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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Laserscheinwerfers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Laserscheinwerfer weist wenigstens zwei Laserdioden und einen im Strahlengang beider Laserdioden angeordneten Konverter auf und ist zum Beispiel aus der
DE 10 2012 220 481 A1 bekannt. In solchen Scheinwerfern wird die Laserstrahlung mit Hilfe eines Konverters zu einem Teil in Fluoreszenzlicht einer längeren Wellenlänge konvertiert. Ein anderer Teil der Laserstrahlung wird in dem Konverter gestreut, ohne eine Wellenlängenkonversion zu erfahren. Durch Mischen beider Anteile entsteht weißes Mischlicht, das zum Erzeugen regelkonformer Scheinwerferlichtverteilungen für Straßenkraftfahrzeuge geeignet ist.
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Ohne geeignete Sicherheitsmaßnahmen könnte im Falle einer Fehlfunktion kohärente Laserstrahlung aus dem Scheinwerfer austreten und andere Verkehrsteilnehmer beeinträchtigen.
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Solche Sicherheitsmaßnahmen sehen eine Überwachung vor, die mit Hilfe eines Strahlungssensors erfolgt. Detektiert ein solcher Sensor eine unzulässig hohe Strahlung, wird die Laserdiode abgeschaltet. Die Detektoren sind beim Gegenstand der
DE 10 2012 220 481 A1 separate Bauteile, für die auch ein separater optischer Pfad vorgesehen werden muss.
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Darüber hinaus ist bekannt, dass eine herkömmliche Leuchtdiode dann, wenn sie mit Licht passender Wellenlänge beleuchtet wird, ein elektrisches Signal in Form eines Fotostroms oder einer Fotospannung erzeugt. Ein Gebrauch von Leuchtdioden als Lichtquelle und als Detektor ist z.B. in
Sensors 2008, 8(4), 2453–2479, "Absorbance based light emitting diode optical sensors and sensing devices" beschrieben.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines Verfahrens der eingangs genannten Art, das eine einfache und kostengünstige Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Laserscheinwerfers in dessen Betrieb erlaubt.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung unterscheidet sich von dem Stand der Technik in ihren Verfahrensaspekten dadurch, dass die beiden Laserdioden relativ zueinander und zu dem Konverter so angeordnet sind, dass bei fehlendem oder fehlerhaften Konverter Laserstrahlung einer ersten der wenigstens zwei Laserdioden auf eine zweite der wenigstens zwei Laserdioden einfällt, dass ein sich an der zweiten Laserdiode bei von der ersten Laserdiode her einfallender Laserstrahlung einstellendes elektrisches Signal erfasst wird und dass der Zustand des Konverters auf der Basis des elektrischen Signals beurteilt wird.
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Dadurch, dass die beiden Laserdioden relativ zueinander und zu dem Konverter so angeordnet sind, dass von dem Konverter als Folge von dessen Beleuchtung mit Licht einer ersten Laserdiode der beiden Laserdioden ausgehendes Licht auf die zweite Laserdiode der beiden Laserdioden einfällt, ergibt sich die Möglichkeit, die zweite Laserdiode als Sensor zu betreiben, dessen Signal durch das von der ersten Laserdiode her einfallende Licht verändert wird.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das elektrische Signal mit einem Sollwert verglichen wird und dass eine Fehlermeldung erzeugt wird, wenn das elektrische Signal um mehr als einen vorbestimmten Wert nach oben oder unten von dem Sollwert abweicht.
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Bevorzugt ist auch, dass die erste Laserdiode dann abgeschaltet wird, wenn der Schwellenwert überschritten wird.
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Dadurch, dass ein an der zweiten Laserdiode anliegendes elektrisches Signal mit einem Schwellenwert verglichen wird und die erste Laserdiode dann abgeschaltet wird, wenn der Schwellenwert überschritten wird, kann eine aus Fehlfunktionen der Anordnung Laserlichtquelle sonst möglicherweise resultierende Beeinträchtigung anderer Verkehrsteilnehmer vermieden werden, ohne dass dafür separate Detektoren und optische Pfade bereitgestellt werden müssen.
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Ferner ist bevorzugt, dass die beiden Laser mit zueinander synchronisierten amplitudenmodulierten Signalen betrieben werden, und dass das sich an der zweiten Laserdiode bei von der ersten Laserdiode her einfallender Laserstrahlung einstellende elektrische Signal jeweils in einer Strompause des modulierten Signals der zweiten Laserdiode erfasst wird, wenn gleichzeitig eine Stromphase des modulierten Signals der ersten Laserdiode vorliegt. Die Modulation besteht bevorzugt aus einer periodischen Ein/Aus-Modulation.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Laser mit zueinander synchronisierten modulierten Signalen betrieben werden, und dass das sich an der zweiten Laserdiode bei von der ersten Laserdiode her einfallender Laserstrahlung einstellende elektrische Signal jeweils in einer Strompause des modulierten Signals der zweiten Laserdiode erfasst wird, wenn gleichzeitig eine Stromphase des modulierten Signals der ersten Laserdiode vorliegt.
