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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug mit
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- – einem Reflektor zum Reflektieren von durch die Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen,
- – einer zwischen einer Stellung für Abblendlicht und einer Stellung für Fernlicht bewegbaren Blende, wobei die Blende zumindest in der Stellung für Abblendlicht einen Teil der von dem Reflektor reflektierten Lichtstrahlen abschattet und eine obere Helldunkelgrenze der Lichtverteilung erzeugt,
- – einer Projektionslinse, um zumindest einen Teil der an der Blende vorbei gelangten Lichtstrahlen vor das Fahrzeug zu projizieren,
- – Mitteln zum Bewegen der Blende zwischen den zwei Stellungen,
- – Mitteln zur Variation der Leuchtweite, und
- – einem Steuergerät zum Steuern eines Umschaltvorgangs zwischen Abblendlicht und Fernlicht und zum Ansteuern der Mittel zum Bewegen der Blende und der Mittel zur Variation der Leuchtweite.
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Ein derartiger Scheinwerfer ist bspw. aus der – allerdings nachveröffentlichten –
WO 2007/101604 A1 bekannt. Außerdem kann ein solcher Scheinwerfer – mit Ausnahme der Variation der Leuchtweite und der dafür erforderlichen Elemente – bspw. der
DE 198 60 461 A1 entnommen werden.
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Aus dem Stand der Technik sind ferner Scheinwerfer nach dem Projektionstyp bekannt, die durch Bewegen einer Blende in den Strahlengang hinein bzw. aus diesem heraus zwischen Abblendlicht und Fernlicht umgeschaltet werden können. Die Oberkante der Blende wird in ihrer Stellung für Abblendlicht als eine obere Helldunkelgrenze auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert. Die Helldunkelgrenze kann einen im wesentlichen horizontalen Verlauf aufweisen (sog. Symmetrische Helldunkelgrenze) oder einen zweigeteilten Verlauf mit einem im Wesentlichen horizontal verlaufenden Teil auf der Gegenverkehrsseite und einem in einem Winkel von bspw. 15° ansteigenden Teil auf der eigenen Verkehrsseite aufweisen. Die Blende kann verschoben oder geklappt werden. Als Lichtquelle wird vorzugsweise eine Gasentladungslampe eingesetzt. Derartige Scheinwerfer werden auch als Bi-Xenon-Scheinwerfer bezeichnet.
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Unter heutigen Bedingungen beträgt der Anteil der Nutzung des Fernlichts lediglich ca. 2–5% der gesamten Einschaltdauer eines Scheinwerfers. Zur besseren Ausnutzung des Fernlichts sind inzwischen Systeme entwickelt worden, die entgegenkommende Fahrzeuge detektieren und damit eine automatische Umschaltung zwischen Abblendlicht und Fernlicht ermöglichen. Weiterhin kann sogenanntes Autobahnlicht zum Beispiel durch Anheben der Hell-Dunkel-Grenze der Abblendlichtverteilung mit Hilfe der dynamischen Leuchtweitenregelung erzeugt werden.
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In den aus dem Stand der Technik bekannten Scheinwerfern wird die Blende mittels eines Elektromagneten zwischen der Stellung für Abblendlicht und der Stellung für Fernlicht bewegt, vorzugsweise geklappt. Das heißt es gibt nur zwei Stellungen, die mit sehr hoher Geschwindigkeit ohne jede Zwischenstellung angefahren werden. Die Umschaltdauer der Blende zwischen den Stellungen für Abblendlicht und Fernlicht mittels eines Elektromagneten beträgt etwa 100 ms. Für den Fahrzeuglenker ergibt sich dadurch der gewünschte Effekt, dass bei Aktivierung des Fernlichts dieses fast ohne zeitliche Verzögerung zu 100% zur Verfügung steht und bei Deaktivierung ebenso schnell ausgeschaltet wird. Insbesondere beim Ausschalten reduziert sich die Sichtweite des Fahrers deshalb schlagartig von ca. 150–200 m in der Fernlichtstellung auf lediglich ca. 85 m in der Abblendlichtstellung.
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Beim automatischen Umschalten des Scheinwerfers kann die Aktivierung bzw. Deaktivierung des Fernlichts den Komfort des Fahrers beeinträchtigen, denn bei automatisch ausgelösten Umschaltvorgängen von Abblendlicht auf Fernlicht wird bei den bekannten Systemen die Sichtweite schlagartig stark reduziert. Da die automatische Erkennung von Gegenverkehr sehr komplex ist, werden hohe Anforderungen an die Sensorik und die Mittel zum Auswerten der Sensorsignale gestellt. Diese hohen Anforderungen können heutige Systeme nur bedingt erfüllen, so dass es häufig zu Fehldetektionen und damit zu fehlerhaften und für den Fahrer unerwarteten Umschaltvorgängen kommen kann, die insbesondere bei einer Umschaltung von Fernlicht auf Abblendlicht aufgrund der abrupten Reduzierung der Sichtweite auf weniger als die Hälfte des ursprünglichen Werts auch zu einer starken Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit führen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Scheinwerfer der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass der Komfort und die Verkehrssicherheit beim Umschalten des Scheinwerfers zwischen Abblendlicht und Fernlicht verbessert werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Scheinwerfer mit sämtlichen Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Insbesondere wird ausgehend von dem Scheinwerfer der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Steuergerät den Umschaltvorgang derart steuert, dass ein Anheben oder Absenken der Helldunkelgrenze kontinuierlich erfolgt und der Umschaltvorgang ein Vielfaches der Zeit dauert, welche eine Bewegung der Blende zwischen den Stellungen für Abblendlicht und Fernlicht mittels eines Elektromagneten an sich dauern würde, wobei das Steuergerät die Mittel zur Variation der Leuchtweite derart ansteuert, dass beim Umschaltvorgang des Scheinwerfers von Fernlicht auf Abblendlicht zunächst die Fernlichtverteilung angehoben, dann die Blende in die Stellung für Abblendlicht bewegt und danach über eine Zeitdauer die Leuchtweite abgesenkt wird, wobei die Zeitdauer einem Vielfachen der Zeit entspricht, welche eine Bewegung der Blende zwischen den Stellungen für Abblendlicht und Fernlicht mittels eines Elektromagneten an sich dauern würde.
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Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass das abrupte Umschalten des Scheinwerfers bzw. das abrupte Anheben oder Absenken der Helldunkelgrenze im Stand der Technik kontinuierlich und deutlich langsamer als bisher erfolgen muss, um den Komfort und die Verkehrssicherheit zu erhöhen. Während das Umschalten der Blende mittels Elektromagnet bisher etwa 100 ms gedauert hat, wird der Umschaltvorgang des Scheinwerfers bzw. das Anheben oder Absenken der Helldunkelgrenze im Rahmen der Erfindung auf ein Vielfaches dieses Werts verlängert. Zum Vergleich dauert das Einschalten einer Halogenlampe etwa 200 ms. Beide Vorgänge, sowohl das Umschalten der Blende mittels Elektromagnet als auch das Einschalten einer Halogenlampe erfolgt für das menschliche Auge abrupt oder schlagartig. Im Rahmen der Erfindung soll das Anheben bzw. Absenken der Helldunkelgrenze bzw. der Umschaltvorgang des Scheinwerfers zwischen Abblendlicht und Fernlicht für das menschliche Auge deutlich erkennbar kontinuierlich und allmählich erfolgen. Erfindungsgemäß wird eine Zeitdauer für den Umschaltvorgang des Scheinwerfers zwischen Abblendlicht und Fernlicht bzw. für das Anheben oder Absenken der Helldunkelgrenze von mehr als 200 ms, vorzugsweise von mehr als 500 ms und besonders bevorzugt von über 1 Sekunde vorgeschlagen.
