DE102009000289A1

DE102009000289A1 - Beleuchtungsanordnung mit geregelter Lichtintensität und Verfahren zum Regeln der Lichtintensität

Info

Publication number: DE102009000289A1
Application number: DE200910000289
Authority: DE
Inventors: Martin Hupel; Christoph Geyer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2009-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung, vorzugsweise für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem Leuchtmittel mit geregelter oder regelbarer Lichtintensität, die durch ein pulsmoduliertes elektrisches Leistungs-Signal gespeist und gesteuert ist, welches jeweils eine festgelegte oder festlegbare Ausschaltpulsdauer und Einschaltpulsdauer aufweist, mit einer Vorrichtung zum Messen der Lichtintensität der Umgebung des Fahrzeuges, und einer die Lichtintensität des wenigsten einen Leuchtmittels regelnde elektronische pulsmodulierende Steuerung, die das Messsignal der Messvorrichtung erhält und in Abhängigkeit von dem Messsignal die Lichtintensität des Leuchtmittels durch die Einschaltpulsdauer oder die Ausschaltpulsdauer des elektrischen Leistungs-Signals (UL) einstellt. Es ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung zum Messen der Lichtintensität der Umgebung wenigstens einen fotosensitiven Abschnitt des Leuchtmittels umfasst. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern der Lichtintensität eines Leuchtmittels einer Beleuchtungsanordnung für ein Fahrzeug mit Hilfe einer pulsmodulierenden Leistungs-Signal-Steuerung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung, vorzugsweise für ein Fahrzeug mit wenigstens einem halbleiterbasierenden Leuchtmittel, mit geregelter Lichtintensität mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen und ein Verfahren zum Steuern der Lichtintensität eines halbleiterbasierenden Leuchtmittels mit Hilfe einer pulsmodulierenden Leistungs-Signal-Steuerung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 11 genannten Merkmalen.
Es ist bekannt, bei verschiedenen Anwendungen das Licht einer Lichtquelle so zu regeln, dass eine gewünschte Lichtintensität erzeugt wird. So ist beispielsweise bekannt, ein Leuchtmittel mit Hilfe eines so genannten Dimmers zu regeln. Ferner ist bekannt ein Pulsweitenmodulationsverfahren zur Einstellung einer Lichtintensität einzusetzen. Durch die unterschiedlich lange und steuerbare Ein- beziehungsweise Ausschaltdauer von Leuchtmitteln können linear unterschiedliche Helligkeiten erzeugt werden. Die glättende Funktion eines elektrischen Filters kann dabei entfallen. Es muss lediglich die Grundfrequenz des Ein- beziehungsweise Ausschaltens hinreichend hoch gewählt werden, so dass durch die bekannte Bilderfassungs-Trägheit des menschlichen Auges das durch die Pulsweitenmodulation bedingte Flimmern von einem Betrachter nicht als störend bemerkt wird.
Ein Anwendungsbeispiel der Pulsweiten-Modulation in der Steuerungstechnik ist das Dimmen von Beleuchtungskörpern, insbesondere von Leuchtdioden, welche als Hintergrundbeleuchtung bei Mobiltelefonen oder auch in Kraftfahrzeugen als Cockpit-Anzeigen eingesetzt werden. Da Leuchtdioden inzwischen leistungsfähig genug sind, werden sie verstärkt bei einer Fahrzeugaußenbeleuchtung eingesetzt. Insbesondere bei einem so genannten Tagfahrlicht, gibt es eine zusätzliche Anforderung, die Lichtintensität bei Tage ausreichend hoch zu stellen, damit eine gute Erkennbarkeit durch andere Verkehrsteilnehmer gewährleistet sein kann, und andererseits darf bei Dunkelheit die gleiche Lichtquelle die anderen Verkehrsteilnehmer nicht blenden. Die Lichtintensität kann hierzu beim Eintreten der Dunkelheit manuell oder automatisch herunter gedimmt sein.
