DE102009025678A1

DE102009025678A1 - Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102009025678A1
Application number: DE102009025678A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Yagi
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2029-06-20
Also published as: JP5118564B2; JP2010006109A; DE102009025678B4

Abstract

In einem Scheinwerfer für ein Fahrzeug sind ein Bewegungsstellglied zum Antreiben eines Spiegels, eine Lichtquelleneinheit, die eine LED als Lichtquelle verwendet, und eine Steuerschaltung in einem Gehäuse vorgesehen. Das Licht aus der LED wird durch den Spiegel von dem Fahrzeug nach vorne reflektiert, wobei der Spiegel durch das Bewegungsstellglied hin und her bewegt und gedreht wird, um ein Lichtverteilungsmuster in einem Leuchtbereich durch eine zyklische Bewegung des Spiegels zu bilden. Die Steuerschaltung ist mit einem Lichtquellensteuerteil versehen und steuert den EIN/AUS-Zustand der LED für Dimmabschnitte, die durch das Unterteilen eines Bewegungszyklus des Spiegels erhalten werden. Die EIN/AUS-Steuerung der LED wird mit der zyklischen Bewegung des Spiegels kombiniert, um die Lichtverteilung vor dem Fahrzeug verschieden einzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug, in der die Lichtmenge einer Halbleiterlichtquelle geändert wird, um die Lichtverteilung einzustellen.
Es ist eine Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, die einen Stromfluss zu einer Halbleiterlichtquelle unter Verwendung einer Dimmerschaltung steuert und die Helligkeit der Leuchtvorrichtung einstellt. Zum Beispiel schlägt das Patentdokument 1 eine Technik zum Schalten des Stroms einer LED in Übereinstimmung mit drei Stufen in Entsprechung zu dem Leuchtzustand einer Halogenlampe vor, um ein Dimmen für ein Fahrzeug auszuführen, das die LED als Lichtquelle für ein Abblendlicht verwendet und die Halogenlampe als Lichtquelle für ein Fernlicht verwendet. Indem der Strom für das Dimmen des Lichts geschaltet wird, kann der Komfort für den Fahrer erhöht werden.

[Patentdokument 1] JP-A-2007-83723 Veröffentlichung

Diese Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug weist jedoch die folgenden Probleme auf. Weil die Lichtausgabe der Halbleiterlichtquelle geschaltet wird, indem der zu der Halbleiterlichtquelle zugeführte Strom gesteuert wird, muss eine Dimmerschaltung mit einem komplizierten Aufbau verwendet werden, wobei weiterhin die Reaktion der Dimmerschaltung auf einen Schaltbefehl verzögert ist. Und obwohl die gesamte Lichtverteilung eines Leuchtbereichs eingestellt werden kann, ist es schwierig, ein teilweises Dimmen des Leuchtbereichs auszuführen, um zum Beispiel einen bestimmten Abschnitt zu verdunkeln oder aufzuhellen. Insbesondere besteht also das Problem, dass der Fahrzeugscheinwerfer auf eine sehr kleine Anzahl von Dimmmustern beschränkt ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Probleme zu lösen und eine Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug anzugeben, die die Lichtmenge einer Halbleiterlichtquelle mit einer hohen Geschwindigkeit unter Verwendung eines einfachen Aufbaus schalten kann, um die Lichtverteilung einzustellen.
Um diese Aufgabe zu lösen, ändert eine Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung die Lichtmenge einer Halbleiterlichtquelle, um die Lichtverteilung einzustellen, wobei die Leuchtvorrichtung umfasst: einen Spiegel zum Reflektieren des von der Halbleiterlichtquelle übertragenen Lichts; ein Bewegungsstellglied zum Hin- und Herbewegen und zum Drehen des Spiegels; und eine Steuereinrichtung zum Steuern des EIN/AUS-Zustands der Halbleiterlichtquelle für Dimmabschnitte, die durch das Unterteilen eines Bewegungszyklus des Spiegels erhalten werden, wobei die EIN/AUS-Steuerung der Halbleiterlichtquelle mit einer zyklischen Bewegung des Spiegels kombiniert wird, um die Lichtverteilung einzustellen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine EIN/AUS-Steuerung einer Halbleiterlichtquelle und gibt folgende Leuchtvorrichtungen für ein Fahrzeug einschließlich einer Steuereinrichtung an:

(1) eine Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug, in der die Steuereinrichtung den Zeitablauf für das EIN/AUS-Schalten der Halbleiterlichtquelle in den Hin- und der Herbewegungsrouten des Spiegels variiert;
(2) eine Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug, in der die Steuereinrichtung den Zeitablauf für das EIN/AUS-Schalten der Halbleiterlichtquelle in wenigstens zwei aufeinander folgenden Bewegungszyklen des Spiegels variiert;
(3) eine Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug, in der die Steuereinrichtung das EIN/AUS-Schalten der Halbleiterlichtquelle in Übereinstimmung mit einem vordefinierten Dimmprogramm steuert.
(4) eine Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug, in der die Steuereinrichtung das EIN/AUS-Schalten der Halbleiterlichtquelle auf der Basis von Bilddaten steuert, die von außerhalb des Fahrzeugs erhalten werden.

