsschaltung wird aus der vom Kraftfahrzeug be reitgestellten 12 Volt-Spannung eine 5 Volt-Spannung zur Versorgung der elektronischen Schaltung erzeugt. Zum Schutz gegen Störspannungen aus dem Kraftfahrzeug-Spannungsnetz sind oben erwähnte Schutzeinrichtungen vorgesehen. Die An paßschaltung nach Fig. 4 ist vorgesehen, um die Ein- und Ausgänge des automatischen Schalters an die Versor gungsspannung des Kraftfahrzeuges anzupassen. Dabei kann der Schalter beispielsweise mittels Leistungs- und/oder Halblei terrelais i realisiert werden, wobei die Ansteuerung der Leistungsrelais über die Ausgänge des digitalen Schaltwerkes erfolgt. Die entsprechenden Eingänge werden mittels Opto koppler h in das digitale Schaltwerk eingespeist.

Es ist bevorzugt, daß das automatische Einschalten der Lichtquelle erst dann möglich ist, nachdem der Motor gestar tet wurde, besonders bevorzugt ist hierzu eine zusätzliche Verzögerungseinrichtung vorgesehen.

Die Verbindung der einzelnen Elemente untereinander über einen Feldbus bietet die Möglichkeit, den erfindungsgemäßen automatischen Lichtschalter in die moderne Fahrzeugelektro nik zu integrieren. Bei Verwendung von normalen Kabelausgän gen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung allerdings auch bei Gebrauchtfahrzeugen nachgerüstet werden. Weiterhin wäre möglich, den erfindungsgemäßen automatischen Lichtschalter mit einem eventuell vorhandenen Navigations- bzw. Wettersa tellitensystem zu verbinden, um so über ein entsprechendes Frühwarnsignal ein rechtzeitiges Einschalten der Lichtanlage zu bewirken.

Fig. 6 bis 13 zeigen in Form von Logikablaufplänen die Funktionsweise des erfindungsgemäßen automatischen Licht schalters beginnend vom Starten des Fahrzeugs über die ver schiedenen möglichen Zustände und Lichteinschalt- bzw. Lichtausschaltvorgänge.

Fig. 14 zeigt das Ergebnis einer Testfahrt bei Nebel mit Sichtweiten von ca. 20 bis 30 m. Die Beleuchtungsstärke liegt hier bei etwa 5000 bis 6000 lx. Es ist zu erkennen, daß der Quotient Rotanteil/Blauanteil bei der hier verwende ten Verstärkung für jeden Sensor ungefähr bei 1 liegt, wäh rend die Differenz etwa 0 beträgt. Bei einem Quotienten im Bereich von 0,8 bis 1,2, insbesondere von 0,9 bis 1,1 und einer Differenz von etwa 0 kann auf Nebel geschlossen wer den. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß die Verstär kung des Blauanteils um den Faktor 5 größer ist als die des Rotanteils. Dies gilt entsprechend für Fig. 15 bis 17. Abhängig von der gewählten Verstärkung nehmen somit auch die Quotienten bzw. Differenzen andere Werte an.

Bei der in Fig. 15 dargestellten Testfahrt erfolgt das Ein schalten unabhängig vom Quotienten bzw. der Differenz von Rotanteil/Blauanteil, da aufgrund der niedrigen Beleuch tungsstärke von ca. 500 lx die Einschaltung der Lichtquelle wegen Dunkelheit erfolgt. Wird vom Tageslichtsensor eine derartig niedrige Beleuchtungsstärke gemessen, ist das Licht unabhängig von anderen Meßwerten anzuschalten.

Fig. 16 zeigt die Meßwerte der Sensoren einer Testfahrt an einem klaren Tag bei blauem Himmel. Im Bereich 10 : 30 : 30 bis 10 : 30 : 58 lag die Beleuchtungsstärke bei ca. 2500 lx und es herrschte keine direkte Sonneneinstrahlung. Der Quotient Rotanteil/Blauanteil liegt hier bei ca. 0,4 bei zugleich ho her Differenz von Rotanteil-Blauanteil. Im Bereich 10 : 30 : 58 bis 10 : 31 : 38 lag direkte Sonneneinstrahlung unterbrochen durch Schatten von Häusern und Bäumen vor. Ein Einschalten erfolgt hier aufgrund der hohen Grundhelligkeit sowie den großen Helligkeitsschwankungen nicht. Obwohl hier der Quoti ent Rotanteil/Blauanteil ebenfalls in weiten Bereichen bei annähernd 1 liegt, wird durch den erfindungsgemäßen Schalter nicht auf Nebel geschlossen, denn dies kann aufgrund des ho hen Niveaus sowohl des Rotanteils, als auch des Blauanteils ausgeschlossen werden. Die gemessenen Rot- und Blauanteile übersteigen die Meßwerte bei Nebel bei weitem.

