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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen der Funktionsfähigkeit eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben solch einer Vorrichtung.
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Die
US 2011 / 0 063 115 A1 beschreibt einen Scheinwerfer mit Laser mit einer Sicherheitseinrichtung, mittels welcher das Austreten eines Laserstrahls aus dem Scheinwerfer verhindert werden soll. Zu diesem Zweck umfasst die Sicherheitseinrichtung einen Sensor zum Erfassen einer Lichtintensität eines kohärenten Lichtstrahls und einer Lichtintensität eines inkohärenten Lichtstrahls. Der kohärente Lichtstrahl entspricht dabei einem von dem Laser emittierten Lichtstrahl. Der inkohärente Lichtstrahl entspricht dabei einem von einem Konverterelement, welcher durch den Laser zum Leuchten angeregt wird, abgegebenen Lichtstrahl.
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Die
DE 10 2012 220 481 A1 betrifft ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, welches eine Laserlichtquelle umfasst. Das von der Laserlichtquelle ausgestrahlte Primärlichtbündel trifft auf ein Photolumineszenzelement, welches durch den auftreffenden Primärlichtstrahl unter Ausnutzung von Photolumineszenz zur Ausstrahlung einer Sekundärlichtverteilung als Abstrahllichtverteilung des Lichtmoduls angeregt wird. Dabei ist eine Detektionseinrichtung vorgesehen, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, das detektierbar ist, wenn die Strahlungsintensität von Lichtbündeln, welche im Strahlengang nach dem Photolumineszenzelement verlaufen, einen Sicherheitsgrenzwert überschreiten oder unterschreiten.
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Die
DE 10 2010 033 351 A1 betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines wenigstens ein Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs ansteuernden Fahrzeugsystems, welcher Scheinwerfer zur segmentweisen Ausleuchtung eines Ausleuchtbereichs ansteuerbar ist, wobei wenigstens eine Kalibrierungsmessung für wenigstens ein Segment oder eine nicht alle Segmente umfassende Gruppe bei Ausleuchtung nur des Segments oder der Gruppe vorgenommen.
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Aus der
DE 10 2012 016 441 A1 ist bereits eine Vorrichtung zum Prüfen der Funktionsfähigkeit eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs bekannt, welche einen Lichtkasten umfasst, in welchem ein optisches Element angeordnet ist. Dieser Lichtkasten ist so an dem Kraftfahrzeug anordenbar, dass das optische Element durch den Scheinwerfer ausgestrahltes Licht empfängt. Mittels dieser Vorrichtung kann eine Ausrichtung des Scheinwerfers überprüft werden, um diese anschließend gegebenenfalls zu kalibrieren. Dabei können auch dynamische Effekte erfasst werden, welche beispielsweise durch eine Vibration auf einem Rüttelprüfstand oder im Fahrbetrieb hervorgerufen werden.
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Die
EP 2 416 139 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kalibrierung eines wenigstens einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs ansteuernden Fahrzeugsystems. Zu diesem Zweck wird mit dem Scheinwerfer eine Projektionsfläche einer Prüfvorrichtung angestrahlt, wobei diese Projektionsfläche auch in einem Lichtkasten angeordnet sein kann. Die angestrahlte Projektionsfläche wird dabei mit einer Kamera aufgenommen und der Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs so angesteuert, dass nur bestimmte Leuchtdioden-Segmente des Scheinwerfers für eine Beleuchtung der gesamten Projektionsfläche oder eines Teilbereichs verwendet werden.
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Die
WO 2011 / 107 343 A1 beschreibt ein Verfahren zur Gruppierung und Kennzeichnung von Lumineszenzdiodenbauelementen. Zu diesem Zweck wird die erforderliche Stromstärke zur Erzeugung einer vorgegebenen Zielhelligkeit ermittelt. Die Ergebnisse dieser Ermittlung werden auf der Diode gekennzeichnet oder in einem Speicherbaustein der Diode gespeichert. Dabei können auch weitere elektrische oder optische Parameter des Lumineszenzdiodenbauelements gemessen werden, beispielsweise eine Farbe, ein Farbort, eine Helligkeit oder eine Vorwärtsspannung. Bei dem Lumineszenzdiodenbauelement kann es sich um ein LED-Modul mit mehreren LEDs für einen Automobilscheinwerfer handeln.