Das Halbleiter-Substrat einer LED bildet eine Diode. Durch Anlegen einer äußeren Spannung in Durchlassrichtung wandern Elektronen zu einer Rekombinationsschicht am p-n-Übergang. Auf der n-dotierten Seite bevölkern sie das Leitungsband, um nach Überschreiten der Grenzfläche auf das energetisch günstigere p-dotierte Valenzband zu wechseln, und rekombinieren mit den dort vorhandenen Löchern. Beispielsweise erfolgt bei Silizium-Dioden der Übergang strahlungslos durch Phononenanregung, indem das Gitter den Impuls der Teilchen aufnimmt. Der direkte Übergang bei Gallium-Arsenöd (GaAs) geht mit der Aussendung eines Photons einher. Ein weiterer Ursprung der Photonen besteht in einer plasmonisch-polaronischen Wechselwirkung, die durch einen spinfreien Übergang direkt zur Emission eines Auger-Photoelektrons führt. Dieser Mechanismus spielt insbesondere bei excitonischer Emission in grünen GaP-Leuchtdioden eine Rolle.
DE 199 18 336 A1 offenbart eine Lichtquelle aus mehreren in Reihe geschalteten LED's, die ihre Spannungsversorgung von einer getakteten Spannungsquelle erhalten, deren Taktungswerte so vorgegeben werden, dass durch sehr kurze Stromimpulse mit einer erhöhten Energiezufuhr und, im Verhältnis dazu relativ langen Zwischenpausen, der Wirkungsgrad der Lichtquelle deutlich erhöht wird. Ferner ist offenbart, durch das Regeln des Tastverhältnisses die in der LED erzeugte Lichtstärke zu dimmen. Zwecks Energieeinsparung wird ferner vorgeschlagen, mit einer zusätzlichen Photozelle die Lichtintensität der Umgebung zu erfassen und abhängig davon die Lichtintensität der Lichtquelle zu dimmen. Als eine Beispielanwendung sind Verkehrsampeln vorgeschlagen. Hierfür ist eine separate Photodiode erforderlich, die entsprechend mittels zusätzlicher mechanischer Befestigungs- und Gehäuseteile an speziellen dafür vorzusehenden Befestigungselementen vorhandener Teile befestigt und elektrisch mittels Kabel angeschlossen sein muss.
DE 199 33 733 A1 offenbart ein Pulsweiten-Modulations(PWM)-Verfahren, bei dem der Spitzenstrom im gepulsten PWM-Betrieb ein Mehrfaches des maximalen Dauerstroms ist, derart, dass der gemittelte gepulste Strom im Mittel dem maximalen Dauerstrom gleich ist. Dies dient der Energieeinsparung und zum Erreichen einer höheren Lichtintensität. Eine Dimmfunktion ist nicht vorgesehen.
DE 10 2005 041 791 A1 offenbart eine Beleuchtungssteuerschaltung, die in der Lage ist, die Helligkeit einer LED-Lichtquelle mit einem PWM-Verfahren oder Dauerstrom zu regeln, wobei die Steuerung anhand der vorgegebenen Spannungs-Pegelhöhe entscheidet, ob die Lichtquelle im abgeblendeten oder vollem Lichtbetrieb zu betreiben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anzahl der Komponenten in einer Beleuchtungsanordnung mit wenigstens einem halbleiterbasierenden Leuchtmittel, vorzugsweise einer Leuchtdiode, mit einer in Abhängigkeit von der Umgebungslichtintensität geregelten Lichtintensität, zu reduzieren, so dass Herstellungskosten eingespart werden und eine geringere Störanfälligkeit erreicht wird. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsanordnung oben beschriebener Art mit einer reduzierten Anzahl von Komponenten anzugeben.
Die Aufgabe wird mit Hilfe einer Beleuchtungsanordnung, vorzugsweise für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem Leuchtmittel mit geregelter oder regelbarer Lichtintensität, die durch ein pulsmoduliertes elektrisches Leistungs-Signal gespeist und gesteuert ist, gelöst. Hierbei weist das Leistungs-Signal jeweils eine festgelegte oder festlegbare Ausschaltpulsdauer und Einschaltpulsdauer auf. Ferner ist eine Messvorrichtung zum Messen der Lichtintensität der Umgebung des Fahrzeuges und eine die Lichtstärke des wenigstens einen Leuchtmittels regelnde elektronische pulsmodulierende Steuerung, die das Messsignal der Messvorrichtung erhält und in Abhängigkeit von dem Messsignal die Lichtintensität des Leuchtmittels durch die Einschaltpulsdauer oder die Ausschaltpulsdauer des elektrischen Leistungs-Signals einstellt, vorgesehen.