Fig. 17 zeigt im Bereich 0 : 00 : 01 bis 0 : 00 : 33 das Ergebnis einer Testfahrt mit Fahrtrichtung Norden (Sonne im Rücken), Der Quotient befindet sich bei diesen Lichtverhältnissen zwischen 0,1 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,3.

Fig. 18 veranschaulicht eine Fensterung der gemessenen In tensität, um verschiedene Umgebungslichtverhältnisse zu be stimmen. Hierbei stehen die Bezugszeichen 181 bis 184 für die Lichtverhältnisse "dunkel", "Dämmerung", "normal" und "hell". Um entsprechend schnelle Ansprechzeiten des Schal ters zu erreichen, kann die jeweilige Fenstergröße bzw. -breite entsprechend gewählt werden. Dabei bestimmt die Breite eines jeden Fensters die Zahl der Stützstellen für die Berechnung eines Polynoms n-ten Grades bei der Auswer tung nach der Methode der kleinsten Quadrate. Je mehr Stütz stellen für die Polynomberechnung berücksichtigt werden, desto höher ist der Rechenaufwand und desto größer ist somit auch die Ansprechzeit des Schalters. Mittels des berechneten Polynoms ist eine Trendanalyse bzw. Prognose möglich.

Der erfindungsgemäße automatische Schalter weist verschie dene Vorteile auf. Zum einen kann die jeweils gesteuerte Vorrichtung bzw. Lichtquelle, wie etwa Kraftfahrzeugbeleuch tung, Straßenbeleuchtung, Gebäudebeleuchtung oder Warngerät besser entsprechend den menschlichen Bedürfnissen geschaltet werden, d. h. die Lichtquelle kann in Abhängigkeit von den verschiedensten Umgebungslichtbedingungen ein- und wieder ausgeschaltet werden. Zum anderen kann im Falle der Verwen dung des erfindungsgemäßen Schalters oder des Verfahrens für die Steuerung der Kraftfahrzeugbeleuchtung oder der Straßen beleuchtung eine erhebliche Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr erzielt werden, da mögliche Fehleinschätzun gen oder Vergeßlichkeit eines Kraftfahrzeuglenkers unterbun den werden. Beispielsweise kann im Fahrzeug eine Anzeige vorgesehen sein, die dem Fahrer anzeigt, daß das Nebellicht eingeschaltet werden müßte, da Nebel erkannt wurde. Die Ent scheidung kann in diesem Fall dem Fahrer überlassen werden, da ein automatisches Einschalten z. B. in Ortschaften nicht immer erwünscht ist.

Claims

1. Schalter mit einer Einrichtung, die in Abhängigkeit von der Farbtemperatur, die dem auf die Einrichtung ein fallenden Licht entspricht, schaltet.

2. Schalter nach Anspruch 1, wobei die Schalteinrichtung mindestens zwei der folgenden Sensoren aufweist:

(a) ein Sensor zum Bestimmen der Intensität des ein fallenden Lichts;
(b) ein Sensor zum Bestimmen eines Anteils einer Strah lung eines ersten Wellenlängenbereichs des ein fallenden Lichts;
(c) ein Sensor zum Bestimmen eines Anteils einer Strah lung eines zweiten Wellenlängenbereichs des ein fallenden Lichts.

3. Schalter nach Anspruch 2, wobei der Sensor b) einen An teil einer kurzwelligen Strahlung bestimmt.

4. Schalter nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Sensor c) einen Anteil einer langwelligen Strahlung bestimmt.

5. Schalter nach Anspruch 4, wobei die Schalteinrichtung abhängig vom Quotienten "Anteil der langwelligen Strah lung" zu "Anteil der kurzwelligen Strahlung" und/oder der Differenz des Anteils der langwelligen Strahlung und des Anteils der kurzwelligen Strahlung schaltet.

6. Schalter nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei der Sensor zum Bestimmen eines Anteils einer kurzwelligen Strahlung den Anteil des blauen Lichts bestimmt.

7. Schalter nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei der Sensor zum Bestimmen eines Anteils einer langwelligen Strahlung den Anteil des roten Lichts bestimmt.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei min destens einer der Sensoren ein Einfeldsensor ist.