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Bei modernen Scheinwerfern für Kraftfahrzeuge kann als Lichtquelle ein Laser verwendet werden. Ein Laser erzeugt in einem besonders schmalen Wellenlängen- beziehungsweise Frequenzbereich Licht, welches eine besonders hohe Lichtintensität aufweisen kann. Bei der Verwendung in einem Scheinwerfer kann mittels des Lasers ein Konverter aufgrund von Lumineszenz mit dem vom Laser erzeugten Licht zum Abgeben von Licht angeregt werden. Das vom Konverter abgegebene Licht weist dabei üblicherweise, im Gegensatz zum vom Laser abgegebenen Licht, einen wesentlich breiteren Wellenlängenbereich auf. Aufgrund des Energieerhaltungssatzes ist die jeweilige Wellenlänge eines vom Konverter abgegebenen Photons größer als die Wellenlänge des Photons, mittels welchem die Lumineszenz und damit die Abgabe dieses Photons angeregt wurde. Die Lichtintensität des vom Konverter abgegebenen Lichts ist dabei eine Funktion seiner Wellenlänge. Ein solcher Konverter kann beispielsweise ein Kristallelement aus Ce:YAG umfassen, eine besondere Form von Yttrium-Aluminium-Granat.
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Konverter in Scheinwerfern können durch mechanische Krafteinwirkung und Alterungsprozesse beschädigt werden, sodass die Funktionsfähigkeit des Scheinwerfers beeinträchtigt ist. Bisher bekannte Verfahren und Vorrichtungen zum Prüfen der Funktionsfähigkeit eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs können solche Beschädigungen nicht immer zuverlässig feststellen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen der Funktionsfähigkeit eines Scheinwerfers zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Prüfen der Funktionsfähigkeit des Scheinwerfers des Kraftfahrzeugs wird davon ausgegangen, dass eine Lichtintensität des vom optischen Element empfangenen Lichts eine Funktion der Wellenlänge ist. Das optische Element ist als Spektrometer zum Ermitteln der Lichtintensität in Abhängigkeit von der jeweiligen Wellenlänge und zum Ausgeben dieser ermittelten Lichtintensität als ein Spektralverlauf des empfangenen Lichts in Form einer Reihe der Lichtintensitäten getrennt nach der jeweiligen Wellenlänge ausgebildet. Ein Spektrometer kann also den Spektralverlauf des von ihm empfangenen Lichts ermitteln. Dabei ist keine Leinwand oder Projektionsfläche notwendig; das Licht kann direkt von dem Spektrometer empfangen werden. Das Spektrometer kann auch als Spektrumanalysator oder als Spektralphotometer bezeichnet werden. Mittels des Spektralverlaufs kann überprüft werden, ob der Konverter wie vorgesehen das ihn anregende Licht des Lasers in Licht mit einer anderen Wellenlänge konvertiert, welches dann von dem Scheinwerfer ausgestrahlt wird. Die Reihe von Lichtintensitäten kann dabei sowohl aufsteigend als auch absteigend ausgegeben werden; eine Darstellung als Graph ist ebenfalls möglich. Mittels des Spektralverlaufs können insbesondere auch Beschädigungen und/oder Fehler des Konverters festgestellt werden, welche mit dem bloßen Auge oder einer Kamera nicht ermittelt werden können.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine Auswerteinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die ermittelte Lichtintensität der jeweiligen Wellenlängen mit einer jeweils vorbestimmten Lichtintensität vergleichbar ist. Damit kann die Funktionsfähigkeit des Scheinwerfers besonders einfach automatisch geprüft werden. Die ermittelte Lichtintensität der jeweilige Wellenlänge kann auch als die Lichtintensität von einem Wellenlängenbereich verstanden. Die Lichtintensität wird dann nicht einer spezifischen Wellenlänge sondern einem Wellenlängenbereich von Beispielsweise bis zu 50 Nanometer zugeordnet, vorzugsweise bis zu 10 Nanometer. Ein Wellenlängenbereich kann auch als Wellenlängenband bezeichnet werden. Es wird also nicht jeweils eine Wellenlänge des Lichts mit einer bestimmten Lichtintensität vorgesehen, sondern eine gesamte Bandbreite von Wellenlängen zusammengefasst und mit einer vorbestimmten Lichtintensität verglichen. Dadurch kann ein besonders einfaches und kostengünstiges Spektrometer verwendet werden.
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Anstatt der Wellenlänge kann das Licht auch über seine Frequenz beschrieben werden und entsprechend auch ein Wellenlängenbereich als ein Frequenzbereich oder ein sogenanntes Frequenzband. Die Wellenlänge und die Frequenz ist beim Licht ohne Weiteres ineinander umrechenbar.