Dadurch, dass die Messvorrichtung zum Messen der Llchtintensität der Umgebung wenigstens einen fotosensitiven Abschnitt des Leuchtmittels umfasst, welches hierzu fotosensitive Eigenschaften aufweist, ist vorteilhaft möglich in einfacher Weise die Lichtintensität der Beleuchtungsanordnung an wählbare Anforderungen anzupassen.
Die Messvorrichtung umfasst in bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung einen Lichtsensor und eine elektronische Lichtsignal-Erfassungseinheit.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Abschnitt des Leuchtmittels während wenigstens einer Ausschaltpulsdauer des Leistungs-Signals als eine Photodiode betrieben. Vorzugsweise wird wenigstens ein Abschnitt des Leuchtmittels während wenigstens einer Einschaltpulsdauer des Leistungs-Signals als Lichtquelle betrieben. Ferner ist in der Beleuchtungsanordnung eine elektronische Erfassung des Spannungssignals beziehungsweise Messsignals des Leuchtmittels während wenigstens einer Ausschaltpulsdauer des Leistungs-Signals durch die elektronische Lichtsignal-Erfassungseinheit ausgeführt. Das Messsignal dieser Lichtsignal-Erfassungseinheit ist an die pulsmodulierende Steuerung als eine Stellgröße geliefert. Die Erfassung des Messsignals des fotosensitiven Abschnitts des Leuchtmittels muss hierbei nicht unbedingt während jeder Ausschaltpulsdauer des Leistungs-Signals erfolgen, sondern kann beispielsweise während einer jeden n-ten Ausschaltpulsdauer oder völlig asynchron zu einem festgelegten oder ereignisbezogenen Zeitpunkt ausgelöst werden.
Hierzu wird die physikalische Tatsache ausgenutzt, dass beispielsweise die Halbleiterelektroden einer Leuchtdiode auch in einem fotovoltaischen Umkehrprozess betreibbar sind und dann als eine Photodiode dienen können, die ein der Lichtintensität des einfallenden Lichts proportionales elektrisches Signal liefert. Durch den Wegfall einer externen Messvorrichtung zum Erfassen der Lichtintensität der Umgebung entfallen erfindungsgemäß gleichsam eine große Anzahl weiterer Komponenten wie Zuführungsleitungen mit den Anschlüssen und mechanische Befestigungselemente, die je nach ihrer Platzierung innerhalb der Beleuchtungsanordnung relativ lang und aufwändig sein können. Ferner ermöglicht es ein halbleiterbasierendes Leuchtmittel wie eine Leuchtdiode dadurch, dass es ein "kaltes" Licht erzeugt, das heißt ein nicht durch ein zum Glühen gebrachtes Heißleuchtelement erzeugtes Licht, dass während einer relativ kurzen Ausschaltpulsdauer kein Restlicht durch ein nachglühendes Heißleuchtelement die Messung der Lichtintensität der Umgebung überlagert und dadurch beeinflusst.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsanordnung weist besonders bevorzugt als das Leuchtmittel einen anorganischen oder organischen Halbleiter auf. Der organische Halbleiter kann beispielsweise ein Polymerhalbleiter sein.