9. Schalter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei min destens einer der Sensoren ein Mehrfeldsensor ist.

10. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Schalteinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen der spektralen Zusammensetzung des einfallenden Lichtes auf weist.

11. Schalter nach Anspruch 10, wobei die Schalteinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen einer der spektralen Zu sammensetzung des einfallenden Lichtes entsprechenden Farbtemperatur aufweist.

12. Schalter nach Anspruch 11, wobei die Schalteinrichtung eine Einrichtung zum Ausgeben eines Steuersignals zum Schalten aufweist, wobei das Steuersignal in Abhängig keit von der bestimmten Farbtemperatur ausgegeben wird.

13. Schalter nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Schalt einrichtung eine Einrichtung zum Vergleichen der be stimmten Farbtemperatur mit mindestens einem Schwellwert aufweist.

14. Schalter nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei die Schalteinrichtung abhängig von Schwellwerten des Quoti enten und/oder der Differenz schaltet.

15. Schalter mit
einer Einrichtung zum Bestimmen der Intensität des ge samten Wellenlängenbereiches und zum Bestimmen der In tensität eines bestimmten Wellenlängenbereiches des ein fallenden Lichtes und mit
einer Einrichtung zum Vergleichen der gesamten Intensi tät mit der Intensität des bestimmten Wellenlängenberei ches.

16. Schalter nach Anspruch 15, wobei die Bestimmungsein richtung einen Sensor zur Messung der gesamten Intensi tät des einfallenden Lichtes und einen Sensor zur Mes sung der Intensität in einem bestimmten Wellenlängenbe reich des einfallenden Lichtes aufweist.

17. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei ferner ein Feuchtesensor vorgesehen ist.

18. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei eine Einrichtung zum Verzögern des Schaltvorganges vorgesehen ist.

19. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei ferner eine Einrichtung zum Durchführen eines Selbsttests der Schalter vorgesehen ist.

20. Schalter nach einem der Ansprüche 2 bis 19, wobei minde stens zwei Sensorkombinationen vorgesehen sind, wobei die Sensorkombinationen mindestens zwei der Sensoren a), b) und c) aufweisen.

21. Verfahren zum automatischen Schalten einer Vorrichtung, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

(a) Bestimmen der spektralen Zusammensetzung des Lichtes einer Umgebung;
(b) Bestimmen eines Farbtemperaturwertes, der der spek tralen Zusammensetzung des Umgebungslichtes ent spricht; und
(c) Schalten der Vorrichtung in Abhängigkeit von dem Farbtemperaturwert.

22. Verfahren nach Anspruch 21, ferner mit mindestens zwei der folgenden Schritte:

(a) Bestimmung der Intensität des einfallenden Lichtes;
(b) Bestimmung eines Anteils einer Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs des einfallenden Lichts;
(c) Bestimmung eines Anteils einer Strahlung eines zwei ten Wellenlängenbereichs des einfallenden Lichts.

23. Verfahren nach Anspruch 20, wobei in Schritt b) ein An teil kurzwelliger Strahlung bestimmt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, wobei in Schritt c) ein Anteil langwelliger Strahlung bestimmt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Schalteinrichtung abhängig vom Quotienten "Anteil der langwelligen Strah lung" zu "Anteil der kurzwelligen Strahlung" und/oder der Differenz des Anteils der langwelligen Strahlung und des Anteils der kurzwelligen Strahlung schaltet.

26. Verfahren nach Anspruch 23, 24 oder 25, wobei in Schritt b) der Anteil an blauem Licht bestimmt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 24, 25 oder 26, wobei in Schritt c) der Anteil an rotem Licht bestimmt wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, wobei die spektrale Zusammensetzung des einfallenden Lichtes an hand der bestimmten Intensitätswerte bestimmt wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, wobei die bestimmte Farbtemperatur mit mindestens einem Schwell wert verglichen wird.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei ab hängig von Schwellwerten des Quotienten und/oder der Differenz geschaltet wird.

31. Verwendung des Schalters nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Lichtschalter.

32. Verwendung des Schalters nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Schalter eines Warngerätes.

33. Verwendung des Schalters nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 21 bis 30 in einem Fahrzeug.

34. Verwendung des Schalters nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 21 bis 30 für die Beleuchtung in oder an Gebäuden.

35. Verwendung des Schalters nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 21 bis 30 für die Außenbeleuchtung.

36. Kraftfahrzeug mit einem Schalter nach einem der Ansprü che 1 bis 20.