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Erfindungsgemäß weist der Scheinwerfer Mittel zur Variation der Leuchtweite auf, wobei das Steuergerät die Mittel zur Variation der Leuchtweite derart ansteuert, dass zum Umschalten der Blende von der Stellung für Fernlicht in die Stellung für Abblendlicht zunächst die Fernlichtverteilung angehoben, die Blende in die Stellung für Abblendlicht bewegt und danach über eine Zeitdauer die Leuchtweite abgesenkt wird, wobei die Zeitdauer einem Vielfachen der Zeit entspricht, welche eine Bewegung der Blende zwischen den Stellungen für Abblendlicht und Fernlicht mittels eines Elektromagneten an sich dauern würde. Im Gegensatz dazu erfolgen das Anheben der Lichtverteilung und das anschließende Umschalten der Blende in die Stellung für Abblendlicht abrupt und so schnell, dass es vom Fahrer kaum bzw. nicht bemerkt wird, also bspw. in einem Zeitrahmen von weniger als 200 ms.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Steuergerät die Mittel zur Variation der Leuchtweite derart ansteuert, dass zum Umschalten der Blende von der Stellung für Abblendlicht in die Stellung für Fernlicht zunächst über eine Zeitdauer die Leuchtweite angehoben und danach die Blende in die Stellung für Fernlicht bewegt wird, wobei die Zeitdauer einem Vielfachen der Zeit entspricht, welche eine Bewegung der Blende zwischen den Stellungen für Abblendlicht und Fernlicht mittels eines Elektromagneten an sich dauern würde. Im Gegensatz dazu erfolgt das Umschalten der Blende in die Stellung für Fernlicht abrupt und so schnell, dass es vom Fahrer kaum bzw. nicht bemerkt wird, also bspw. in einem Zeitrahmen von weniger als 200 ms. Vorzugsweise senken die Mittel zur Variation der Leuchtweite diese wieder ab, sobald die Blende die Stellung für Fernlicht erreicht hat.
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Die Mittel zur Variation der Leuchtweite können diese für den Umschaltvorgang der Blende beliebig anheben. Im Normalzustand verläuft die Helldunkelgrenze um etwa 1% oder geringfügig mehr unterhalb einer Horizontalen bei etwa –1%. Wenn die Abblendlichtverteilung um etwa 1% angehoben wird, also ausgehend von –1% auf einen absoluten Wert von ca. 0%, hat die angehobene Abblendlichtverteilung zumindest hinsichtlich ihrer Reichweite praktisch die Fernlichtverteilung erreicht. Wenn die Abblendlichtverteilung um etwa 2% angehoben wird, also ausgehend von –1% auf einen absoluten Wert von ca. +1%, ist dies unter Komfortgesichtspunkten besonders vorteilhaft, da Büsche, Bäume, Verkehrszeichen und Hinweisschilder besonders hell angeleuchtet werden; eine Verbesserung der Reichweite lässt sich dadurch aber kaum noch erreichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mittel zur Variation der Leuchtweite diese für den Umschaltvorgang der Blende um etwa 0,6% anheben. Ein Anheben der Helldunkelgrenze um 0,6% bedeutet, dass auf einem in einem Abstand von 25 m zum Scheinwerfer angeordneten Messschirm, die abgebildete Helldunkelgrenze um 15 cm angehoben wird. Durch ein Anheben der Helldunkelgrenze um 0,6% erreicht die Lichtverteilung bereits 80% der Fernlichtreichweite, so dass dann selbst ein abruptes Umschalten der Blende in ihre Stellung für Fernlicht vom Fahrer nicht bemerkt wird bzw. nicht als störend empfunden wird. Dem entsprechend wird nach einem Anheben der Fernlichtverteilung um 0,6% und anschließendem abruptem Umschalten der Blende in ihre Stellung für Abblendlicht die Bewegung der Blende vom Fahrer nicht bemerkt bzw. nicht als störend empfunden.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mittel zum Bewegen der Blende als ein Schrittmotor ausgebildet sind und dass der Scheinwerfer ein Steuergerät umfasst, das den Schrittmotor derart ansteuert, dass der Umschaltvorgang der Blende zwischen den Stellungen für Abblendlicht und Fernlicht im Wesentlichen kontinuierlich erfolgt und ein Vielfaches der Zeit dauert, welche eine Bewegung der Blende zwischen den Stellungen für Abblendlicht und Fernlicht mittels eines Elektromagneten an sich dauern würde. Gemäß dieser Ausführungsform wird also der Elektromagnet durch einen gezielt ansteuerbaren Schrittmotor ersetzt, der derart angesteuert werden kann, dass der Umschaltvorgang der Blende kontinuierlich und langsam erfolgt. Der Umschaltvorgang erfolgt dabei um ein Vielfaches langsamer als eine Bewegung der Blende zwischen den Stellungen für Abblendlicht und Fernlicht mittels eines Elektromagneten.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Steuergerät zur Ansteuerung des Schrittmotors einen Anschluss für mindestens ein optisches Bilderfassungsgerät zum Erfassen des Verkehrsraums vor dem Fahrzeug und Rechenmittel zum Auswerten von Signalen des mindestens einen Bilderfassungsgeräts aufweist, wobei das Steuergerät den Schrittmotor in Abhängigkeit des Ergebnisses der Auswertung der Signale des mindestens einen Bilderfassungsgeräts ansteuert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Auswertung der Signale des mindestens einen Bilderfassungsgeräts das Detektieren von Position und/oder von Winkeln von Verkehrsteilnehmern relativ zum Fahrzeug, an dem ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer montiert ist, umfasst, wobei die Ansteuerung der Mittel zur Variation der Leuchtweite bzw. des Schrittmotors zum Bewegen der Blende derart erfolgt, dass die Helldunkelgrenze in einer geeigneten Position oberhalb oder auf der normalen Position für Abblendlicht (–1% unter der Horizontalen) angeordnet ist, in der eine Blendung der detektierten Verkehrsteilnehmer vermieden wird. Die detektierten Verkehrsteilnehmer können zum Einen entgegenkommende Fahrzeuge bzw. deren Lenker und zum Anderen aber auch vorausfahrende Fahrzeuge bzw. deren Lenker sein, welche in die gleiche Richtung wie das Kraftfahrzeug, in dem die erfindungsgemäße Scheinwerfer montiert sind, sein. Bei dem Ausführungsbeispiel mit einem Schrittmotor zum Bewegen der Blende, erfolgt dabei die Ansteuerung des Schrittmotors durch das Steuergerät derart, dass die Blende in einer beliebigen Stellung zwischen der Stellung für Abblendlicht und der Stellung für Fernlicht angeordnet ist, so dass das von dem Reflektor reflektierte Licht so weit abgeschattet ist, dass ein Blendung entgegenkommender Verkehrsteilnehmer verhindert wird. Bei der Ausführungsform, bei der das Anheben bzw. Absenken der Helldunkelgrenze mittels eines Stellmotors der Leuchtweitenregelung erfolgt, steuert das Steuergerät den Stellmotor derart an, dass das Lichtmodul oder gar der gesamte Scheinwerfer in eine solche Neigungsposition gebracht wird, dass die Helldunkelgrenze der resultierenden Lichtverteilung in einer Position ausgebildet ist, in der eine Blendung der detektierten Verkehrsteilnehmer sicher verhindert wird. Wenn keine entgegenkommenden Fahrzeuge innerhalb der Reichweite der Fernlichtverteilung detektiert werden, können die Blenden in beiden Ausführungsformen in die Stellung für Fernlicht gebracht werden.
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Bei der Einstellung der richtigen Höhe der Helldunkelgrenze spielt die Charakteristik der Lichtverteilung, insbesondere der Verlauf der Isolux-Linien, eine wichtige Rolle. Aufgrund der Asymmetrie der Lichtverteilung müssen Verkehrsteilnehmer, die sich dem Fahrzeug von rechts nähern, anders behandelt werden als Verkehrsteilnehmer, die sich dem Fahrzeug von links nähern, da (am Beispiel von Rechtsverkehr) ein sich dem Fahrzeug von rechts nähernder Verkehrsteilnehmer schneller in Bereiche mit relativ hohen Beleuchtungsstärkewerten fährt als ein Verkehrsteilnehmer, der sich dem Fahrzeug von links nähert. Somit muss also bei sich von rechts nähernden Verkehrsteilnehmern die Lichtverteilung früher abgesenkt werden als bei sich von links nähernden Verkehrsteilnehmern.