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung ist die pulsmodulierende Steuerung der Lichtintensität des Leuchtmittels mit Hilfe der Pulsweitenmodulation ausgeführt. Die Pulsweitenmodulation eignet sich besonders dadurch, dass die Spannung nicht verändert werden muss und kann beispielsweise einfach die Bordspannung eines Fahrzeugs sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung ist die pulsmodulierende Steuerung der Lichtintensität des Leuchtmittels mit Hilfe der Pulsamplitudenmodulation ausgeführt. Auch hierbei weist das antreibende Leistungs-Signal Ein- und Ausschaltpulse auf, wobei lediglich im Unterschied zur Pulsweitenmodulation die Ein- und Ausschaltpulsdauer konstant getriggert ist und stattdessen die Amplitude der antreibenden Spannung während der Einschaltpulsdauer verändert wird. Für einige Anwendungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung kann es hierdurch schaltungstechnische Vorteile geben. Beispielsweise, wenn – wie in weiteren Ausgestaltungen ausgeführt – mehrere erfindungsgemäße Beleuchtungsanordnungen synchronisiert betrieben sind, dann sind alle Leuchtmittel während einer Ausschaltpulsdauer ausgeschaltet, während es bei der Verwendung der Pulsweitenmodulation je nach Ausgestaltung auch Überschneidungen geben kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtsignal-Erfassungseinheit in der pulsmodulierenden Steuerung integriert. Auf diese Weise entfallen Zuleitungen samt hierfür nötiger mechanischer Gehäuse- und Befestigungselemente und es wird eine kompaktere Ausführung erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung ist die pulsmodulierende Steuerung in dem Gehäuse des halbleiterbasierenden Leuchtmittels angeordnet. Dadurch ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung ganz ohne externe Elemente in beispielsweise dem Sockelgehäuse einer Leuchtdiode möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung ist die pulsmodulierende Steuerung außerhalb des Gehäuses des halbleiterbasierenden Leuchtmittels angeordnet. Eine externe Anordnung bringt in besonderen Anwendungsfällen Vorteile, wenn zum Beispiel diese Steuerung mehrere Leuchtmittel antreibt.
Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsanordnung in einem Fahrzeug für wenigstens eine Beleuchtungs- oder Signallichtfunktion eingebaut sein, wobei in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung die beabsichtigte Beleuchtungs- oder Signallichtfunktion die einer Tagfahrleuchte ist. Dadurch kann die Lichtintensität der Tagfahrleuchte bei heilem Tageslicht höher geregelt sein, um die Sichtbarkeit zu gewährleisten, und bei Dunkelheit niedriger geregelt sein, um das Blenden des Gegenverkehrs herabzusetzen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung weist das Leuchtmittel eine Vielzahl von halbleiterbasierenden Leuchtdioden auf, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und deren pulsmodulierende Steuerung synchronisiert ist. Durch eine große Vielzahl der Leuchtmittel kann eine Leuchtfläche erzeugt werden, wobei die Synchronisation störende gegenseitige Einflüsse unter den einzelnen Leuchtdioden ausschließt.
Vorzugsweise ist die Vielzahl der halbleiterbasierenden Leuchtdioden in einer Reihenschaltung, einer Parallelschaltung oder einer beide Schaltungsgattungen aufweisenden Schaltung zusammengeschaltet.
In jeder der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann das halbleiterbasierende Leuchtmittel eine LED, eine PLED, eine RCLED oder dergleichen sein, solange die Halbleiterelemente eine erfindungsgemäße Verwendung der Leuchtdioden-Elektroden als eines Fotosensors zulassen.