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Im Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Scheinwerfer einen Laser zum Erzeugen von Licht umfasst, wobei die Lichtintensität in Abhängigkeit von der jeweiligen Wellenlänge vor dem Ausstrahlen von einem Konverter verändert wird. Erfindungsgemäß beschreibt die vorbestimmte Lichtintensität einen Spektralverlauf nicht des Laserlichts selbst, sondern den Spektralverlauf des von dem Konverter veränderten und vom Scheinwerfer abgestrahlten Lichts. Hiermit kann also direkt verglichen werden, ob das vom optischen Element empfangene Licht mit seinem Spektralverlauf dem erwarteten Spektralverlauf des von dem Konverter konvertierten Lichts entspricht. Hiermit lässt sich eine weitere Beschädigung des Konverters erfassen und ein Rückschluss auf die Ursache ermöglichen. Beispielsweise durch Alterungsprozesse kann die Funktionsfähigkeit eines Konverters beeinträchtigt werden, sodass er Licht nicht mehr wie gewünscht konvertiert. Solch ein Alterungsprozess ist so besonders frühzeitig erkennbar. Ein gealterter Konverter kann auch bewirken, dass die Leistung des Scheinwerfers reduziert ist. Ein Alterungsprozess kann den Konverter insbesondere durch chemische Prozesse verfärben, sodass dieser Licht mit einem veränderten Spektrum abgibt. Der Konverter kann durch einen Alterungsprozess auch abgedunkelt werden, das heißt, die Lichtintensität des vom Konverter abgegebenen Lichts sinkt generell oder wenigstens bei bestimmten Wellenlängen. Bei anderen Wellenlängen kann durch einen Alterungsprozess die Lichtintensität dagegen auch zunehmen. Durch einen Alterungsprozess kann sich der Konverter gegebenenfalls auch verformen und so bei Anregung Licht mit einem anderen Spektralverlauf abgeben.
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Bei der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Übertragungseinrichtung umfasst, mittels welcher ein Sperrbefehl zum Deaktivieren des Scheinwerfers an eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragbar ist. Damit kann sichergestellt werden, dass ein Scheinwerfer mit beschädigtem Konverter keinesfalls mehr ohne eine vorhergehende Reparatur und/oder Wartung verwendet werden kann. Gerade da die Vorrichtung auch Beschädigungen erkennen kann, welche mit dem bloßen Auge bei einer optischen Kontrolle nicht feststellbar sind, ist es wichtig, solch eine Reparatur und/oder Wartung zu garantieren und eine weitere Benutzung des Scheinwerfers zu verhindern. Andernfalls kann der Scheinwerfer unwissentlich und/oder unbeabsichtigt weiter eingesetzt werden und dabei Augenirritationen und Blendungen bei anderen Verkehrsteilnehmern hervorrufen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist für den Fall vorgesehen, dass der Scheinwerfer einen Laser zum Erzeugen von Licht umfasst, wobei die Lichtintensität in Abhängigkeit von der jeweiligen Wellenlänge vor dem Ausstrahlen von einem Konverter verändert wird. Die vorbestimmte Lichtintensität beschreibt einen Spektralverlauf des von dem Laser abgestrahlten Lichts. Somit kann erfasst werden, ob unkonvertiertes, unmittelbar von dem Laser erzeugtes Licht von dem Scheinwerfer ausgestrahlt wird. Beispielsweise erzeugt ein blauer Laser vorzugsweise Licht mit einer Wellenlänge von 450 Nanometer und mit einer besonders hohen Lichtintensität. Wird dieses Licht unkonvertiert von dem Scheinwerfer ausgestrahlt, kann es zu Augenirritationen und Blendungen bei anderen Verkehrsteilnehmern führen. Dies kann durch die beschriebene Vorrichtung zuverlässig erkannt werden. Gleichzeitig ist so ein direkter Rückschluss auf eine Ursache einer Fehlfunktion des Scheinwerfers möglich: Der Scheinwerfer strahlt insbesondere unkonvertiertes Licht ab, wenn der Konverter mechanische Beschädigungen aufweist. Eine solche mechanische Beschädigung kann beispielsweise ein Riss im Konverter sein, welcher durch Erschütterung oder durch Kollisionen des Kraftfahrzeugs mit Hindernissen hervorgerufen wurde. Auch ein kleiner Riss, welcher mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen ist, kann so zuverlässig detektiert werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn mittels des am Kraftfahrzeug anordenbaren Lichtkastens der Scheinwerfer zusammen mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs lichtdicht einhüllbar ist. Dadurch werden Fehler bei der Prüfung der Funktionsfähigkeit des Scheinwerfers, beispielsweise durch von anderen Lichtquellen erzeugtes Licht, welches in das optische Element einfällt, vermieden.
