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Die Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Einrichtung zur Funktionsüberprüfung einer Anordnung von Leuchtmitteln, welche in zumindest zwei unabhängig ansteuerbare Gruppen unterteilt sind, mit zumindest einem Sensor, mit einer Ansteuerungseinheit zur Ansteuerung einer zu überprüfenden Anordnung von Leuchtmitteln. Insbesondere betrifft die Erfindung die Funktionsüberprüfung von LED-Anordnungen im KFZ-Bereich.
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Leuchtmittelanordnungen mit einer Vielzahl von teilweise unabhängig bis hin zu einzeln ansteuerbarer Leuchtmittel werden für adaptive Scheinwerfersysteme, beispielsweise von Fahrzeugen, eingesetzt. Häufig handelt es sich dabei um LED-Matrix-Anord- nungen einer Vielzahl einzeln adressierbarer LEDs. Bei derartigen Anordnungen kann die Ausleuchtungsgeometrie variabel, z.B. an eine Fahrsituation, angepasst werden. Dies ist besonders im KFZ-Bereich von Interesse, um verschiedene Lichtfunktionen, wie Tagfahrlicht, Abblendlicht, Kurvenlicht und Abbiegelicht, in einem Scheinwerferdesign zu integrieren, wobei die einzelnen Funktionen dennoch flexibel einstellbar sind.
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Bei der Herstellung der vorgenannten Leuchtmittelanordnungen müssen die Leuchtmittel einer Funktionsprüfung unterzogen werden. So muss etwa bei der Herstellung einer LED-Matrix die Funktion jeder einzelnen LED sichergestellt.sein. In diesem Zusammenhang ist es üblich, für jedes Leuchtmittel bzw. jede LED einen eigenen Sensor vorzusehen, der über eine Lichtübertragungsstrecke bei der Funktionsprüfung optisch mit der LED verbunden wird, d.h. der Sensor wird in Verbindung mit einer Lichtübertragungsstrecke so positioniert, dass das Licht eines einzigen Leuchtmittels detektiert wird.
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Die
DE 20 2004 006 019 U1 zeigt eine Testvorrichtung und ein Verfahren zum Testen einer Anzahl von auf einer Platine in einem gewählten Muster angeordneten LEDs. Dabei wird unmittelbar über den LEDs eine Lochplatte angeordnet, in welcher lichtleitende Fasern zur Erfassung des von den Dioden ausgehenden Lichts und Weiterleitung an eine Videokamera, welche anhand der gemessenen Pixelzahl Auskunft über Helligkeit und Farbe der LEDs gibt, angeordnet sind; alternativ kann die Videokamera auch direkt über den LEDs angeordnet sein.
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Nachteilig hierbei ist die in Herstellung und Wartung aufwendige Prüfeinrichtung, insbesondere bei einer großen Anzahl von Leuchtmitteln. Außerdem muss die Positionierung der Leuchtmittelanordnung relativ zu den Lichtübertragungsstrecken so genau sein, dass bei Fehlfunktion eines Leuchtmittels der zugeordnete Sensor nicht das Licht eines benachbarten Leuchtmittels detektiert und somit eine Erkennung der Fehlfunktion fehlschlägt.