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Vorzugsweise erfasst das mindestens eine Bilderfassungsgerät den Verkehrsraum vor dem Fahrzeug kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich, detektieren die Rechenmittel in zeitlichen Abständen die Position und/oder den Winkel von Verkehrsteilnehmern im Verkehrsraum mehrfach und steuert das Steuergerät die Mittel zur Variation der Leuchtweite bzw. den Schrittmotor zum Bewegen der Blende mehrfach derart an, dass die Helldunkelgrenze abhängig von der Position und dem Winkel der detektierten Verkehrsteilnehmer stets in einer geeigneten Position oberhalb oder auf der Position für Abblendlicht angeordnet ist, in der eine Blendung der detektierten Verkehrsteilnehmer vermieden wird. In dem Beispiel mit einem Schrittmotor zum Bewegen der Blende steuert das Steuergerät den Schrittmotor mehrfach derart an, dass die Blende abhängig von der Position der detektierten Verkehrsteilnehmer stets in einer Stellung angeordnet ist, in der eine Blendung der Verkehrsteilnehmer vermieden wird.
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Vorteilhafterweise umfasst die Auswertung der Signale des mindestens einen Bilderfassungsgeräts das Erkennen der Art oder des Typs von Verkehrsteilnehmern, wobei das Steuergerät den Schrittmotor derart ansteuert, dass die Blende abhängig von der Art oder dem Typ der detektierten Verkehrsteilnehmer stets in einer Stellung angeordnet ist, in der eine Blendung der Fahrer der Verkehrsteilnehmer vermieden wird.
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Das mindestens eine Bilderfassungsgerät kann beliebig ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst es eine Videokamera, einen Infrarot-Sensor und/oder einen Radar-Sensor. Das mindestens eine Bilderfassungsgerät kann beliebig im vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordnet sein, so dass das Bilderfassungsgerät den Verkehrsraum vor dem Fahrzeug erfassen kann. Vorzugsweise das mindestens eine Bilderfassungsgerät im Bereich einer Windschutzscheibe, von Scheinwerfern, einer vorderen Stoßstange, eines Frontspoilers und/oder eines Kühlergrills des Fahrzeugs angeordnet. Selbstverständlich ist es denkbar, dass das mindestens eine Bilderfassungsgerät eine Kombination gleicher oder unterschiedlicher Sensoren umfasst, die in gleichen oder unterschiedlichen Orten verteilt im Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet sind.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein aus dem Stand der Technik bekannter Scheinwerfer nach dem Projektionsprinzip in schematischer Ansicht mit einem davor angeordneten Messschirm und der resultierenden Abblendlicht-Verteilung;
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2 der aus dem Stand der Technik bekannte Scheinwerfer nach dem Projektionsprinzip aus 1 in schematischer Ansicht mit einem davor angeordneten Messschirm und der resultierenden Fernlicht-Verteilung;
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3 ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform in schematischer Ansicht in der Stellung für Abblendlicht;
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4 ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in schematischer Ansicht in der Stellung für Abblendlicht;
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5 eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugs mit zwei erfindungsgemäßen Scheinwerfern und mit optischen Bilderfassungsgeräten im Frontbereich des Fahrzeugs;
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6 eine Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor einem Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäßen Scheinwerfern mit teilweise geöffneter Blende;
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7 eine Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor einem Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäßen Scheinwerfern mit geschlossener Blende; und
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8 eine Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor einem Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäßen Scheinwerfern mit teilweise geöffneter Blende.
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In den 1 und 2 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Scheinwerfer für den Einsatz in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der Scheinwerfer 1 verfügt über eine Lichtquelle 2, die beispielsweise als eine herkömmliche Glühfadenlampe, als eine Gasentladungslampe oder als eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) ausgebildet ist. Selbstverständlich können auch beliebig anders ausgestaltete Lichtquellen 2 eingesetzt werden. Außerdem umfasst der Scheinwerfer 1 einen Reflektor 3, um die von der Lichtquelle 2 ausgesandten Lichtstrahlen zu reflektieren. Der Reflektor 3 ist vorzugsweise als ein Rotationsellipsoid ausgebildet, wobei die Lichtquelle 2 in einem ersten Brennpunkt F1 oder in der Nähe des ersten Brennpunkts F1 des Reflektors 3 angeordnet ist. Selbstverständlich kann der Reflektor 3 auch beliebig anders ausgeformt sein, bspw. als ein Freiformreflektor mit ellipsoidähnlicher Form. Von dem Reflektor 3 reflektierte Lichtstrahlen schneiden sich in einem zweiten Brennpunkt F2 des Reflektors 3 oder im Bereich des zweiten Brennpunkts F2.
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In der Nähe des zweiten Brennpunkts F2 ist eine bewegbare Blende 4 angeordnet, die in den Strahlengang hinein (vgl. 1) oder aus diesem heraus (vgl. 2) bewegt werden kann. In dem dargestellten Beispiel wird die Blende 4 um eine Drehachse 5 verschwenkt. Die Blende 4 kann jedoch auch in beliebig anderer Weise bewegt werden, bspw. linear verfahren werden. Zum Bewegen der Blende 4 ist ein Elektromagnet 6 vorgesehen. Durch Aktivieren des Elektromagneten 6 wird die Blende aus dem Strahlengang heraus verschwenkt (vgl. 2). Durch Deaktivieren des Elektromagneten 6 wird die Blende vorzugsweise durch Federkraft wieder in den Strahlengang hinein verschwenkt (vgl. 1). Bei in den Strahlengang hinein bewegter Blende 4 wird zumindest ein Teil der von dem Reflektor 3 reflektierten Lichtstrahlen abgeschattet, und der Scheinwerfer 1 erzeugt eine Abblendlicht-Verteilung mit asymmetrischer Helldunkelgrenze 7. Diese ist deutlich auf einem in einer Entfernung von 25 m vor dem Scheinwerfer 1 angeordneten Messschirm 8 zu erkennen. Die asymmetrische Helldunkelgrenze 7 umfasst einen im Wesentlichen horizontal verlaufenden Teil 7a auf der Gegenverkehrsseite und einen in einem Winkel von bspw. 15° ansteigend verlaufenden Teil 7b auf der eigenen Verkehrsseite auf. Der horizontale Teil 7a der Helldunkelgrenze 7 der Abblendlichtverteilung verläuft normalerweise etwa 1% unterhalb der Horizontalen HH.
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Die mit dem Scheinwerfer 1 in der Stellung für Abblendlicht erzielte Abblendlicht-Verteilung ist auf dem Messschirm 8 mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet. Die Lichtverteilung 9 ist mittels mehrerer Linien gleicher Beleuchtungsstärke (sog. Isolux-Linie) veranschaulicht. Ebenfalls eingezeichnet auf dem Messschirm ist eine horizontale Linie HH und eine diese senkrecht schneidende vertikale Linie VV, wobei der Schnittpunkt HH-VV auf einer optischen Achse 10 des Reflektors 3 liegt. Der Messschirm 8 ist senkrecht zu der optischen Achse 10 angeordnet.