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Besonders vorteilhaft hierfür ist es, wenn ein Dichtungselement vorgesehen ist, welches zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeugs und dem daran angeordneten Lichtkasten anordnenbar ist. Das Dichtungselement stellt eine Anlagefläche des Lichtkastens zum Anlegen an der Karosserie des Kraftfahrzeugs bereit. Bei dem Dichtungselement kann es sich beispielsweise um eine Gummilippe oder einen Schaumstoffkörper handeln. Damit kann in besonders einfacher und kostengünstiger Weise sichergestellt werden, dass der Lichtkasten mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs den Scheinwerfer lichtdicht einhüllt. Außerdem ist es so möglich, dass der Lichtkasten für verschiedene Kraftfahrzeuge mit unterschiedlichen Karosserie- und/oder Scheinwerferformen verwendet werden kann.
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Die Übertragungseinrichtung kann in vorteilhafter Weise auch für andere Befehle wie beispielsweise Auslösebefehle oder Steuerbefehle genutzt werden. Damit kann insbesondere der Scheinwerfer während der Prüfung durch die Vorrichtung angesteuert werden, insbesondere um unterschiedliche Lichtverteilungen zu erzeugen. Mittels der Übertragungseinrichtung ist eine vollautomatische Prüfung der Funktionsfähigkeit besonders einfach möglich.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Prüfen einer Funktionsfähigkeit eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs mit den Schritten gemäß Anspruch 5.
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Dadurch kann besonders einfach die Funktionsfähigkeit des Scheinwerfers geprüft werden. Außerdem können, wie eingangs beschrieben, Beschädigungen des Konverters festgestellt werden. Das Anschalten des Scheinwerfers des Kraftfahrzeugs kann dabei beispielsweise durch einen von der Übertragungseinrichtung übertragenen Steuerbefehl automatisch erfolgen. Dabei können auch verschiedene Lichtverteilungen des Scheinwerfers eingestellt werden. Damit ist es insbesondere möglich, auch den Ort festzustellen, bei welchem eine mögliche Beschädigung des Konverters vorliegt. Die Prüfung kann auch komplett automatisiert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist also dazu ausgebildet, die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen der Funktionsfähigkeit des Scheinwerfers des Kraftfahrzeugs zu betreiben. Zur Erfindung gehören Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund werden die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Bei dem Verfahrens ist es vorgesehen, dass die ermittelte Lichtintensität der jeweiligen Wellenlänge mittels einer Auswerteinrichtung mit einer vorbestimmten Lichtintensität verglichen wird und bei Überschreiten oder Unterschreiten dieser vorbestimmten Lichtintensität ein Sperrbefehl zum Deaktivieren des Scheinwerfers mittels einer Übertragungseinrichtung an die Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen wird. Somit kann in besonders einfacherer Art und Weise, insbesondere automatisch, sichergestellt werden, dass ab einem Überschreiten einer gewissen Toleranzschwelle der Scheinwerfer nicht mehr ohne vorherige Reparatur und/oder Wartung verwendet werden kann. Die Überschreitung der Toleranzschwelle bedeutet nämlich, dass der Scheinwerfer und insbesondere sein Konverter mit einer hohen Wahrscheinlichkeit beschädigt sind und nicht wie vorgesehen arbeiten. Damit umfasst die Vorrichtung eine Übertragungseinrichtung, mittels welcher ein Sperrbefehl zum Sicherstellen, dass der Scheinwerfer mit beschädigtem Konverter keinesfalls mehr ohne eine vorhergehende Reparatur und/oder Wartung verwendbar ist, an eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragbar ist.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn vor dem Anschalten des Scheinwerfers mittels eines Ermitteln von einer Lichtintensität in Abhängigkeit einer jeweiligen Wellenlänge durch das Spektrometer geprüft wird, ob der Scheinwerfer von dem Lichtkasten zusammen mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs lichtdicht eingehüllt ist. Beispielsweise wird also eine erste Messung mit ausgeschaltetem Scheinwerfer durchgeführt. Wird bei dieser Messung noch Licht empfangen oder wenigstens Licht mit einer Lichtintensität über einem gewissen Schwellwert, so ist der Scheinwerfer nicht lichtdicht eingehüllt und es können falsche Ergebnisse bei der Prüfung ermittelt werden. Bei dem so ausgestalteten Verfahren ist es dagegen möglich, solche Fehler zu verhindern. Es kann auch eine Fehlermeldung ausgegeben werden, um gegebenenfalls den Lichtkasten an dem Kraftfahrzeug besser auszurichten oder den Lichtkasten und/oder das Dichtungselement gegen einen anderen Lichtkasten und/oder ein anderes Dichtungselement mit einer geeigneteren Form für das Kraftfahrzeug auszutauschen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Scheinwerfer;