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In der
DE 10 2011 076 133 A1 ist eine Prüfvorrichtung für eine Kamera, welche in einem Fahrassistenzsystem eingesetzt wird, gezeigt. Dabei werden zur Feststellung von optischen Artefakten der Kamera oder eines transparenten Objekts (z.B. einer Windschutzscheibe) mit der Kamera einzelne Bilder einer Lichtquellenanordnung aufgenommen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, das Prüfverfahren und die Prüfeinrichtung zu vereinfachen, somit Herstellungs- und Durchführungsaufwand und -kosten zu reduzieren und die Zuverlässigkeit der Funktionsüberprüfung zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Leuchtmittel-Gruppen sequentiell angesteuert werden und währenddessen ein zeitlicher Verlauf der von mehreren Leuchtmitteln ausgehenden Helligkeit gemessen wird, der mit einem erwarteten Helligkeits-Verlauf verglichen wird, wobei bei einer Abweichung des Helligkeits-Verlaufs (d.h. des gemessenen zeitlichen Verlaufs der von mehreren Leuchtmitteln ausgehenden Helligkeit) eine Fehlfunktion signalisiert wird. Zur Ermittlung etwaiger Abweichungen kann beispielsweise der gemessene Helligkeits- Verlauf an jedem Messpunkt mit dem erwarteten Helligkeits- Verlauf verglichen werden. Im Unterschied zu bekannten Überprüfungsverfahren werden die Helligkeitsmessungen zeitlich versetzt durchgeführt, so dass die gemessenen Werte voneinander unabhängig sind und gegenseitige Beeinflussungen ausgeschlossen werden können. Insbesondere ermöglicht die sequentielle Messung eine Verwendung eines Sensors für mehrere Leuchtmittel derselben Anordnung.
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Dementsprechend ist bei der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung sowohl mit dem Sensor als auch mit der Ansteuerungseinheit eine Auswerteeinheit zur Überwachung des zeitlichen Verlaufs der von mehreren Leuchtmitteln ausgehenden Helligkeit verbundenen, wobei der Sensor als gemeinsamer Sensor zur Messung der Helligkeit mehrerer sequentiell angesteuerter Leuchtmittel eingerichtet ist und die Anzahl der Sensoren geringer ist als die Anzahl der Leuchtmittel der zu überprüfenden Anordnung. Der Aufbau der Prüfeinrichtung ist somit gegenüber bekannten Einrichtungen vereinfacht, da bei gleicher Anzahl von Leuchtmitteln eine geringere Anzahl von Sensoren erforderlich ist.
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Das Prüfverfahren kann vorteilhaft weiter vereinfacht werden, wenn die Leuchtmittel in Gruppen unterteilt sind, deren erwartete Helligkeit gleich ist. Der erwartete Verlauf der gemessenen Helligkeit ist in diesem Fall besonders einfach; zur Überprüfung ist es möglich, bei jeder Gruppe die gemessene Helligkeit mit einem immer gleichen Vorgabewert zu vergleichen.
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Eine entsprechend einfache Überprüfung ist beispielsweise möglich, wenn alle Leuchtmittel der Anordnung baugleich sind.
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Wenn in diesem Zusammenhang außerdem bei der sequentiellen Ansteuerung die Übergänge zwischen den Gruppen so synchronisiert werden, dass der erwartete zeitliche Verlauf der Helligkeit gleichförmig oder zeitlich konstant ist, kann eine ansonsten notwendige Synchronisation zwischen der Ansteuerung der Leuchtmittel und Messung bzw. Auswertung der Helligkeit unterbleiben, und es genügt, lediglich den Beginn und das Ende einer Messsequenz zu synchronisieren. Da die sequentiellen Messungen unmittelbar aufeinander folgen, kann die Geschwindigkeit der gesamten Messung verbessert bzw. die Dauer der gesamten Überprüfung reduziert werden.
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Eine besonders einfache Messung und Auswertung kann erzielt werden, wenn die Leuchtmittel einzeln ansteuerbar sind und jede sequentiell angesteuerte Gruppe nur ein Leuchtmittel aufweist. In diesem Fall werden die Leuchtmittel vorteilhaft einzeln angesteuert und bei der Überprüfung leuchtet somit zu jedem Zeitpunkt nur genau ein Leuchtmittel, so dass eine quantitative Messung der Helligkeit unterbleiben kann. Es kann daher ein vergleichsweise ungenauer Sensor mit einer lediglich zweiwertigen Auswertung eingesetzt werden, da lediglich erkannt werden muss, ob zu jedem Messzeitpunkt ein Licht leuchtet oder nicht.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Fehlfunktion eines Leucht- mittels anhand eines vorübergehenden Lichtausfalls im Verlauf der gemessenen Helligkeit erkannt wird. Die Lichtintensität muss in diesem Fall weder gemessen noch ausgewertet werden.