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Der Scheinwerfer 1 umfasst des Weiteren eine Projektionslinse 11, welche die an der Blende 4 vorbei gelangten Lichtstrahlen auf die Fahrbahn vor dem Fahrzeug bzw. auf den Messschirm 8 projiziert. Durch die Linse 11 werden die nach der Reflexion durch den Reflektor 3 konvergierenden und nach dem Durchtritt durch den Brennpunkt F2 divergierenden Lichtstrahlen abgelenkt, so dass sie einen im Wesentlichen parallelen Verlauf haben. Die Oberkante der Blende 4 in der Stellung für Abblendlicht (vgl. 1) wird durch die Projektionslinse 11 als die Helldunkelgrenze 7 auf die Fahrbahn bzw. auf den Messschirm 8 projiziert. Um eine Blendung entgegenkommender Verkehrsteilnehmer zu verhindern, ist der horizontale Teil 7a der Helldunkelgrenze 7 etwa –1,0% unterhalb der horizontalen Achse HH angeordnet. Das bedeutet, dass der horizontale Teil 7a in einer Entfernung von 25 m vom Scheinwerfer 1 etwa 25 cm unterhalb der Horizontalen HH angeordnet ist. Selbstverständlich kann die Helldunkelgrenze 7 auch symmetrisch ausgebildet sein, wobei dann beide Teile 7a, 7b der gesamten Helldunkelgrenze 7 einen horizontalen Verlauf hätte. Die Fernlicht-Verteilung 12 auf dem Messschirm 8 in 2 weist keine Helldunkelgrenze auf. Sie hat eine größere Reichweite und höhere maximale Beleuchtungsstärken als die Abblendlicht-Verteilung aus 1.
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Bei dem bekannten Scheinwerfer 1 erfolgt die Umschaltung der Blende 4 zwischen der Stellung für Abblendlicht und der Stellung für Fernlicht mittels Elektromagnet 6 abrupt und für den Fahrer des Fahrzeugs unmerklich innerhalb sehr kurzer Zeit, die etwa im Bereich von 100 ms liegt. Als Vergleichswert wird erwähnt, dass vom Einschalten bis zur vollständigen Aktivierung einer Halogenlampe in etwa 200 ms verstreichen, auch dies wird vom Fahrer praktisch nicht bemerkt. Beim Umschalten des Scheinwerfers 1 von Fernlicht auf Abblendlicht wird die Reichweite der Lichtverteilung innerhalb kurzer Zeit stark reduziert, bspw. von 150 m–200 m auf nur noch etwa 85 m. Dies stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar. Zudem wird durch die abrupte Umschaltung zwischen Abblendlicht und Fernlicht bzw. durch die abrupte Anhebung bzw. Absenkung der Helldunkelgrenze 7 der Komfort beeinträchtigt.
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Hier kann der erfindungsgemäße Scheinwerfer Abhilfe schaffen, der in 3 in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt und in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist. Der Scheinwerfer 20 ist bis auf einige Ausnahmen, auf die weiter unten näher eingegangen wird, entsprechend dem in den 1 und 2 dargestellten bekannten Scheinwerfer 1 ausgebildet. Der Scheinwerfer 20 umfasst ein Scheinwerfergehäuse 21, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Das Gehäuse 21 weist im vorderen Bereich eine Lichtaustrittsöffnung auf, die durch eine transparente Abdeckscheibe 22 verschlossen ist. Im Inneren des Gehäuses 21 ist eine als Lichtmodul bezeichnete Einheit eines Scheinwerfers 20 nach dem Projektionsprinzip angeordnet. Das Lichtmodul umfasst eine Lichtquelle 23, die vorzugsweise als eine Gasentladungslampe ausgebildet ist, und einen Reflektor 24, der vorzugsweise die Form eines Rotationsellipsoids hat. Außerdem weist der Scheinwerfer 20 eine Blende 25 und eine Projektionslinse 26 auf. Die Linse 26 ist in einem Halterahmen 27 aus Blech oder einem anderen Material gehalten, der über mehrere über den Umfang des Halterahmens 27 verteilt angeordnete, sich laschenartig nach hinten erstreckende Befestigungselemente 28, die ebenfalls aus Blech oder einem anderen Material bestehen, am vorderen Rand des Reflektors 24 befestigt ist. An dem unteren Befestigungselement 28 ist zudem die Blende 25 um eine Verschwenkachse 29 verschwenkbar befestigt. Über ein Gestänge oder Getriebe 30 steht die Blende 25 mit einem Elektromagneten 31 in Wirkverbindung, so dass eine Betätigung oder Aktivierung des Elektromagneten 31 ein Verschwenken der Blende 25 um die Achse 29 bewirkt. Auch der Elektromagnet 31 ist Teil des Lichtmoduls und kann ebenfalls an einem der Befestigungselemente 28 befestigt sein.
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Statt verschwenkbar, kann die Blende 25 selbstverständlich auch auf andere Weise bewegt werden. Denkbar ist bspw., dass die Blende 25 linear verschiebbar, bspw. nach unten aus dem Strahlengang heraus verschiebbar, ausgebildet ist. Ebenso kann die Blende 25 eine kombinierte Verschiebe- und Verschwenkbewegung, vorzugsweise ebenfalls nach unten aus dem Strahlengang heraus, ausführen, bspw. durch Führung der Blende 25 in einer geeigneten Kulissenführung. Schließlich ist es auch denkbar, dass die Blende 25 um eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Drehachse rotiert. Auf dem Umfang der rotierenden Blende 25 können dann verschiedene Kanten zur Erzeugung unterschiedlicher Helldunkelgrenzen bzw. unterschiedlicher Lichtverteilungen ausgebildet sein. Der Elektromagnet 31 bzw. das Gestänge oder Getriebe 30 ist in diesen Fällen natürlich entsprechend anzupassen.
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Das gesamte Lichtmodul umfassend die Lichtquelle 23, den Reflektor 24, die Blende 25 und die Linse 26 ist im Rahmen einer Leuchtweitenregelung um eine horizontal und senkrecht zu der optischen Achse 32 des Reflektors 24 verlaufende Drehachse 33 verschwenkbar in dem Gehäuse 21 angeordnet. Die Drehachse 33 kann auch an einer beliebig anderen Stelle innerhalb des Gehäuses 21 und als imaginäre Drehachse sogar außerhalb des Gehäuses 21 angeordnet sein, wobei das Lichtmodul derart im Gehäuse 21 gelagert ist, dass sich ein Verschwenken des Lichtmoduls um eine außerhalb des Gehäuses 21 angeordnete imaginäre Drehachse ergibt. Außerdem muss die Drehachse 33 nicht unbedingt senkrecht zu der optischen Achse 32 verlaufen. Zum Verschwenken des Lichtmoduls im Rahmen der Leuchtweitenregelung ist über ein Getriebe 34, vorzugsweise ein Stirnradgetriebe, ein Elektromotor 35, vorzugsweise ein Schrittmotor, an das Lichtmodul angelenkt. Die Leuchtweitenregelung umfasst auch ein Steuergerät 36 mit einem Mikroprozessor, welches anhand von Eingangssignalen Ansteuersignale für den Elektromotor 35 ermittelt, so dass die Leuchtweite des Scheinwerfers 20 trotz Neigung der Karosserie um die Fahrzeugquerachse in Folge von hoher Beladung, starker Beschleunigung oder starkem Abbremsen auf einem im wesentlichen konstanten Niveau bleibt, und den Motor 35 entsprechend ansteuert. Eingangssignale des Steuergeräts 36 sind bspw. die Signale von Neigungssensoren, welche die Neigung der Karosserie im Vergleich zur Fahrbahn erfassen. Weitere denkbare Eingangssignale sind bspw. die Signale von Geschwindigkeitssensoren, von Beschleunigungssensoren, von Sensoren eines Reifendruckkontrollsystems, von einem Lichtschalter zur Aktivierung des Scheinwerfers 20 oder zum Umschalten der Leuchtfunktion des Scheinwerfers 20 zwischen Abblendlicht und Fernlicht, etc.