Gemäß der Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit der Erfindung wird der Bewegungszyklus des Spiegels unterteilt und wird der EIN/AUS-Zustand der Halbleiterlichtquelle für die Dimmabschnitte gesteuert. Deshalb kann die Lichtmenge der Halbleiterlichtquelle mit einer hohen Geschwindigkeit unter Verwendung einer Steuereinrichtung mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau geschaltet werden. Indem die zyklische Bewegung des Spiegels mit der EIN/AUS-Steuerung der Halbleiterlichtquelle kombiniert wird, kann auch ein teilweises Dimmen in einem Leuchtbereich einfach ausgeführt werden. Die Lichtverteilung um das Fahrzeug kann also verschieden eingestellt werden.
Andere Vorteile und Merkmale werden durch die folgende ausführliche Beschreibung, die beigefügten Zeichnungen und die Ansprüche verdeutlicht.
1 ist eine Schnittansicht, die einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug gemäß einem Beispiel der Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Bewegungsstellglied und eine Lichtquelleneinheit in dem Scheinwerfer zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerschaltung des Scheinwerfers zeigt.
4 ist eine Ansicht, die eine Dimmoperation zeigt, die ausgeführt werden muss, wenn ein Teil eines Lichtverteilungsmusters ausgeschaltet wird.
5 ist eine Ansicht, die eine Dimmoperation zeigt, die ausgeführt werden muss, wenn ein Teil des Lichtverteilungsmusters gedimmt wird.
6 ist eine typische Ansicht, die eine Dimmoperation zeigt, die ausgeführt werden muss, wenn das Lichtverteilungsverhältnis des Lichtverteilungsmusters variiert wird.
7 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Ungleichmäßigkeit des Lichtverteilungsmusters zeigt, die bei einer zyklischen Bewegung eines Spiegels auftritt.
8 ist eine Ansicht, die eine Dimmoperation zum Beseitigen einer Ungleichmäßigkeit der Lichtverteilung zeigt.
9 ist eine Ansicht eines Lichtverteilungsmusters, in dem ein mittlerer Teil hell ist und ein peripherer Teil dunkel ist.
10 ist eine Ansicht, die ein Lichtverteilungsmuster zeigt, das einen Fußgänger nicht blendet.
11 ist eine perspektivische Ansicht zeigt, die ein biaxiales Bewegungsstellglied zeigt.
In den Figuren werden die folgenden Bezugszeichen verwendet:

1: Scheinwerfer für ein Fahrzeug
3: Spiegel
4: Bewegungsstellglied
5: Lichtquelleneinheit
6: Steuerschaltung
7: LED
16: Spiegelsteuerteil
17: Lichtquellensteuerteil
31: Bewegungsstellglied

Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Scheinwerfers für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt den gesamten Aufbau des Scheinwerfers für ein Fahrzeug. 2 zeigt ein Bewegungsstellglied und eine Lichtquelleneinheit in dem Scheinwerfer. 3 zeigt eine Steuerschaltung des Scheinwerfers. 4 bis 8 erläutern das Prinzip der Dimmoperation des Scheinwerfers. 9 und 10 zeigen ein geeignetes Lichtverteilungsmuster für den Scheinwerfer. 11 zeigt eine Variation des Bewegungsstellglieds.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist ein Gehäuse 2 eines Scheinwerfers 1 für ein Fahrzeug an einem vorderen Teil einer Karosserie befestigt und ist ein Bewegungsstellglied 4 zum Antreiben eines Spiegels 3 in einem mittleren Teil des Gehäuses 2 vorgesehen. Eine Lichtquelleneinheit 5 und eine Steuereinheit 6 sind unter dem Bewegungsstellglied 4 vorgesehen, und die Lichtquelleneinheit 5 ist mit wenigstens einer LED 7 als Halbleiterlichtquelle und einem optischen System 8 versehen, das durch eine Linse oder einen Reflexionsspiegel gebildet wird und Licht aus der LED 7 zu dem Spiegel 3 führt.
Die Lichtquelleneinheit 5 kann an einer peripheren Position des Spiegels 3 wie etwa einem unteren Wandteil des Gehäuses 2 und weiterhin an einem Seitenwandteil oder einem oberen Wandteil angeordnet sein. Wenn eine Laserstrahlquelle mit einer starken Richtwirkung als Halbleiterlichtquelle verwendet wird, kann die Erfindung auch ohne optisches System 8 realisiert werden. Weiterhin kann ein Aufbau verwendet werden, in dem eine Projektionslinse 9 vor dem Spiegel 3 vorgesehen ist und das durch den Spiegel 3 reflektierte Licht zu einem parallelen Licht ausgerichtet wird, das dann von dem Fahrzeug nach vorne projiziert wird.
Ein Rotor 12 wird auf einem Substrat 11 des Bewegungsstellglieds 4 mittels eines vertikalen Drehstabs 13 gehalten. Der Spiegel 3 ist auf einer Fläche des Rotors 12 vorgesehen, und der Rotor 12 weist in seinem Inneren eine Spule (nicht gezeigt) auf. Ein Dauermagnet 14 ist links und rechts von dem Rotor 12 vorgesehen, und der Spiegel 3 wird in der Querrichtung hin und her bewegt und gemeinsam mit dem Rotor 12 durch eine elektromagnetische Kraft gedreht, indem die Größe und die Richtung des Spulenstroms in einem Magnetfeld gesteuert werden, das orthogonal zu dem Drehstab 13 ist. Das Licht der LED 7 wird durch den Spiegel 3 reflektiert, und das durch den Spiegel 3 reflektierte Licht wird durch das Stellglied 4 hin und her geführt. Ein in der horizontalen Richtung erweitertes Lichtverteilungsmuster P wird in einem Leuchtbereich vor dem Fahrzeug gebildet.
Wie in 3 gezeigt, umfasst die Steuerschaltung 6 einen Spiegelsteuerteil 16 zum Regeln eines Spulenstroms für die Steuerung einer zyklischen Bewegung des Spiegels 3, einen Lichtquellensteuerteil 17 zum EIN/AUS-Steuern der LED 7 in Synchronisation mit der zyklischen Bewegung des Spiegels 3, einen Spiegel 18 zum Speichern eines vordefinierten Dimmprogramms, und eine CPU 19 zum Betreiben des Spiegelsteuerteils 16 und des Lichtquellensteuerteils 17 in Übereinstimmung mit dem Dimmprogramm. Weiterhin ist zusätzlich ein Positionsdetektor 20 zum Erfassen der aktuellen Position des Spiegels 3 an dem Bewegungsstellglied 4 vorgesehen und ist eine Bildverarbeitungseinrichtung 22 zum Analysieren der Bilddaten aus einer im Fahrzeug vorgesehenen Kamera 21 mit der Steuerschaltung 6 verbunden.
Im Folgenden wird die Dimmoperation des Scheinwerfers 1 für ein Fahrzeug beschrieben. In dem Scheinwerfer 1 für ein Fahrzeug steuert die Steuerschaltung 6 den EIN/AUS-Betrieb der LED 7 in Übereinstimmung mit der zyklischen Bewegung des Spiegels 3, um die Lichtverteilung vor dem Fahrzeug einzustellen. Insbesondere unterteilt der Lichtquellensteuerteil 17 wie in 4 bis 6 gezeigt einen Bewegungszyklus (T) des Spiegels 3 zum Beispiel in acht Teile, setzt vier Dimmabschnitte 1 bis 4 des Lichtverteilungsmusters Px und führt eine EIN/AUS-Steuerung der LED 7 für jeden Abschnitt durch.
Wenn ein Teil der Dimmabschnitte ausgeschaltet wird, wird die LED 7 in demselben Dimmabschnitt der Hin- und Herbewegungsrouten des Spiegels 3 ausgeschaltet. Wenn zum Beispiel in einem Lichtverteilungsmuster P1 von 4 nur der Dimmabschnitt 2 ausgeschaltet werden soll, wird die LED 7 in demselben Dimmabschnitt 2 der Hin- und Herbewegungsrouten ausgeschaltet, während der Spiegel 3 um einen Zyklus versetzt wird. Tatsächlich gibt der Lichtquellensteuerteil 17 ein digitales Dimmsignal „1”, „0”, „1”, „1”, „1”, „1”, „0” und „1” mit einer Frequenz (einem Zyklus T/8) aus, die acht Mal so hoch wie die Spiegelfrequenz (T) ist, und schaltet die LED 7 in Übereinstimmung mit dem digitalen Dimmsignal ein und aus.
Wenn ein Teil der Dimmabschnitte gedimmt werden soll (d. h. die Intensität des Lichts des Dimmabschnitts reduziert werden soll), wird weiterhin der Zeitablauf für das EIN/AUS-Schalten der LED 7 in den Hin- und Herbewegungsrouten des Spiegels 3 variiert. Wenn zum Beispiel in dem Lichtverteilungsmuster 22 von 5 der Dimmabschnitt 2 gedimmt werden soll, wird die LED 7 nur in dem Dimmabschnitt 2 der Hinbewegungsroute ausgeschaltet und wird die LED 7 in allen Dimmabschnitten 4 bis 1 der Herbewegungsroute eingeschaltet, während der Spiegel 3 um einen Zyklus verschoben wird. Dadurch kann die auf den Dimmabschnitt 2 gestrahlte Lichtmenge um 1/2 in Bezug auf die anderen Abschnitte 1, 3 und 4 vermindert werden, um eine derartige Einstellung vorzusehen, dass die Lichtverteilung eines Leuchtbereichs teilweise relativ verdunkelt wird.
Wenn die Lichtintensität für jeden Dimmabschnitt geändert wird, wird der Zeitablauf für das EIN/AUS-Schalten der LED 7 in wenigstens zwei aufeinander folgenden Zyklen des Spiegels 3 variiert. Wenn zum Beispiel in einem Lichtverteilungsmuster P3 wie in 6 gezeigt unterschiedliche Lichtintensitäten jeweils für die vier Dimmabschnitte 1 bis 4 vorgesehen werden, wird die LED 7 in den drei Dimmabschnitten 3, 4 und 4 in einem vorausgehenden Zyklus (T1) ausgeschaltet und in den drei Dimmabschnitten 2, 3 und 4 in einem folgenden Zyklus (T2) ausgeschaltet. Wenn die Lichtintensität des Dimmabschnitts 1, in dem die LED 7 kontinuierlich über zwei Zyklen eingeschaltet ist, auf 1,0 gesetzt wird, werden folglich unterschiedliche Lichtintensitätsverhältnisse wie etwa 0,75 für den Dimmabschnitt 2, 0,5 für den Dimmabschnitt 3 und 0,25 für den Dimmabschnitt 4 gesetzt, sodass die Lichtverteilung des Leuchtbereichs stufenweise geändert werden kann.
In dem Scheinwerfer 1 des Scanner-Typs, in dem der Spiegel 3 eine zyklische Bewegung wie in 7(a) gezeigt durchführt, wird die Geschwindigkeit des Spiegels 3 in der Mitte einer Amplitude erhöht und an beiden Endseiten der Amplitude vermindert. Deshalb wird das von dem Spiegel 3 reflektierte Licht wie in 7(b) gezeigt zu der linken und der rechten Endseite des Leuchtbereichs in einem Vollleuchtzustand des Scheinwerfers 1 verschoben, wobei eine ungleichmäßige Lichtverteilung, in der die Helligkeit zu beiden Endseiten hin zunimmt und in der Mitte reduziert ist, wie in dem Lichtverteilungsmuster P4 gezeigt auftreten kann. Bei dem Scheinwerfer 1 für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung kann jedoch eine ungleichmäßige Lichtverteilung dieses Typs einfach beseitigt werden, indem die EIN/AUS-Steuerung der LED 7 umgekehrt wird.
Zum Beispiel setzt der Lichtquellensteuerteil 17 wie in 8(a) gezeigt zwei Zyklen (T1, T2) des Spiegels 3 als Steuereinheit, unterteilt einen halben Zyklus in acht Teile, erhöht die Anzahl der Einschaltungen der LED 7 in den Dimmabschnitten 1 und 8, die näher an beiden Enden der Amplitude sind, und erhöht die Anzahl der Ausschaltungen der LED 7 in dem Dimmabschnitten 4 und 5, die näher an der Mitte der Amplitude sind. Wie in 8(b) gezeigt, werden die Lichtintensitätsverhältnisse der Dimmabschnitte 1 und 3 in allen Zyklen auf 0,25 geregelt, werden die Lichtintensitätsverhältnisse der Dimmabschnitte 2 und 7 auf 0,5 geregelt, werden die Lichtintensitätsverhältnisse der Dimmabschnitte 3 und 6 auf 0,75 geregelt und werden die Lichtintensitätsverhältnisse der Dimmabschnitte 4 und 5 auf 1,0 geregelt. Die Lichtmenge kann also mit der zyklischen Bewegung des Spiegels 3 durch die EIN/AUS-Operation der LED 7 kompensiert werden, um ein Lichtverteilungsmuster P5 mit einer gleichmäßigen Lichtverteilung wie in 8(c) gezeigt zu bilden.
Der Scheinwerfer 1 für ein Fahrzeug führt ein Dimmen durch eine Kombination der EIN/AUS-Stuerung der LED 7 mit der zyklischen Bewegung des Spiegels 3 durch. Es können also einfach verschiedene Lichtverteilungsmuster gebildet werden. Zum Beispiel wird wie in 9 gezeigt in Übereinstimmung mit einem in dem Speicher 18 gespeicherten Dimmprogramm ein mittlerer Teil des Leuchtbereichs aufgehellt und ein peripherer Teil verdunkelt und wird eine Abschneidungslinie CL an einer oberen Kante des mittleren Teils derart vorgesehen, dass ein geeignetes Lichtverteilungsmuster P6 für einen sicheren Fahrbetrieb eines Fahrzeugs vorgesehen werden kann. Wie in 10 gezeigt, wird ein Bild eines Fußgängers M vor dem Fahrzeug unter Verwendung der im Fahrzeug vorgesehenen Kamera 21 erfasst und werden ein oder mehrere Dimmabschnitte, die den Fußgänger M enthalten, auf der Basis von Analysedaten der Bildverarbeitungseinrichtung 22 gedimmt, sodass ein Lichtverteilungsmuster P7 gebildet werden kann, das den Fußgänger M nicht blendet.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann die Erfindung auch auf einen anderen Typ von Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug angewendet werden, wobei der Aufbau der Teile in dem Scheinwerfer entsprechend angepasst wird, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Dementsprechend kann/können