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Auch wenn eine eindeutige Zuordnung zwischen Sensor und Leucht- mittel bei dem vorliegenden Verfahren im Allgemeinen nicht gegeben ist, kann eine Gruppe mit einem fehlerhaften Leuchtmittel anhand des Zeitpunkts der Abweichung im zeitlichen Verlauf der gemessenen Helligkeit identifiziert werden. Für eine derartige Identifikation muss der Helligkeitsverlauf mit der Reihenfolge und der Dauer der Ansteuerung der Leuchtmittel verglichen werden. Die Gruppe mit dem fehlerhaften Leuchtmittel ist jene Gruppe, die zum Zeitpunkt der Abweichung angesteuert wurde. Anstatt die komplette Anordnung zu verwerfen oder alle Gruppen manuell erneut zu überprüfen, kann nun beispielsweise nur die fehlerhafte Gruppe ausgetauscht werden.
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Es ist weiters besonders günstig, wenn die von der gesamten Anordnung ausgehende Helligkeit mit einem einzigen Sensor gemessen wird. Die Positionierung der Leuchtmittelanordnung ist in diesem Fall einfach zu bewerkstelligen, da eine fehlerhafte Zuordnung zwischen Leuchtmittel und Sensor ausgeschlossen ist.
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Bei der entsprechenden Prüfeinrichtung ist somit vorteilhaft nur ein Sensor zur Messung der Helligkeit aller Leuchtmittel der Anordnung vorhanden. Die Auswerteeinheit kann in diesem Fall direkt mit dem Sensor integriert werden, da eine Verbindung mit mehreren Sensoren nicht erforderlich ist.
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Das vorliegende Verfahren zur Funktionsüberprüfung ist besonders vorteilhaft, wenn die Leuchtmittel Leuchtdioden (LEDs) sind, wobei die Anordnung insbesondere eine LED-Matrix ist. Bei der- artigen Anordnungen kann eine hohe Anzahl von Leuchtmitteln auf engem Raum realisiert werden, so dass eine Zuordnung jedes Leuchtmittels zu einem eigenen Sensor besonders schwierig wäre. Eine sequentielle Überprüfung gemäß dem vorliegenden Verfahren ermöglicht hierbei exakte Ergebnisse sowie große Einsparungen hinsichtlich der Sensoren und vereinfacht die zur Überprüfung notwendige Justierung auf ein Mindestmaß.
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Damit eventuelle Beeinflussungen durch Lichtquellen, welche nicht zur zu überprüfenden Anordnung gehören, vermieden werden, ist es günstig, wenn ein Bereich zwischen der Leuchtmittelanordnung und dem zumindest einen Detektor gegen Streulicht abgeschirmt ist. Beispielsweise kann ein kegelförmiger, lichtundurchlässiger Schirm vorgesehen sein, welcher sich von einem Sensor bis zu einem Rand der Leuchtmittelanordnung erstreckt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigen dabei im Einzelnen:
- 1 eine schaubildliche Ansicht einer Prüfeinrichtung mit einem Prüfling; und
- 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Prüfeinrichtung mit einer zu überprüfenden Leuchtmittelanordnung.
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In 1 ist eine Prüfeinrichtung 1 mit einem Detektor 2 und einer Abschirmung 3 gezeigt. Der Detektor 2 weist einen einzigen Sensor 4 auf, welcher zur Messung der Helligkeit innerhalb der Abschirmung 3 eingerichtet ist. Die Abschirmung 3 ist beispielsweise pyramidenstumpfförmig mit einer im Allgemeinen rechteckigen Grundfläche 5, wobei die Abschirmung an der Grundfläche und der parallel gegenüberliegenden Schnittfläche 6 eine Öffnung aufweist. Der Detektor 2 ist auf der engeren Oberseite 7 der Abschirmung 3 angeordnet und bildet mit einem Rand der Schnittfläche 6 einen lichtundurchlässigen Abschluss.