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Um ein kontinuierliches und langsames Umschalten des Scheinwerfers zwischen Fernlicht und Abblendlicht bzw. Absenken oder Anhaben der Helldunkelgrenze 7 zu ermöglichen, wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Scheinwerfers 20 die Leuchtweitenregelung 34, 35, 36 folgendermaßen genutzt. Zum Umschalten von Abblendlicht auf Fernlicht erhält das Steuergerät 36 ein entsprechendes Umschaltsignal entweder manuell von dem Fahrer oder automatisch von einer geeigneten Vorrichtung zum Auslösen des Umschaltvorgangs, bspw. wenn es der Verkehr in dem Verkehrsraum vor dem Fahrzeug zulässt.
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Zunächst wird der Schrittmotor 35 gezielt angesteuert, um die Helldunkelgrenze 7 der Abblendlichtverteilung anzuheben. Bei einer Anhebung der Helldunkelgrenze 7 um ca. 0,6% wird bereits ca. 80% der Fernlichtreichweite erreicht. Das Anheben der Helldunkelgrenze 7 erfolgt langsam und kontinuierlich und dauert länger als 200 ms, vorzugsweise länger als 500 ms und ganz besonders bevorzugt sogar länger als 1 Sekunde. Anschließend erhält der Elektromagnet 31 von dem Steuergerät 36 den Befehl, die Blende 25 in die Stellung für Fernlicht zu verschwenken. Dies erfolgt abrupt und innerhalb kurzer Zeit, bspw. innerhalb von ca. 100 ms. Dennoch bemerkt der Fahrer von dem Wegklappen der Blende 25 nichts bzw. ist dies für ihn nicht störend, da zuvor die Helldunkelgrenze 7 deutlich angehoben wurde. Sobald die Blende in ihrer Stellung für Fernlicht ist, kann das gesamte Lichtmodul mittels des Stellmotors 35 wieder nach unten verschwenkt werden, vorzugsweise um den Betrag, den es zuvor nach oben verschwenkt wurde, also vorzugsweise um 0,6%.
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Zum Umschalten des Scheinwerfers 20 von Fernlicht auf Abblendlicht, wird zunächst das gesamte Lichtmodul mittels des LWR-Stellmotors 35 angehoben. Das Anheben der Fernlichtverteilung fällt dem Fahrer nicht auf bzw. ist für ihn in keiner Weise störend. Vorzugsweise wird auch in diesem Fall die Lichtverteilung um ca. 0,6% angehoben. Anschließend wird die Blende 25 mittels des Elektromagneten 31 bzw. eines Federelements (nicht dargestellt) in ihre Stellung für Abblendlicht verschwenkt. Da die Lichtverteilung zuvor angehoben wurde, ist nun auch die Helldunkelgrenze 7 der Abblendlicht-Verteilung angehoben. Wenn die Lichtverteilung zuvor um 0,6% angehoben wurde, befindet sich die Helldunkelgrenze 7 zu etwa 80% auf dem Niveau der Fernlichtreichweite. Aus diesem Grund bemerkt der Fahrer das Umklappen der Blende 25 in die Stellung für Abblendlicht nicht bzw. er empfindet das Umklappen nicht als störend. Dann wird der LWR-Schrittmotor 35 von dem Steuergerät 36 derart angesteuert, dass die Helldunkelgrenze 7 langsam und kontinuierlich abgesenkt wird. Das Absenken dauert deutlich länger als das Umschalten der Blende 25 mittels eines Elektromagneten 31. Bevorzugt dauert das Absenken der Helldunkelgrenze 7 länger als 200 ms, vorzugsweise länger als 500 ms und ganz besonders bevorzugt sogar länger als 1 Sekunde. Wenn die Lichtverteilung zuvor um 0,6% angehoben wurde, wird die Helldunkelgrenze nunmehr von –0,4% unterhalb der horizontalen Linie HH auf die üblichen –1,0% abgesenkt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer 20 wird der negative Effekt der schlagartigen Reichweitenverringerung vermieden und der Übergang ist bezüglich der Reichweite für den Fahrer deutlich kontinuierlicher. Das vertikale Verfahren des Fernlichts ist für den Fahrer nicht bzw. kaum wahrnehmbar und wirkt deshalb auch nicht störend.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet. Der Scheinwerfer 40 ist bis auf einige Ausnahmen, auf die weiter unten näher eingegangen wird, entsprechend dem in den 1 und 2 dargestellten bekannten Scheinwerfer 1 ausgebildet. Der Scheinwerfer 40 umfasst ein Scheinwerfergehäuse 41, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Das Gehäuse 41 weist im vorderen Bereich eine Lichtaustrittsöffnung auf, die durch eine transparente Abdeckscheibe 42 verschlossen ist. Im Inneren des Gehäuses 41 ist eine als Lichtmodul bezeichnete Einheit eines Scheinwerfers 40 nach dem Projektionsprinzip angeordnet. Das Lichtmodul umfasst eine Lichtquelle 43, die vorzugsweise als eine Gasentladungslampe ausgebildet ist, und einen Reflektor 44, der vorzugsweise die Form eines Rotationsellipsoids hat. Außerdem weist der Scheinwerfer 40 eine Blende 45 und eine Projektionslinse 46 auf. Die Linse 46 ist in einem Halterahmen 47 aus Blech oder einem anderen Material gehalten, der über mehrere über den Umfang des Halterahmens 47 verteilt angeordnete, sich laschenartig nach hinten erstreckende Befestigungselemente 48, die ebenfalls aus Blech oder einem anderen Material bestehen, am vorderen Rand des Reflektors 44 befestigt ist. An dem unteren Befestigungselement 48 ist zudem die Blende 45 um eine Verschenkachse 49 verschwenkbar befestigt. Statt verschwenkbar, kann die Blende 45 selbstverständlich auch auf andere Weise bewegt werden. Denkbar ist bspw., dass die Blende 45 – ähnlich wie oben für die Blende 25 beschrieben – eine lineare Verschiebebewegung, eine überlagerte Verschiebe- und Drehbewegung oder eine Rotationsbewegung ausführt.
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Über ein Gestänge oder Getriebe 50 steht die Blende 45 mit Mitteln 51 zum Bewegen der Blende 45 in Wirkverbindung, so dass eine Betätigung oder Aktivierung der Mittel 51 ein Verschwenken der Blende 45 um die Achse 49 bewirkt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Mittel 51 als ein Elektromotor, vorzugsweise als ein Schrittmotor, ausgebildet, welcher über ein Getriebe 52, vorzugsweise ein Stirnradgetriebe, an dem Gestänge 50 der Blende 45 angelenkt ist. Bei dieser Ausführungsform wurde also der Elektromagnet durch einen Schrittmotor 51 mit Getriebe 52 ersetzt. Die übrigen Teile und das Funktionsprinzip des Scheinwerfers 40 müssen entsprechend umkonstruiert werden, insbesondere muss ein zusätzlicher Fail-Safe-Sensor vorgesehen werden, um bei einer Fehlfunktion des Schrittmotors 51 ein Verharren der Blende 45 in der Fernlichtstellung zu vermeiden.
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Zur Ansteuerung des Schrittmotors
51 ist ein Steuergerät
53 mit einem Mikroprozessor vorgesehen, welches anhand von mindestens einem Eingangssignal ein Ansteuersignal für den Schrittmotor
51 berechnet und diesen dem entsprechend ansteuert. Die Ansteuerung des Elektromotors
51 über das Steuergerät erfolgt in entsprechender Weise wie bei der Ansteuerung eines LWR-Schrittmotors, vorzugsweise über eine Pulsweitenmodulation (PWM). Diesbezüglich wird ausdrücklich auf die
deutsche Patentanmeldung 10 2004 008 063 verwiesen. Auch der Schrittmotor
51, das Getriebe
52 und das Steuergerät
53 sind vorzugsweise Teil des Lichtmoduls und können ebenfalls an einem der Befestigungselemente
48 und/oder am Reflektor
44 befestigt sein.