- 2 eine Seitenansicht eines Lichtkastens mit einem darin angeordneten optischen Element;
- 3 eine Draufsicht auf den Lichtkasten gemäß 2;
- 4 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Prüfen der Funktionsfähigkeit eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs;
- 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 4, wobei der Lichtkasten an dem in 1 gezeigten Kraftfahrzeug angeordnet ist;
- 6 einen Graphen eines Prüfergebnisses der Funktionsfähigkeit des Scheinwerfers des in 5 gezeigten Kraftfahrzeugs; und
- 7 einen weiteren Graphen der Prüfung der Funktionsfähigkeit eines beschädigten Scheinwerfers.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Scheinwerfer 12. Dieser Scheinwerfer 12 umfasst einen Laser als Lichtquelle. Dieser Laser erzeugt Licht mit einer hohen Lichtintensität in einem ersten Wellenlängen- beziehungsweise Frequenzbereich. Innerhalb des Scheinwerfers 12 trifft dieses Licht auf einen Konverter. Durch das vom Laser erzeugte Licht wird der Konverter mittels Lumineszenz dazu angeregt, Licht mit einer im Vergleich geringeren Lichtintensität und größeren Wellenlänge beziehungsweise höheren Frequenz abzugeben. Der Konverter konvertiert also das vom Laser erzeugte Licht zu Licht mit einem anderen Spektralverlauf mit einem zweiten Wellenlängenbereich, der größer als der erste Wellenlängenbereich ist.. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass der Laser größtenteils Licht mit einer Lichtintensität um 450 Nanometer erzeugt, welches dann von dem Konverter in Licht mit einem Wellenlängenbereich bis circa 800 Nanometer konvertiert wird. Das so konvertierte Licht wird von dem Scheinwerfer 12 ausgestrahlt und kann vor dem Kraftfahrzeug 10 eine Lichtverteilung 14 erzeugen. Das von dem Scheinwerfer 12 ausgestrahlte Licht hat dabei beispielsweise eine Farbtemperatur von 5500 Kelvin, was besonders ähnlich der Farbtemperatur von Tageslicht ist und so eine Straße vor dem Kraftfahrzeug 10 besonders gut beleuchten kann.
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Die von dem Scheinwerfer 12 erzeugte Lichtverteilung 14 ist vorzugsweise variabel einstellbar. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Mikrospiegel im Scheinwerfer 12 vorgesehen sein. Bei dieser Variante trifft das von dem Laser erzeugte Licht beispielsweise zunächst auf den Mikrospiegel und wird auf verschiedene Teilbereiche des Konverters abgelenkt. Der Konverter erzeugt dann beispielsweise nur in dem jeweils so angeregten Teilbereich mittels Lumineszenz das konvertierte Licht, welches dann zu einem korrespondierenden Teilbereich der Lichtverteilung 14 abgestrahlt wird. Die Lichtverteilung 14 wird hierbei zeilenweise aufgebaut.
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Alternativ kann beispielsweise ein Spiegelarray, ein sogenanntes Digital Micromirror Device, kurz DMD, mit einer Vielzahl von einzeln schaltbaren Mikrospiegeln in dem Scheinwerfer 12 vorgesehen sein. In diesem Fall trifft das von dem Laser erzeugte Licht zunächst auf den Konverter, anschließend wird von diesem konvertiertes Licht auf die Mikrospiegel des DMDs abgestrahlt. Der DMD ist mittels Schaltung seiner Mikrospiegel so steuerbar, dass er die einstellbare Lichtverteilung 14 erzeugt. Teilbereiche der Lichtverteilung 14 korrespondieren dabei ebenfalls zu den einzelnen Mikrospiegeln des DMDs und können ebenfalls zu Teilbereichen des Konverters korrespondieren.
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Der Konverter des Scheinwerfers 12 kann durch beispielsweise mechanische Belastung und Alterungsprozesse beschädigt werden. Solche Beschädigungen sollten frühzeitig erkannt werden können, um Augenirritationen und Blendungen durch das von dem Scheinwerfer 12 ausgestrahlte Licht bei anderen Verkehrsteilnehmern zu vermeiden. Bei den Beschädigungen kann es sich beispielsweise um Risse in einem Kristall des Konverters handeln und/oder auch um eine Verfärbungen und/oder eine Abdunklungen und/oder generell um eine eingeschränkte Funktionsfähigkeit bei der Konvertierung des Lichts.