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Benachbart einer breiten Unterseite 8 der Abschirmung 3 ist eine zu prüfende Leuchtmittelanordnung 9 in Form eines LED-Matrix-Moduls 10 angeordnet. Das LED-Matrix-Modul 10 ist so orientiert, dass seine Leuchtmittel bzw. LEDs 11 auf einer der Prüfeinrichtung 1 zugewandten Seite angeordnet sind. Die LEDs 11 sind einzeln ansteuerbar (vgl. 2). Die Fläche 12, über die die LEDs 11 verteilt sind, ist kleiner oder gleich der Grundfläche 5 der Abschirmung 3. Somit kann die Abschirmung 3 so an das LED-Matrix-Modul 10 herangeführt werden, dass von der Umgebung kein Licht, insbesondere kein Streulicht, auf den Detektor 2 eindringen kann.
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2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des elektrischen Teils der Prüfeinrichtung 1 zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens, welche mit einem Prüfling, d.h. einer zu überprüfenden Leuchtmittelanordnung 9, verbunden ist. Der Prüfling 9, bei dem es sich beispielsweise um ein LED-Matrix-Modul 10 handeln kann, weist zumindest einen Strang 13 in Serie geschalteter LEDs 11 auf. Zur Funktionsprüfung ist der Strang 13 mit einer Konstantstromquelle 14 verbunden, welche einen zur Versorgung der LEDs 11 angepassten Strom bereitstellt. Die LEDs 11 sind einzeln ansteuerbar, indem parallel zu jeder LED 11 ein Schalter 15 zu deren Überbrückung geschaltet ist. Wenn der Schalter 15 geschlossen ist, fließt der Strom aufgrund des erheblich niedrigeren Widerstands des Schalters 15 im Wesentlichen ausschließlich über den Schalter 15 und die zugeordnete LED 11 bleibt dunkel. Es ist aus 2 unmittelbar ersichtlich, dass anstelle der einzelnen LEDs 11 auch LED-Gruppen mit jeweils mehreren LEDs vorgesehen sein können, wobei ein Schalter 15 zur Überbrückung einer Gruppe, d.h. sämtlicher LEDs der Gruppe, eingerichtet sein kann. In diesem Fall wären nicht alle LEDs einzeln ansteuerbar; das vorliegende Verfahren könnte dann zumindest auf die Gruppen angewendet werden. Die Gruppen könnten dabei Reihen- und/oder Parallelschaltungen von LEDs 11 enthalten.
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Die Schalter 15 sind mit einer Ansteuerungseinheit 16 verbunden, welche die Stellung der Schalter 15 steuert. Zwischen der Ansteuerungseinheit 16 und den einzelnen Schaltern 15 sind Treiberschaltungen 17 geschaltet, welche ein von der Ansteuerungseinheit 16 generiertes Steuersignal auf ein Arbeitspotential des zugeordneten Schalters 15 bringen. Die Ansteuerungseinheit 16 weist einen Taktgeber auf, der eine sequentielle Ansteuerung der einzelnen LEDs 11 erlaubt, indem in zeitlich regelmäßigen Abständen jeweils genau einer der Schalter 15 geöffnet und somit die zugeordnete LED 11 aktiviert wird. Das Öffnen eines Schalters 15 ist dabei mit dem zeitgleichen Schließen eines anderen, zuvor geöffneten Schalters 15 synchronisiert, so dass ein Lichtstrom bzw. die Helligkeit des von den LEDs 11 ausgehenden Lichts im Wesentlichen unverändert bleibt und einen gleichförmigen Verlauf aufweist. Dabei ist bei den Übergängen von einer LED 11 zur nächsten auf die präzise zeitliche Ansteuerung Wert zu legen. Während ein derartiger gleichförmiger Verlauf für die Anwendung nicht unbedingt erforderlich ist, ist es prinzipiell von Vorteil, wenn eine sequentielle Ansteuerung der Leuchtmittelanordnung 9 in der Art eines „Lauflichts“ für eine Funktionsprüfung gemäß dem vorliegenden Verfahren zumindest im Testbetrieb möglich ist.