Nach einem weiteren, verfahrensgemäßen Aspekt vorliegender Erfindung wird von einem Verfahren zum Steuern der Lichtintensität eines, vorzugsweise halbleiterbasierenden, Leuchtmittels einer Beleuchtungsanordnung für ein Fahrzeug mit Hilfe einer pulsmodulierenden Leistungs-Signal-Steuerung ausgegangen, welches die Schritte zum

– Messen der Lichtintensität der Umgebung des Fahrzeuges mit Hilfe einer Messvorrichtung zum Messen der Lichtintensität mit einem Lichtsensor und
– zum Verändern eines Pulsparameters des Leistungs-Signals in Abhängigkeit von dem Messergebnis aufweist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird nach diesem verfahrensmäßigen Aspekt dadurch gelöst, dass zum Messen der Lichtintensität der Umgebung das elektrische Signal des Leuchtmittels, welches hierzu fotosensitive Eigenschaften aufweist, während wenigstens einer Ausschaltpulsdauer des Leistungs-Signals herangezogen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern der Lichtintensität eines, vorzugsweise halbleiterbasierenden, Leuchtmittels verwendet in einer bevorzugten Ausgestaltung die pulsmodulierende Steuerung der Lichtintensität des Leuchtmittels mit Hilfe der Pulsweitenmodulation. Die Pulsweitenmodulation eignet sich besonders dadurch, dass die Spannung nicht verändert werden muss und kann daher beispielsweise einfach die Bordspannung eines Fahrzeugs sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die pulsmodulierende Steuerung der Lichtintensität des Leuchtmittels mit Hilfe der Pulsamplitudenmodulation ausgeführt. Auch hierbei weist das antreibende Leistungs-Signal Ein- und Ausschaltpulse auf, wobei lediglich im Unterschied zur Pulsweitenmodulation die Ein- und Ausschaltpulsdauer konstant getriggert Ist und stattdessen die Amplitude der antreibenden Spannung während der Einschaltpulsdauer verändert wird. Für einige Anwendungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung kann es hierdurch schaltungstechnische Vorteile geben. Beispielsweise, wenn – wie in weiteren Ausgestaltungen ausgeführt – mehrere erfindungsgemäße Beleuchtungsanordnungen synchron betrieben sind, dann sind alle Leuchtmittel während einer Ausschaltpulsdauer ausgeschaltet, während es bei der Verwendung der Pulsweitenmodulation je nach Ausgestaltung auch Überschneidungen geben kann.
Die Lichtintensität des Leuchtmittels wird bevorzugt an die erfasste Lichtintensität der Umgebung angepasst. Ferner erfolgt die Anpassung der Lichtintensität des Leuchtmittels an die erfasste Lichtintensität der Umgebung bevorzugt nach dem Kriterium, je heller die Umgebung, um so heller die Lichtintensität des Leuchtmittels und umgekehrt.
In bevorzugten alternativen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Steuerung der Lichtintensität des Leuchtmittels in einem offenen oder geschlossenen Regelkreis, wobei die erfasste Lichtintensität der Umgebung als Stellgröße verwendet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern der Lichtintensität eines halbleiterbasierenden Leuchtmittels nach einer der bevorzugten Ausgestaltungen wird besonders bevorzugt auf eine Beleuchtungsanordnung nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen angewendet.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung;
2 einen Leistungs-Signalverlauf mit dem erfindungsgemäß erfassten Mess-Signal nach Pulsweitenmodulation (PWM);
3 einen Leistungs-Signalverlauf mit dem erfindungsgemäß erfassten Mess-Signal nach Pulsamplitudenmodulation (PAM) und
4 eine beispielhafte Anordnung von Leuchtdioden in einer Fahrzeugleuchte.
1 zeigt eine schematische Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung, die eine elektrische Energiequelle 12, die an eine elektronische Steuerung 14 angeschlossen ist, und eine Leuchtdiode 10 aufweist, wobei durch eine Leitung 16 ein elektrischer Kreis gebildet ist.
Die mit durchgehenden Linien 11 gezeichneten Pfeile zeigen das von der Leuchtdiode 10 während der Einschaltpuls-Phasen 18_n in die Umgebung ausgesendete Licht an.
Die mit den gestrichelten Linien 13 dargestellten, in die Leuchtdiode 10 eingehenden Pfeile zeigen das Licht der Umgebung, welches während einer Ausschaltpuls-Phase 20_n der Leuchtdiode 10 von dieser empfangen wird.
Die elektronische Steuerung 14 kann hierbei die Leuchtdiode 10 nach einem bekannten Pulsmodulationsverfahren, vorzugsweise Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM) oder Pulsamplitudenmodulationsverfahren (PAM) antreiben. In den Ausschaltpuls-Phasen misst eine in dieser Ausgestaltung in der elektronischen Steuerung 14 integrierte elektronische Lichtsignal-Erfassungseinheit 15 zum Messen der an den Elektroden der Leuchtdiode infolge der äußeren Umgebungslichtverhältnisse photovoltaisch erzeugten Spannung die so erfasste Spannung. Diese erfasste Spannung wird mit einem der Steuerung vorliegenden Sollwert verglichen und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis beispielsweise die Pulsweite, das heißt die Einschaltdauer der Leuchtdiode während der danach folgenden Einschaltpuls-Phase länger oder kürzer einstellen, wodurch die Lichtintensität der Leuchtdiode mit der gemessenen Lichtintensität der Umgebung verknüpft ist.