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Die Erkennung solcher Beschädigungen ist besonders gut mit der in 2 und 3 gezeigten Vorrichtung 16 zum Prüfen der Funktionsfähigkeit des Scheinwerfers 12 des Kraftfahrzeugs 10 möglich. Die Vorrichtung 16 umfasst dabei einen Lichtkasten 18 mit einem darin angeordneten optischen Element 20. Der Lichtkasten 18 ist auf einem höhenverstellbar befestigt Rollengestell 22. Damit ist der Lichtkasten 18 an dem Kraftfahrzeug 10 so anordenbar ist, dass das optische Element 20 durch den Scheinwerfer 12 ausgestrahltes Licht empfängt. Dafür ist eine Öffnung in dem Lichtkasten 18 vorgesehen, welche in 2 und 3 durch den Pfeil 24 markiert ist. An dieser Öffnung ist ein Dichtungselement 26 vorgesehen, mittels welchem der Scheinwerfer 12 von dem Lichtkasten 18 gemeinsam mit der Karosserie 28 des Kraftfahrzeugs 10 besonders einfach lichtdicht einhüllbar ist. Das Dichtungselement 26 ist beispielsweise durch einen elastisch verformbaren Schaumstoffkörper oder eine Gummilippe gebildet. Insbesondere kann der Lichtkasten 18 mit einem Dichtungselement 26 für unterschiedlich geformte Kraftfahrzeuge 10, insbesondere solchen mit unterschiedlich geformten Scheinwerfern 12, verwendet werden. Die Form des Lichtkastens 18 muss dann nicht mehr für unterschiedlich geformte Kraftfahrzeuge 10 angepasst werden.
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Das von dem Scheinwerfer 12 ausgestrahlte Licht weist eine Lichtintensität auf, welche eine Funktion seiner Wellenlänge ist. Entsprechend ist eine Lichtintensität des vom optischen Element 20 empfangenen Lichts auch eine Funktion der Wellenlänge. Das optische Element 20 ist als Spektrometer 30 zum Ermitteln von der Lichtintensität in Abhängigkeit von der jeweiligen Wellenlänge und zum Ausgeben dieser ermittelten Lichtintensität als ein Spektralverlauf des empfangenen Lichts in Form einer Reihe von Lichtintensitäten getrennt nach ihrer jeweiligen Wellenlänge ausgebildet. Das Spektrometer 30 kann also den Spektralverlauf und/oder die Lichtintensität als Funktion der Wellenlänge des von ihm empfangenen Lichts messen. Mittels dieses Spektralverlaufs können Beschädigungen des Konverters besonders gut und besonders frühzeitig nachgewiesen werden. Das heißt, Beschädigungen werden bereits entdeckt, wenn diese noch besonders klein und durch andere Methoden nicht zu ermitteln sind. Das Licht wird dabei von dem optischen Element 20 unmittelbar empfangen, ohne dass eine zusätzliche Projektionsfläche in dem Lichtkasten 18 nötig ist.
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4 zeigt in einer schematischen Seitenansicht die Vorrichtung 16 mit weiteren Komponenten. Insbesondere ist eine Auswerteinrichtung 32 zu erkennen, mittels welcher die ermittelte Lichtintensität der jeweiligen Wellenlänge mit einer jeweils vorbestimmten Lichtintensität vergleichbar ist. Die Auswerteinrichtung 32 ist hier beispielsweise als Computer ausgebildet. Die vorbestimmte Lichtintensität kann dabei beispielsweise einen Spektralverlauf des von dem Laser abgestrahlten Lichts beschreiben und/oder einen Spektralverlauf des von dem Konverter veränderten und vom Scheinwerfer 12 abgestrahlten Lichts. Mittels des Vergleichs mit dem Spektralverlauf des von dem Laser abgegebenen Lichts kann unmittelbar nachgewiesen werden, ob der Konverter Risse aufweist und damit unkonvertiertes Licht von dem Scheinwerfer 12 abgestrahlt wird. Mittels des Vergleichs mit den vorbestimmten Lichtintensitäten, welche das Spektrum des vom Konverter abgegebenen Lichts beschreiben, lassen sich andere Beschädigungen wie insbesondere Alterungsprozesse und eine dadurch eingeschränkte und/oder nicht vorgesehene Konvertierung des Lichts durch den Konverter nachweisen.
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Weiterhin ist in 4 eine Übertragungseinrichtung 34 dargestellt, welche beispielsweise als Kabel ausgebildet ist, welches an das Kraftfahrzeug 10 angeschlossen wird. Alternativ ist auch eine Funkübertragung möglich. Damit können von der Vorrichtung 16 Steuerbefehle an eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs 10 übertragen werden. Hiermit ist insbesondere der Scheinwerfer 12 und seine Lichtverteilung 14 steuerbar. Dies ermöglicht zum einen eine automatisierte Prüfung. Beispielsweise kann durch ein pulsierendes Betreiben des Scheinwerfers 12 innerhalb besonders kurzer Zeit eine besonders umfangreiche Prüfung mit vielen verschiedenen Lichtverteilungen 14 durchgeführt werden. Dadurch kann auch der Ort der Beschädigung in dem Konverter eingegrenzt oder genau bestimmt werden. Dafür wird beispielsweise der Scheinwerfer 12 so angesteuert, dass durch eine bestimmte Lichtverteilung 14 nur ein bestimmter Bereich des Konverters zum Leuchten angeregt wird, welcher zu einem Teilbereich der Lichtverteilung 14 korrespondiert.