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Eingangssignale des Steuergeräts 53 sind bspw. die Signale von Neigungssensoren, welche die Neigung der Karosserie im Vergleich zur Fahrbahn erfassen. Weitere denkbare Eingangssignale sind bspw. die Signale von Geschwindigkeitssensoren V, von Beschleunigungssensoren, von Sensoren eines Reifendruckkontrollsystems und von einem Lichtschalter zur Aktivierung des Scheinwerfers 40 oder zum Umschalten der Leuchtfunktion des Scheinwerfers 40 zwischen Abblendlicht und Fernlicht, etc.
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Um ein kontinuierliches und langsames Umschalten des Scheinwerfers zwischen Fernlicht und Abblendlicht bzw. Absenken oder Anhaben der Helldunkelgrenze 7 zu ermöglichen, wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Scheinwerfers 40 einfach der Schrittmotor 51 derart angesteuert, dass der Umschaltvorgang der Blende 45 kontinuierlich und langsam erfolgt. Zum Umschalten von Abblendlicht auf Fernlicht erhält das Steuergerät 53 ein entsprechendes Umschaltsignal entweder manuell von dem Fahrer oder automatisch von einer geeigneten Vorrichtung zum Auslösen des Umschaltvorgangs, bspw. wenn es der Verkehr in dem Verkehrsraum vor dem Fahrzeug zulässt. Der Schrittmotor 51 wird gezielt angesteuert, um die Blende 45 derart zu verschwenken, dass die Helldunkelgrenze 7 der Abblendlichtverteilung langsam und kontinuierlich bzw. gleichmäßig angehoben wird. Dank der Betätigung der Blende 45 mittels des Schrittmotors 51 kann die Blende in beliebige Stellungen zwischen der Stellung für Abblendlicht und der Stellung für Fernlicht gebracht werden und in dieser Zwischenstellung so lange wie gewünscht gehalten werden. Dadurch kann der Umschaltvorgang der Blende beliebig verlangsamt werden. Bevorzugt dauert das Umklappen der Blende 45 aus ihrer Stellung für Abblendlicht in die Stellung für Fernlicht länger als 200 ms, vorzugsweise länger als 500 ms und ganz besonders bevorzugt sogar länger als 1 Sekunde.
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Zum Umschalten des Scheinwerfers 20 von Fernlicht auf Abblendlicht, wird die Blende 45 mittels des Schrittmotors 51 langsam in den Strahlengang geklappt, so dass die Helldunkelgrenze 7 langsam und kontinuierlich abgesenkt wird. Das Absenken dauert deutlich länger als das Umschalten der Blende 45 mittels eines Elektromagneten dauern würde. Bevorzugt dauert das Absenken der Helldunkelgrenze 7 länger als 200 ms, vorzugsweise länger als 500 ms und ganz besonders bevorzugt sogar länger als 1 Sekunde.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Steuergerät 53 auch einen Anschluss für mindestens ein optisches Bilderfassungsgerät 54 aufweist, das den Verkehrsraum vor dem Fahrzeug erfasst. In 5 sind verschiedene Möglichkeiten der Anordnung von Bilderfassungsgeräten 54 im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs 55 veranschaulicht. Das mindestens eine Bilderfassungsgerät 54 kann im Bereich einer Windschutzscheibe 56, eines Innenrückspiegels 57, von Scheinwerfern 40, einer vorderen Stoßstange 58, eines Frontspoilers und/oder eines Kühlergrills 59 des Fahrzeugs angeordnet sein. Das mindestens eine Bilderfassungsgerät 54 kann als eine Videokamera, ein Infrarot-Sensor und/oder als ein Radar-Sensor ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass mehrere gleichartige oder unterschiedliche Bilderfassungsgeräte 54 an den gleichen oder an unterschiedlichen Orten im Frontbereich des Fahrzeugs 55 angeordnet zur Überwachung des Verkehrsraums vor dem Fahrzeug 55 zusammenarbeiten und ihre Signale ”Bild” dem Steuergerät 53 liefern.
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Die ”Bild” Signale können die unverarbeiteten Signale der Bilderfassungsgeräts 54 mit optischen Informationen sein. In diesem Fall muss das Steuergerät 53 aus den ”Bild”-Signalen Informationen über die Position und Fahrtrichtung entgegenkommender oder vorausfahrender Verkehrsteilnehmer im Verkehrsraum vor dem Fahrzeug mittels geeigneter Algorithmen extrahieren. Oder aber die ”Bild”-Signale sind bereits vorverarbeitete Signale, welche schon Informationen über die Position und Fahrtrichtung der detektierten Verkehrsteilnehmer im Verkehrsraum vor dem Fahrzeug umfassen. Unter Berücksichtigung der Position und Fahrtrichtung der detektierten Verkehrsteilnehmer kann das Steuergerät 53 den Schrittmotor 51 derart ansteuern, dass die Blende 45 immer nur so weit hochgeklappt wird, dass eine Blendung der detektierten Verkehrsteilnehmer gerade noch verhindert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer 40 wird die Fahrbahn stets so weit wie möglich ausgeleuchtet, ohne dass entgegenkommende Verkehrsteilnehmer geblendet werden. Dadurch liefert der Scheinwerfer 40 einen wichtigen Beitrag zur Verkehrssicherheit.
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Das Prinzip der Detektion der Position und Fahrtrichtung von entgegenkommenden oder vorausfahrenden Fahrzeugen im Verkehrsraum vor dem Kraftfahrzeug 55 wird nachfolgend anhand der 6 bis 8 näher erläutert. 6 zeigt die Lichtverteilung auf einer Fahrbahn 60, auf der das Fahrzeug 55 fährt. 6 zeigt den von den Scheinwerfern 40 mit teilweise geöffneter Blende ausgeleuchteten Verkehrsraum vor dem Fahrzeug 55. In 6 ist die Reichweite der Lichtverteilung auf der x-Achse in Metern aufgetragen. Außerdem ist auf der y-Achse die Seitenstreuung der Lichtverteilung ebenfalls in Metern aufgetragen. Die Reichweite übersteigt 500 m und die Seitenstreuung übersteigt 40 m. Die Beleuchtungsstärke der Lichtverteilung ist anhand von Linien gleicher Beleuchtungsstärke (sog. Isolux-Linien) dargestellt. Die Beleuchtungsstärke ist in einem Bereich von 0,10 lx bis zu 20,00 lx eingezeichnet.
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In 6 sind außerdem im Verkehrsraum vor dem Fahrzeug 55 detektierte Fahrzeuge eingezeichnet und durch Kreise 61, 62, 63 gekennzeichnet. Für jedes der detektierten Fahrzeuge 61, 62, 63 ist die Entfernung und der Winkel zu dem Kraftfahrzeug 55 ermittelt worden und steht in dem Steuergerät 53 für die Ermittlung geeigneter Ansteuersignale für den Schrittmotor 51 zur Verfügung. Diese Informationen wurden anhand der optischen Informationen entweder im Steuergerät 53 selbst oder vorgeschaltet von einem anderen Steuergerät ermittelt.