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Zur Durchführung der Funktionsüberprüfung sind die LEDs 11 in einem Sichtbereich eines Sensors 4 angeordnet, welcher Teil eines Detektors 2 (s. 1) ist. Der Sensor 4 ist zur Messung der Helligkeit des von den LEDs 11 abgegebenen Lichts eingerichtet. Mit dem Sensor 4 und der Ansteuerungseinheit 16 ist eine Auswerteeinheit 18 verbunden. Der Sensor 4 übermittelt die während einer Funktionsüberprüfung gemessenen Helligkeitswerte bzw. den zeitlichen Verlauf der gemessenen Helligkeit an die Auswerteeinheit 18. Im Fall einer synchronisierten sequentiellen Ansteuerung von baugleichen LEDs 11 oder LED-Gruppen registriert der Sensor 4 beispielsweise eine im Wesentlichen konstante Helligkeit. Die Ansteuerungseinheit 16 übermittelt ebenfalls einen zeitlichen Ablauf der Ansteuerung der einzelnen LEDs 11 mit der Information, zu welchem Zeitpunkt welche LED (s) 11 aktiv sind bzw. waren, an die Auswerteeinheit 18. Der zeitliche Ablauf der Ansteuerung kann aber auch von der Auswerteeinheit 18 vorgegeben und von der Ansteuerungseinheit 16 gegebenenfalls bestätigt werden. Es ist dem Fachmann sowohl im Zusammenhang mit dem Sensor 4 als auch mit der Ansteuerungseinheit 16 ersichtlich, dass die Übertragung der Daten zur Auswerteeinheit 18 entweder in Echtzeit während der Funktionsprüfung oder gesammelt am Ende der Funktionsprüfung erfolgen kann.
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Anhand des übermittelten Ablaufs (der Ansteuerung) und Verlaufs (der Helligkeit) erkennt die Auswerteeinheit 18 etwaige Fehlfunktionen einer oder mehrerer LEDs 11 des Strangs 13. Bei einzelner Ansteuerung der LEDs 11 erfolgt die Erkennung anhand einer qualitativen, zweiwertigen Auswertung des Sensorsignals: sollte eine der LEDs nicht funktionieren, so erkennt der Detektor bzw. die Auswerteeinheit eine (kurze) Unterbrechung des Lichtes und kann das als Fehler der LED-Matrix auswerten. Über den Zeitpunkt der Lichtunterbrechung kann bei Kenntnis der Abfolge der Ansteuerung die fehlerbehaftete LED 11 identifiziert werden. Bei einer Ansteuerung von LED-Gruppen wird die gemessene Helligkeit in der Auswerteeinheit 18 quantitativ mit einem vorgegebenen Sollwert bzw. einer voreingestellten Mindesthelligkeit verglichen, und bei einem Einbruch der Helligkeit wird die zum Zeitpunkt des Einbruchs aktive Gruppe als fehlerbehaftet erkannt. Nach Ermittlung der fehlerhaften LED 11 oder LED-Gruppe übermittelt die Auswerteeinheit 18 die zugeordnete Identifikationsinformation an eine Anzeige- oder Ausgabeeinheit 19. Die Anzeige- oder Ausgabeeinheit 19 signalisiert die erkannte Fehlfunktion, so dass im Anschluss an die Funktionsüberprüfung beispielsweise ein Austausch oder eine Reparatur des fehlerbehafteten LED-Matrix-Moduls 10 vorgenommen werden kann.
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Alternativ zur Anordnung sämtlicher LEDs in einem Sichtbereich eines Sensors kann auch ein die LEDs verbindender Lichtleiter vorgesehen sein, mit dem der Sensor gekoppelt ist. In diesem Fall sammelt der Lichtleiter - unabhängig von einer geometrischen Anordnung der LEDs untereinander und/oder gegenüber dem Sensor - das Licht sämtlicher LEDs zumindest teilweise ein und leitet das gesammelte Licht an den Sensor 4, welcher somit sämtliche LEDs überwachen bzw. prüfen kann.