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Mittels der Übertragungseinrichtung 34 ist möglich, einen Sperrbefehl zum Deaktivieren des Scheinwerfers 12 an die Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs 10 zu übertragen. Solch ein Sperrbefehl kann ausgesendet werden, wenn der Scheinwerfer 12 bei der Prüfung seiner Funktionsfähigkeit einen Fehler aufweist, beispielsweise weil der Konverter beschädigt ist. Dann ist der Scheinwerfer 12 bis zu einer eventuellen Wartung oder Reparatur nicht mehr einsetzbar. Damit können Augenirritationen und Blendungen von anderen Verkehrsteilnehmern durch von dem Scheinwerfer 12 abgestrahltes Licht verhindert werden. Üblicherweise sollte ein Kraftfahrzeug 10 mit solch einem gesperrten Scheinwerfer 12 bis zu seiner Reparatur nicht mehr im regulären Straßenverkehr eingesetzt werden, insbesondere nicht nachts. Diese Einschränkung ist jedoch hinnehmbar, da die Prüfung mit der Vorrichtung 16 üblicherweise nur in einer Werkstatt durchgeführt wird.
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5 zeigt in einer schematischen Seitenansicht, wie die Vorrichtung 16 mit dem Lichtkasten 18, dem Dichtungselement 26 und der Karosserie 28 den Scheinwerfer 12 lichtdicht einhüllt. Bevor die Funktionsfähigkeit des Scheinwerfers 12 mittels der Vorrichtung 16 geprüft wird, kann die korrekte Anordnung des Lichtkastens 18 an dem Kraftfahrzeug 10 getestet werden. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Spektralverlauf mittels des Spektrometers 30 bei deaktiviertem Scheinwerfer 12 gemessen. Ist der Scheinwerfer 12 lichtdicht eingehüllt, sollte kein oder nur besonders wenig Licht vom Spektrometer 30 empfangen werden. Sollte dennoch eine Lichtintensität gemessen werden, welche wenigstens über einem vorbestimmten Schwellwert liegt, so muss gegebenenfalls die Anordnung des Lichtkastens 18 an dem Kraftfahrzeug 10 überprüft werden. Wenn andernfalls kein lichtdichtes Einhüllen möglich ist, ist es eventuell auch notwendig, das Dichtungselement 26 auszutauschen, oder sogar die Form des Lichtkastens 18 zu verändern.
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6 und 7 zeigen in zwei Graphen die Messergebnisse zweier Prüfungen der Funktionsfähigkeit des Scheinwerfers 12 des Kraftfahrzeugs 10. Auf der y-Achse ist dabei die Lichtintensität P in Watt über die jeweilige Wellenlänge λ in Nanometer über der x-Achse aufgetragen. Es ist sowohl möglich, die Lichtintensität P jeder Wellenlänge λ zu messen als auch eine aggregierte Lichtintensität P für einen jeweils begrenzten Wellenlängenbereich λ zu messen. Die technisch einfachere und kostengünstigere Lösung ist es dabei, jeweils eine Lichtintensität P einem Wellenlängenbereich λ zuzuordnen. Die von dem Spektrometer 30 gemessene Lichtintensität P ist in den Graphen von 6 und 7 als Kurve 42 eingetragen. Das Spektrometer 30 misst in diesem Ausführungsbeispiel Lichtintensitäten P von Licht mit einer Wellenlänge λ von bis zu 800 Nanometer, welches annähernd die maximale Wellenlänge von sichtbarem Licht ist.
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Sowohl in 6 als auch in 7 sind zwei unterschiedliche Bereiche 36, 38 einer weiteren Kurve 42 erkennbar, welche die vorbestimmte Lichtintensität, mit welcher die Messergebnisse verglichen werden, darstellt. Der erste Bereich 36, welcher im Wesentlichen einen Schwellwert für den Wellenlängenbereich um 450 Nanometer darstellt, beschreibt dabei den Spektralverlauf des von dem Laser abgestrahlten Lichts. Der zweite Bereich 38 beschreibt den von dem Konverter veränderten und vom Scheinwerfer 12 abgestrahlten Spektralverlauf des Lichts. Beide Bereiche 36, 38 der Kurve 42 stellen maximale Schwellwerte dar, bei denen eine gemessene Lichtintensität P, welche über diesem Schwellwert bzw. der Kurve 42 liegt, eine Beschädigung des Konverters vermuten lässt. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, untere Schwellwerte vorzugeben.