Der Sollwert kann als ein fester Wert vorliegen, wenn zum Beispiel bei der Herstellung der Steuerung eine Kalibrierung vorgenommen ist, oder er kann durch eine geeignete Schnittstelle vorgebbar sein, um dadurch beispielsweise eine individuelle Anpassung der Lichtintensität einer Leuchtdiode 10 möglich zu machen.
2 zeigt einen prinzipiellen Leistungs-Signalverlauf U_L mit dem erfindungsgemäß erfassten Mess-Signal U_ph nach Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM). Der Wellencharakter der durch kurze Pulse bewirkten Signale ist hierbei aus Gründen einer vereinfachten, verständlicheren Darstellung nicht abgebildet.
Die, die Leuchtdiode 10 antreibende Spannung U_L hat hierbei in dieser Ausgestaltung einen konstanten Wert und sie wird für kurze Einschaltpuls-Phasen 18₁ –18_n für jeweils eine andere, durch die elektronische PWM-Steuerung vorbestimmte Dauer eingeschaltet. Sind die Einschalt- Phasen von beispielsweise 18₁ und 18₂ länger als beispielsweise 18₃ und 18₄ , wird das emittierte Licht während dieser Zeit als heller wahrgenommen.
Im gleichen zeitlichen Ablauf-Graphen ist, der deutlichen Unterscheidung wegen in die andere Richtung gepolt, die photovoltaische Spannung U_ph dargestellt, die genau während der Ausschalt-Phasen der Leuchtdioden-Lastspannung U_L auftritt und gemessen wird.
Zu einem größeren Betrag U_ph2 der gemessenen photovoltaischen Spannung U_ph während der Ausschaltpuls-Phase 20, korrespondiert infolge der durch die elektronische Steuerung 10 erfindungsgemäß ausgeführten Verknüpfung eine breitere, das heißt zeitlich länger andauernde Einschaltpulsdauer 18₂ , wogegen einem kleineren Betrag U_ph1 der gemessenen photovoltaischen Spannung U_ph während der Ausschaltpuls-Phase 20₂ eine schmalere, das heißt zeitlich kürzer andauernde Einschaltpulsdauer 18₃ korrespondiert.
Anzumerken ist, dass in der schematischen Darstellung der 2 eine konstante Dauer der Ausschaltpuls-Phasen 20₁ –20_n nur beispielhaft dargestellt ist, was einer speziellen Ausgestaltung entspricht. In einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann gemäß bekanntem Pulsweitenmodulatlonsverfahren (PWM) die Summe der Einschaltpuls- und Ausschaltpuls-Phasen konstant sein, das heißt eine konstante Taktfrequenz verwendet sein, so dass die für die Messung der photovoltaischen Spannung U_ph der Leuchtdiode 10 zur Verfügung stehende Ausschaltpuls-Phasen 20₁ –20_n jeweils eine verschiedene zeitliche Dauer aufweisen, die sich durch die Pulsweitenmodulation (PWM) der Lastspannung der Leuchtdiode 10 ergibt.
3 zeigt einen schematischen prinzipiellen Leistungs-Signalverlauf U_L mit dem erfindungsgemäß erfassten Mess-Signal U_ph nach Pulsamplitudenmodulationsverfahren (PAM). Der Wellencharakter der durch kurze Pulse bewirkten Signale ist hierbei aus Gründen einer vereinfachten, verständlicheren Darstellung nicht abgebildet geblieben.
In Gegensatz zur vorherigen Pulsweitenmodulation (PWM) bleiben bei dieser Ausgestaltung die Pulsweiten, das heißt die zeitliche Dauer der Einschaltpuls- 18₁ –18_n und Ausschaltpuls-Phasen 20₁ –20_n konstant und die Lastspannung U_L der Leuchtdiode 10 erfährt stattdessen Veränderungen, die durch eine hierfür konzipierte elektronische Steuerung ausgeführt wird.