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So wurde bspw. das Fahrzeug 61 unmittelbar vor dem Kraftfahrzeug 55 in einem Winkel von 0° und einer Entfernung von etwa 260 m detektiert. Anhand der Entfernung und des Winkels kann unter Berücksichtigung der aktuellen Beleuchtungsstärkeverteilung der Schrittmotor 51 derart angesteuert werden, dass die Blende 45 in einer Zwischenstellung angeordnet ist, und eine Blendung des Verkehrsteilnehmers 61 sicher verhindert wird. Um eine Blendung zu vermeiden werden maximal zulässige Beleuchtungsstärkewerte definiert, welchen der Verkehrsteilnehmer 61 noch ausgesetzt sein darf, ohne dass er dadurch geblendet wird. Diese Maximalwerte sind vorzugsweise gesetzlich vorgegeben. Wenn die maximal zulässigen Beleuchtungsstärkewerte bspw. auf 0,40 lx festgelegt wurden, kann die Blende 45 für das Fahrzeug 61 unverändert bleiben. Falls die Werte bspw. auf 1,00 lx festgelegt wurden, könnte die Blende 45 sogar noch ein wenig abgesenkt werden, so dass die Helldunkelgrenze 7 und damit auch die Reichweite der Lichtverteilung angehoben wird. Die Blende 45 kann so weit abgesenkt werden, bis die Isolux-Linie für 1,00 lx unmittelbar vor dem Fahrzeug 61 verläuft. Falls die maximalen Beleuchtungsstärkewerte allerdings bspw. auf 0,20 lx festgelegt wurden, muss die Blende 45 angehoben werden, so dass sich die Helldunkelgrenze 7 absenkt. Die Blende 45 muss so weit angehoben werden, bis die Isolux-Linie für 0,20 lx unmittelbar vor dem Fahrzeug 61 verläuft. Je kleiner der Abstand zwischen dem Fahrzeug 61 und dem Kraftfahrzeug 55 wird, desto weiter muss die Blende 45 hochgeklappt werden, damit die Isolux-Linie der noch zulässigen maximalen Beleuchtungsstärke immer unmittelbar vor dem Fahrzeug 55 verläuft, um stets eine Blendung des Verkehrsteilnehmers 61 zu verhindern, bis sich die Blende 45 schließlich in ihrer Stellung für Abblendlicht befindet.
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Des Weiteren wurde ein Fahrzeug 62 detektiert, das dem Fahrzeug 55 auf einer Auffahrt 64 auf die Fahrbahn 60 entgegenkommt. Das Fahrzeug 62 hat einen Abstand von ca. 170 m zu dem Kraftfahrzeug 55 und befindet sich derzeit in einem Winkel von –2° relativ zu dem Fahrzeug 55. Auch für dieses Fahrzeug 62 muss die Blende 45 des Scheinwerfers 40 so eingestellt werden, dass sich die Isolux-Linie für die maximal zulässige Beleuchtungsstärke stets unmittelbar vor dem Fahrzeug 62 befindet. Wenn sich das Fahrzeug 62 auf der Auffahrt 64 in Richtung Fahrbahn 60 bewegt, bleibt der Abstand zu dem Kraftfahrzeug 55 (unter der Annahme eines ruhenden Fahrzeugs 55) näherungsweise konstant. Dennoch muss die Reichweite bzw. Helldunkelgrenze 7 der Lichtverteilung immer weiter abgesenkt werden, je näher das Fahrzeug 62 zu der Fahrbahn 60 kommt. In diesem Fall ist weniger der Abstand als der Winkel des Fahrzeugs 62 zu dem Kraftfahrzeug 55 ausschlaggebend für die Ansteuerung der Blende 45.
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Schließlich wurde ein weiteres Fahrzeug 63 detektiert, das sich auf einer Querstraße 65 von rechts der Fahrbahn 60 nähert. Derzeit befindet sich das Fahrzeug 63 in einem Abstand von ca. 300 m und in einem Winkel von +5° relativ zu dem Kraftfahrzeug 55. Auch für dieses Fahrzeug 63 muss die Blende 45 des Scheinwerfers 40 kontinuierlich so eingestellt werden, dass sich die Isolux-Linie für die maximal zulässige Beleuchtungsstärke stets unmittelbar vor dem Fahrzeug 63 befindet. Wenn sich das Fahrzeug 63 auf der Querstraße 65 in Richtung Fahrbahn 60 bewegt, bleibt der Abstand zu dem Kraftfahrzeug 55 (unter der Annahme eines ruhenden Fahrzeugs 55) näherungsweise konstant. Dennoch muss die Reichweite bzw. Helldunkelgrenze 7 der Lichtverteilung immer weiter abgesenkt werden, je näher das Fahrzeug 63 zu der Fahrbahn 60 kommt. In diesem Fall ist ebenfalls weniger der Abstand als der Winkel des Fahrzeugs 63 zu dem Kraftfahrzeug 55 ausschlaggebend für die Ansteuerung der Blende 45.
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Wenn dem Kraftfahrzeug 55 mehrere Fahrzeuge 61, 62, 63 entgegenkommen, muss die Reichweite bzw. Helldunkelgrenze der Lichtverteilung so eingestellt werden, dass keiner der Verkehrsteilnehmer geblendet wird. Wenn sich ein Fahrzeug 61 dem Kraftfahrzeug von der Gegenverkehrsseite (in dem Beispiel von links) nähert kann die Lichtverteilung höher eingestellt werden, als für ein Fahrzeug 63, das sich von der eigenen Verkehrsseite her (in dem Beispiel von rechts) nähert, da die Reichweite der Lichtverteilung auf der eigenen Verkehrsseite größer ist als auf der Gegenverkehrsseite.
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Es ist denkbar, dass das Steuergerät 53 darüber hinaus noch zusätzliche Informationen, bspw. von einem Navigationssystem Informationen über die Position des Fahrzeugs in Form eines ”Pos”-Signals, erhält. Diese zusätzlichen Informationen können ebenfalls herangezogen werden, um die Position, Ausrichtung, Bewegungsrichtung anderer Verkehrsteilnehmer 61, 62, 63 zu ermitteln. Es ist sogar eine vorausschauende Ermittlung dieser Informationen denkbar, da anhand der Navigationsinformationen und der Bewegungsrichtung der anderen Verkehrsteilnehmer 61, 62, 63 bekannt ist, welche Position und Winkel der Verkehrsteilnehmer 61, 62, 63 voraussichtlich in Kürze haben wird.
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Oben wurde unter Bezugnahme auf 4 die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei die Variabilität der Helldunkelgrenze 7 in vertikaler Richtung durch eine Verstellung der Blende 45 in Stellungen, die zwischen der Stellung für Abblendlicht und der Stellung für Fernlicht angeordnet sind, erreicht wird. Bei dem Ausführungsbeispiel aus 3 kann die Blende 25 zwar nicht in Zwischenstellungen gebracht werden. Trotzdem ist auch dort unter Ausnutzung des Schrittmotors 35 für die Leuchtweitenregelung ein kontinuierliches und langsames Anheben und Absenken der Helldunkelgrenze 7 in Abhängigkeit von Position und Winkel der detektierten Verkehrsteilnehmer 61, 62, 63 relativ zu dem Kraftfahrzeug 55 möglich. Zum Anheben bzw. Absenken der Helldunkelgrenze und zum Vergrößern bzw. Verringern der Reichweite des Scheinwerfers 20 wird dazu einfach der Schrittmotor 35 zur Leuchtweitenregelung angesteuert.
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Wenn die automatische Erkennung anderer Verkehrsteilnehmer 61, 62, 63 in der Lage ist, die horizontale und vertikale Position des Gegenverkehrs relativ zur Längsachse des Kraftfahrzeugs 55 zu erkennen und auszuwerten, können weitere Verbesserungen in Bezug auf Sicherheit und Blendungsreduzierung erreicht werden. So kann zum Beispiel die Asymmetrie des Abblendlichtbündels berücksichtigt werden. Bei Rechtsverkehr besteht in einer Rechtskurve durch die unsymmetrische Helldunkelgrenze 7 bereits eine sehr gute Ausleuchtung. Deshalb ist in diesen Situationen eine Reichweitenerhöhung weniger ausgeprägt und defensiver zu schalten als in Linkskurven und bei auf der Gegenverkehrsseite entgegenkommenden Verkehrsteilnehmern 61, 62, 63. In Linkskurven kann eher eine offensivere Steuerungsstrategie gewählt werden, das heißt die Reichweite der Lichtverteilung wird häufiger und/oder stärker angehoben. Denn. dann kann bei Beschränkung der Blendung für den Gegenverkehr die eigene Reichweite der Lichtverteilung und damit die Verkehrssicherheit optimal erhöht werden. In Linkskurven besteht nämlich beim herkömmlichen Abblendlicht durch die Asymmetrie der Lichtverteilung eine starke Reichweitenreduzierung im Vergleich zur Geradeausfahrt.