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Durch die unterschiedlichen Bereiche 36 und 38 kann auf unterschiedliche Beschädigungen des Scheinwerfers 12 geschlossen werden. Sollte beispielsweise die Lichtintensität P des gemessenen Spektralverlaufs über dem Schwellwert des Bereichs 38 liegen, so ist mit einer Alterung, insbesondere einer Verformung, Verfärbung oder chemischen Veränderung des Konverters zu rechnen. Sollte der Spektralverlauf mit der gemessenen Lichtintensität P im Bereich 36 über dem Schwellwert liegen, so ist mit einer Beschädigung des Konverters aufgrund von mechanischen Belastungen und dadurch hervorgerufenen Rissen zu rechnen. Dann kann nämlich ein besonders großer Anteil von Licht mit dem Spektralverlauf des Lasers vom Scheinwerfer 12 abgestrahlt werden. Beispielsweise strahlt Licht des Lasers unkonvertiert durch die Risse des Konverters hindurch.
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Ein solcher Fall ist in 7 gezeigt. Bei 450 Nanometer Wellenlänge überschreitet die Lichtintensität P des vom Scheinwerfer 12 abgestrahlten Lichts und von dem Spektrometer 30 empfangenen Lichts den Schwellwert von Kurve 44 in Bereich 36. Entsprechend kann von der Vorrichtung 16 beispielsweise an der Auswerteinrichtung 32 ausgegeben werden, dass der Scheinwerfer 12 beschädigt ist und welche Beschädigung an welcher Stelle des Konverters wahrscheinlich ist. Außerdem kann der Scheinwerfer 12 durch das Übertragen des Sperrbefehls durch die Übertragungseinrichtung 34 deaktiviert werden. Der Fall von 6 zeigt dagegen beispielsweise einen unbeschädigten Scheinwerfer 12 mit einwandfrei funktionierendem Konverter.
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Die Vorrichtung 16 kann also mittels einer Spektrumanalyse den Zustand des fluoreszierenden Konverters analysieren. Der Lichtkasten 18 ist dabei mit seiner Form an die Form des Scheinwerfers 12 und des Kraftfahrzeugs 10 angepasst. Ein Dichtungselement 26 schließt mögliche Spalte zwischen dem Lichtkasten 18 und dem Scheinwerfer 12 oder der Karosserie 28 des Kraftfahrzeugs 10. Im Inneren des Lichtkastens 18 befindet sich ein optisches Element 20. Dieses optische Element 20 analysiert das gesamte optische Spektrum des laserbasierten Scheinwerfers 12. Das optische Element 20, insbesondere ausgebildet als Spektrometer 30, welches auch als Spektrumanalysator bezeichnet wird, kann auch in unterschiedliche Lichtkästen 18 passend zu verschiedenen Fahrzeugen 10 eingepasst werden. Das Spektrometer 30 ist mit einer Auswerteinrichtung 32, welche als Computer ausgebildet ist, verbunden. Ebenso wird das Kraftfahrzeug 10 über eine Übertragungseinrichtung 34, welche auch als OBD bezeichnet wird und ein standardisierter Diagnosestecker sein kann, verbunden.
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Detektiert das Spektrometer 30 bei ausgeschaltetem Scheinwerfer 12 kein Spektrum, so ist der Lichtkasten 18 lichtdicht oder zumindest blickdicht an dem Scheinwerfer 12 angebracht worden. Es ist möglich, dass ein Computer den Scheinwerfer 12 und dessen Laser automatisiert ansteuert. Das Spektrum der gemessenen Lichtverteilung 14 wird analysiert. Überschreitet das Lichtspektrum bei einer Wellenlänge eine vorgegebene Schwelle der Lichtintensität, so wird der Scheinwerfer 12 oder zumindest sein Laser dauerhaft gesperrt. Umfasst der Scheinwerfer 12 eine Mehrzahl von Lasern, kann auch nur der Laser gesperrt werden, der einen beschädigten Bereich des Konverters zum Leuchten anregt. Es kann auch nur der Bereich des Konverters gesperrt werden, der beschädigt ist, wenn dies Konstruktion des Scheinwerfers 12 zulässt.
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Ein Vorteil der Vorrichtung 16 ist, dass das Spektrum des Scheinwerfers 12 und seines Lasers vollständig analysiert wird. Es werden frühzeitig Alterungsschäden, Schäden an einem Linsensystem oder dem lumineszierenden, insbesondere fluoreszierenden Konverter, erkannt. Bei groben Fehlern des Scheinwerfers 12 oder des Lasers wird dieser dann softwareseitig deaktiviert.
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Insgesamt ist durch das Beispiel gezeigt, wie durch die Erfindung eine Analyse laserbasierter Scheinwerfer (12) bereitgestellt ist.