Zu einem größeren Betrag U_ph2 der gemessenen photovoltaischen Spannung U_ph während der Ausschaltpuls-Phase 20₁ korrespondiert infolge der durch die elektronische Steuerung 10 erfindungsgemäß ausgeführten Verknüpfung eine höhere, das heißt energiereichere Lastspannung U_L3, wogegen einem kleineren Betrag U_ph1 der gemessenen photovoltaischen Spannung U_ph während der Ausschaltpuls-Phase 20₃ eine niedrigere, das heißt energieärmere Lastspannung U_L1 korrespondiert.
Anzumerken ist, dass die vorliegende Erfindung auch mit einem anderen Pulsmodulationsverfahren ausführbar ist, solange dieses in ähnlicher Weise periodisch wiederholende Ausschaltpuls-Phasen 20 der Lastspannung U_L der Leuchtdiode 10 zur Verfügung stellt, während welcher eine an der Leuchtdiode 10 auftretende photovoltaische Spannung U_ph gemessen werden kann.
Ferner kann es Leuchtdioden 10 geben, bei welchen vorteilhafter deren photovoltaisch bedingte Widerstandsänderung gemessen sein kann als eine hier nur beispielhaft beschriebene photovoltaisch bewirkte Spannung U_ph, was in diesem Fall auf eine ähnliche Weise in einer abgewandelten Ausgestaltung auf eine Messung des Spannungsabfalls an dem Innenwiderstand der Leuchtdiode 10 zurückgeführt sein kann.
4 zeigt schematisch einen Ausschnitt 22 einer Leute eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise einer Heckleuchte 24. Die Heckleuchte 24 umfasst eine Vielzahl in einer Matrix angeordneten Leuchtdioden 10. Die Leuchtdioden können den anhand der 1 erläuterten Aufbau und Funktion besitzen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass wenigsten eine Leuchtdiode 10, gegebenenfalls eine Auswahl in einem vorgebbaren Raster angeordneter Leuchtdioden 10, als Photodiode zur Erfassung der Lichtintensität der Umgebung des Kraftfahrzeuges geschaltet sind. So kann sehr effektiv die Anpassung der Lichtintensität der gesamten Heckleuchte 24 an die Umgebungshelligkeit erfolgen.
Im Sinne der Erfindung ist auch, wenn in die Zwischenräume der in einer Matrix angeordneten Leuchtdioden 10 wenigstens ein fotosensitives Element 25 angeordnet ist, das die Umgebungshelligkeit erfasst und die Steuerung der Lichtintensität der Leuchtdioden dient. Denkbar ist, bei nicht ebenen Fahrzeugleuchten verteilt mehrere Leuchtdioden 10 oder fotosensitive Elemente 25 derart vorzusehen, dass die Umgebungshelligkeit in verschiedenen Richtungen vom Kraftfahrzeug wag ermittelt wird. Auf diese Art und Weise wird auch eine unterschiedliche Ansteuerung der Leuchtdioden 10 der Leuchte – entsprechend ihrer Hauptstrahlrichtung – mit unterschiedlicher Lichtintensität möglich.

10: halbleiterbasierendes Leuchtmittel, Leuchtdiode, LED
11: durchgehende Linien
12: elektrische Energiequelle
13: gestrichelte Linien
14: elektronische Steuerung
15: Erfassungseinheit
16: Leitung
18n: Einschaltpulse
20n: Ausschaltpulse
22: Ausschnitt
24: Heckleuchte
25: fotosensitive Elemente
U_L: Lastspannung der Leuchtdiode
U_ph: Photovoltaik-Spannung
PWM: Pulsweitenmodulation
PAM: Pulsamplitudenmodulation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19918336 A1 [0005]
- DE 19933733 A1 [0006]
- DE 102005041791 A1 [0007]

Claims

Beleuchtungsanordnung, vorzugsweise für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem Leuchtmittel mit geregelter oder regelbarer Lichtintensität, die durch ein pulsmoduliertes elektrisches Leistungs-Signal gespeist und gesteuert ist, welches jeweils eine festgelegte oder festlegbare Ausschaltpulsdauer und Einschaltpulsdauer aufweist, mit einer Vorrichtung zum Messen der Lichtintensität der Umgebung des Fahrzeuges, und einer die Lichtintensität des wenigsten einen Leuchtmittels regelnde elektronische pulsmodulierende Steuerung, die das Messsignal der Messvorrichtung erhält und in Abhängigkeit von dem Messsignal die Lichtintensität des Leuchtmittels durch die Einschaltpulsdauer oder die Ausschaltpulsdauer des elektrischen Leistungs-Signals (U_L) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung zum Messen der Lichtintensität der Umgebung wenigstens einen fotosensitiven Abschnitt des wenigsten einen Leuchtmittels umfasst.
Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt des Leuchtmittels während wenigstens einer Ausschaltpulsdauer des Leistungs-Signals (U_L) als eine Photodiode und während wenigstens einer Einschaltpulsdauer des Leistungs-Signals (U_L) als Lichtquelle betrieben ist.
Beleuchtungsanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – innerhalb der Beleuchtungsanordnung eine elektronische Erfassung des Ausgangssignals des wenigstens einen Abschnitts des Leuchtmittels während zumindest einer Ausschaltpulsdauer des Leistungs-Signals (U_L) durch eine elektronische Lichtsignal-Erfassungseinheit (15) ausgeführt ist und – das Messsignal dieser Lichtsignal-Erfassungseinheit an die pulsmodulierende Steuerung geliefert ist.
Beleuchtungsanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel anorganische oder organische Halbleiter umfasst.
Beleuchtungsanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pulsmodulierende Steuerung der Lichtintensität des Leuchtmittels mit Hilfe der Pulsweitenmodulation (PWM) oder der Pulsamplitudenmodulation (PAM) ausgeführt ist.
Beleuchtungsanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel eine Vielzahl von in einer Matrix angeordneten halbleiterbasierenden Leuchtdioden (10) aufweist, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Beleuchtungsanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der in einer Matrix angeordnete Leuchtdiode (10) als fotosensitives Element zur Erfassung der Lichtintensität der Umgebung geschaltet ist.
Beleuchtungsanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenraum zwischen den Leuchtdioden (10) wenigstens ein fotosensitives Element (25) zur Erfassung der Lichtintensität der Umgebung angeordnet ist.
Beleuchtungsanordnung nach wenigsten einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pulsmodulierende Steuerung der Vielzahl von Leuchtdioden (10) synchronisiert ist.
Beleuchtungsanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel wenigstens eine LED, eine PLED, eine RCLED oder dergleichen umfasst.
Verfahren zum Steuern der Lichtintensität eines Leuchtmittels einer Beleuchtungsanordnung für ein Fahrzeug mit Hilfe einer pulsmodulierenden Leistungs-Signal-Steuerung, die folgenden Schritte aufweisend: – Messen der Lichtintensität der Umgebung des Fahrzeugs mit Hilfe einer Messvorrichtung, – Verändern eines Pulsparameters des Leistungs-Signals in Abhängigkeit von dem Messergebnis, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen der Lichtintensität der Umgebung des Fahrzeugs das elektrische Signal des Leuchtmittels während wenigstens einer Ausschaltdauer des Leistungs-Signals herangezogen wird, welches hierzu fotosensitive Eigenschaften aufweist.
Verfahren zum Steuern der Lichtintensität eines Leuchtmittels nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die pulsmodulierende Steuerung der Lichtintensität des Leuchtmittels mit Hilfe der Pulsweitenmodulation (PWM) oder der Pulsamplitudenmodulation ausgeführt wird.
Verfahren zum Steuern der Lichtintensität eines Leuchtmittels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtintensität des Leuchtmittels an die erfasste Lichtintensität der Umgebung angepasst wird.
Verfahren zum Steuern der Lichtintensität eines Leuchtmittels nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Lichtintensität des Leuchtmittels an die erfasste Lichtintensität der Umgebung nach dem Kriterium erfolgt, je heller die Umgebung, um so heller die Lichtintensität des Leuchtmittels und umgekehrt.
Verfahren zum Steuern der Lichtintensität eines Leuchtmittels nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Lichtintensität des Leuchtmittels in einem offenen oder geschlossenen Regelkreis erfolgt, wobei die erfasste Lichtintensität der Umgebung als Stellgröße verwendet wird.