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Bei einer Detektion entgegenkommender Verkehrsteilnehmer 61, 62, 63 unterhalb des Horizonts (relativ zur Scheinwerferachse) sollte keine Fernlichtumschaltung realisiert werden, da in einer solchen Situation eine Kuppe vor dem eigenen Fahrzeug 55 liegen kann und die Reichweite dadurch bereits deutlich erhöht ist. Eine Aktivierung des Fernlichts würde für den Fahrer keine signifikante Verbesserung bewirken, aber den Gegenverkehr auch in größerer Entfernung stärker blenden.
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Im umgekehrten Fall, dass entgegenkommende Verkehrsteilnehmer 61, 62, 63 oberhalb des Horizonts (relativ zur Scheinwerferachse) detektiert werden, kann das Fernlicht langsamer reduziert werden, da ggf. eine Senke durchfahren wird und deshalb die Scheinwerferreichweite durch die geometrischen Bedingungen reduziert wird. Das Blendrisiko ist deutlich geringer, und die Blende 45 kann in solchen Fällen offensiver angesteuert werden.
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Ein entgegenkommendes Fahrzeug 61, 62, 63 wird vom Bilderfassungsgerät 54 je nach Straßenverlauf in einem bestimmten Winkel vor dem Fahrzeug 55 detektiert. Parallel erfolgt die Bestimmung der Entfernung über die dort vorhandenen Scheinwerfer und deren Abstand zueinander und/oder über zusätzliche Navigationsinformationen. Aus diesen Erkenntnissen lässt sich die Position des Fahrzeugs 61, 62, 63 im Raum bezogen auf die Position des Fahrzeugs 55 ermitteln und mit der momentan auf die Straße projizierten Lichtverteilung abgleichen. Die Auflösung der Winkelabhängigkeit kann, aufgrund der asymmetrischen Lichtverteilung, schon ab einer Aufteilung lediglich in links und rechts der Fahrzeugachse entscheidend genutzt werden. Es ist also nicht erforderlich, dass der Winkel der entgegenkommenden Fahrzeuge 61, 62, 63 gradgenau ermittelt werden kann.
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Ist die Position eines entgegenkommenden Fahrzeugs 61, 62, 63 ermittelt, kann über ein Öffnen der Blende 45 und/oder Schwenken des Lichtmoduls des Scheinwerfers 20 eine maximale Reichweite der eigenen Lichtverteilung erzielt werden, ohne einen festgelegten Blendwert im Auge des entgegenkommenden Verkehrsteilnehmers 61, 62, 63 zu überschreiten. Grundlage ist die hinreichende Bekanntheit der eigenen Lichtverteilung abhängig von der aktuellen Position der Blende 45 bzw. des Neigungswinkels des Lichtmoduls.
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Als effektives Beispiel kann folgendes angeführt werden. Ein Fahrer orientiert sich erfahrungsgemäß mit den Augen am rechten Rand der Fahrbahn 60, da dort die eigene Lichtverteilung die maximale Weite der Ausleuchtung aufweist. Erfolgt im Straßenverlauf eine Rechtskurve, ist eine relativ gute Fahrbahnausleuchtung vorhanden (vgl. 7). Betrachtet man aber eine Linkskurve, hat der Fahrer nur eine wesentlich kleinere Reichweite der Ausleuchtung auf der Fahrbahn 60. Jetzt kann der erfindungsgemäße Scheinwerfer 20, 40 eingreifen und das Lichtmodul über den LWR-Schrittmotor 35 anheben bzw. die Blende 45 öffnen und so eine größere Reichweite erzeugen. Selbst wenn sich ein Fahrzeug 61, 62, 63 relativ nah vor dem eigenen Kraftfahrzeug 55 im Bereich links der Fahrzeugsachse befindet, besteht die Möglichkeit des erfindungsgemäßen Scheinwerfers 20, 40, die Lichtverteilung anzuheben, um eine maximale Ausleuchtung bis an den gesetzten Grenzwert für die maximal zulässige Beleuchtungsstärke zu ermöglichen (vgl. 8), ohne eine erhöhte Blendung für den Gegenverkehr zu erzeugen. 7 zeigt eine Lichtverteilung bei geschlossener Blende 45, 8 ist eine Lichtverteilung mit teilweise geöffneter Blende 45. Die Reichweite der 2,0 lx-Linie auf der Fahrbahn 60 auf der eigenen Verkehrsseite erhöht sich von etwa 75 m auf etwa 150 m, wobei ein entgegenkommendes Fahrzeug 61, 62, 63 sich mindestens 270 m vor dem Fahrzeug 55 befinden muss, um nicht mit mehr als 0,4 lx Blendung beaufschlagt zu werden. Anhand der 8 kann man deutlich erkennen, dass ein sich auf einer Querstraße 66 von der Gegenverkehrsseite (in dem Beispiel von links) her der Fahrbahn 60 näherndes Fahrzeug 67 eine Verringerung der Leuchtweite nicht erforderlich macht, da es die 0,4 lx-Linie nicht vor Erreichen der Fahrbahn 60 überschreitet. Im Gegensatz dazu ist es bei einem sich auf der Querstraße 66 von der eigenen Verkehrsseite (in dem Beispiel von rechts) her der Fahrbahn 60 näherndes Fahrzeug 68 eine Verringerung der Leuchtweite erforderlich macht, da auf dem Weg zur Fahrbahn 60 die 0,4 lx-Linie überschreitet und der Fahrer des Fahrzeugs 68 ohne Verringerung der Leuchtweite geblendet würde. Somit hängt das Anhaben oder Absenken der Lichtverteilung bzw. der Helldunkelgrenze also auch entscheidend von der Charakteristik der Lichtverteilung ab, insbesondere davon, ob es sich um eine asymmetrische oder eine symmetrische Lichtverteilung handelt und vom Verlauf der Linien mit gleicher Beleuchtungsstärke (Isolux-Linien).
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Die Unterscheidung der Lage der Fahrzeugachsen zueinander ermöglicht eine noch feinere Abstimmung der Licht- und Blendverhältnisse und somit die maximale Ausleuchtung der eigenen Fahrbahn. Ermittelt werden kann diese Angabe aus Entfernung und Winkelposition anhand der Bildverarbeitung. Damit wird erkannt, in welchem Augenwinkel des entgegenkommenden Verkehrsteilnehmers 61, 62, 63 das Kraftfahrzeug 55 erkannt wird. Aufgrund von Entfernung und Winkel der Lichtquelle (Fahrzeug 55) zu Empfänger (Fahrzeug 61, 62, 63) sowie möglicher Versatz bei großem Abstand der Fahrbahnen zueinander, kann die Ausleuchtung noch stärker unterstützt werden, ohne eine höhere Blendwirkung für den Gegenverkehr zu erzeugen.
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Die Informationen bezüglich Abstand und Winkelposition der Fahrzeuge, der Winkel der Fahrzeugachsen, sowie der Charakteristik der Lichtverteilung und die resultierenden Stellungen der Blende 45 können in einer sog. Look-up-Tabelle als mehrdimensionales Kennfeld abgelegt werden. Das Kennlinienfeld kann so fein wie möglich gewählt werden, um die Ausleuchtung der Fahrbahn zu maximieren, ohne eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer zu riskieren. Die Informationen Entfernung und Winkel zur Fahrzeugachse reichen zur Steuerung der Blende 45 aus. Die Kombination aus Schwenken des Lichtmoduls bzw. Scheinwerfers nach rechts und links und Blendenöffnung ermöglicht eine sehr einfache Realisierung der gewünschten Lichtverteilung vor dem Fahrzeug 55. Das ganze System ermöglicht einen enormen Sicherheitsgewinn aufgrund der Reichweitenerhöhung selbst bei Gegenverkehr. Die Möglichkeiten der Anpassung sind nur durch die Winkelauflösung der Bildverarbeitung und der vorhandenen Rechenleistung des elektronischen Steuergeräts 36, 53 im Fahrzeug 55 beschränkt.