(1) die Dimmvorrichtung gemäß dem Beispiel auf verschiedene Leuchtvorrichtungen in einem Auto oder Schienenfahrzeug wie etwa ein Rücklicht, eine Bremsleuchte, einen Nebelscheinwerfer und eine Blinkerleuchte angewendet werden;
(2) der Spiegel 3 unter Verwendung eines orthogonalen, biaxialen Bewegungsstellglieds 31 wie 11 gezeigt angetrieben werden, wobei das Stellglied 31 einen inneren Rotor 32 und einen äußeren Rotor 32 umfasst, die in orthogonalen Richtungen gedreht werden können, und wobei der Spiegel 3 an einer Fläche des inneren Rotors 32 vorgesehen ist;
(3) ein Stellglied des elektrostatischen Antriebstyps als Bewegungsstellglied verwendet werden;
(4) die Bewegungsstellglieder in dem Scheinwerfergehäuse 2 angeordnet werden und die zyklischen Bewegungen der Spiegel 3 kombiniert werden, um weitere Lichtverteilungsmuster zu bilden,
(5) eine Halbleiterlichtquelle wie etwa eine LED zusammen mit einer Glühlampe oder einer Entladungslampe als Lichtquelle für den Scheinwerfer 1 verwendet werden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2007-83723 A [0002]

Claims

Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug, in der die Lichtmenge einer Halbleiterlichtquelle geändert wird, um die Lichtverteilung der Leuchtvorrichtung zu ändern, wobei die Leuchtvorrichtung umfasst: einen Spiegel (3) zum Reflektieren des von der Halbleiterlichtquelle (5) übertragenen Lichts, ein Bewegungsstellglied (4) zum Hin- und Herbewegen und zum Drehen des Spiegels (3), und eine Steuereinrichtung (6) zum Steuern des EIN/AUS-Zustands der Halbleiterlichtquelle (4) für Dimmabschnitte, die durch das Unterteilen eines Bewegungszyklus des Spiegels (3) erhalten werden, wobei die EIN/AUS-Steuerung der Halbleiterlichtquelle (5) mit einer zyklischen Bewegung des Spiegels (3) kombiniert wird, um die Lichtverteilung einzustellen.
Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) den Zeitablauf für das EIN/AUS-Schalten der Halbleiterlichtquelle (5) in den Hin- und Herbewegungsrouten des Spiegels (3) variiert.
Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) den Zeitablauf für das EIN/AUS-Schalten der Halbleiterlichtquelle (5) in wenigstens zwei aufeinander folgenden Bewegungszyklen des Spiegels (3) variiert.
Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) das EIN/AUS-Schalten der Halbleiterlichtquelle (5) in Übereinstimmung mit einem vordefinierten Dimmprogramm steuert.
Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) das EIN/AUS-Schalten der Halbleiterlichtquelle (5) auf der Basis von Bilddaten steuert, die von außerhalb des Fahrzeugs erhalten werden.