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Bevorzugt ist auch, dass das elektrische Signal ein Treiberstrom ist, eine Abweichung des erfassten Treiberstroms von einem vorgegebenen Referenzwert gebildet wird, die Abweichung mit einem Schwellenwert verglichen wird, und die erste Laserdiode dann abgeschaltet wird, wenn die Abweichung größer als der Schwellenwert ist.
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Ferner ist bevorzugt, dass bei einem Scheinwerfer mit wenigstens drei Laserdioden im Betrieb vorübergehend nur jeweils eine Laserdiode eingeschaltet wird und die sich dann an den dabei ausgeschalteten übrigen Laserdioden einstellenden elektrischen Signale erfasst werden, dass dies wenigstens einmal wiederholt wird, wobei bei der Wiederholung eine andere Laserdiode eingeschaltet wird und die sich dann an den dabei ausgeschalteten übrigen Laserdioden einstellenden elektrischen Signale erfasst werden, dass die elektrischen Signale mit im Gutzustand des Konverters ermittelten und gespeicherten Werten verglichen werden, und dass eine Fehlermeldung erzeugt wird, wenn eine Abweichung der im Betrieb ermittelten elektrischen Signale von den im Gutzustand ermittelten Werten größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist.
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Unter Verwendungsaspekten ist bevorzugt, dass eines dieser Verfahren bei einem Scheinwerfer verwendet wird, bei dem die beiden Laserdioden und das Trägerelement mit dem Konverter ein Dreieck bilden, das Trägerelement ein die Laserstrahlung reflektierendes Trägerelement ist, und wobei das Trägerelement im Schnittpunkt der Haupteinfallsrichtungen der von den beiden Laserdioden her einfallenden Laserstrahlung so angeordnet ist, dass von der einen Laserdiode her einfallende Laserstrahlung in Richtung zu der jeweils anderen Laserdiode reflektiert wird.
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Ferner ist eine Verwendung bei einem Scheinwerfer bevorzugt, bei dem die beiden Laserdioden und der Konverter längs einer Geraden angeordnet sind und bei dem der Konverter im funktionsfähigen Zustand für die Laserstrahlung nicht transparent ist, aber in einem möglichen Fehlerfall transparent ist.
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Ferner ist eine Verwendung bei einem Scheinwerfer bevorzugt, bei dem die beiden Laserdioden und der Konverter längs einer Geraden angeordnet sind und bei dem der Konverter für die Laserstrahlung in Gutzustand des Konverters intransparent ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 einen Querschnitt durch einen Kraftfahrzeug-Laserscheinwerfer;
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2 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts zusammen mit einer daran elektrisch angeschlossenen Laserdiode;
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3 einen typischen Stromverlauf eines modulierten Stroms I, mit dem eine Laserdiode gesteuert wird;
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4 mögliche Verläufe der Spannung U, die sich dabei über der mit dem Strom I betriebenen Laserdiode einstellt.
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5 ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
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6 ein Flussdiagramm als weiteres Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
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7 einen Laserscheinwerfer mit einem Paar einander gegenüberliegend angeordneter Laserdioden;
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8 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens für den Gegenstand der 7;
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9 einen Laserscheinwerfer mit mehr als zwei Laserdioden; und
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10 ein auf den Gegenstand der 9 bezogenes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Im Einzelnen zeigt die 1 einen Querschnitt durch einen Kraftfahrzeug-Laserscheinwerfer 10. Bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch des Scheinwerfers in einem Kraftfahrzeug ist die x-y-Ebene dabei zum Beispiel parallel zur Fahrbahn und die z-Richtung des rechtwinkligen und rechtshändigen Koordinatensystems zeigt vertikal nach oben. Der Scheinwerfer besitzt ein Gehäuse 12 mit einer Lichtaustrittsöffnung, die von einer transparenten Abdeckscheibe 14 abgedeckt wird. In dem Gehäuse befindet sich eine Anordnung aus einer ersten Laserdiode 16, einer zweiten Laserdiode 18, einem Konverter 20, einem Steuergerät 22 und einem Reflektor 24. Der Konverter 20 ist auf einem reflektierenden Trägerelement 26 fest haftend angeordnet.
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Die erste Laserdiode 16 und die zweite Laserdiode 18 und der Konverter 20 bilden ein Dreieck. Der Konverter 20 ist im Schnittpunkt einer ersten Seite des Dreiecks und einer zweiten Seite des Dreiecks angeordnet. Auf der ersten Seite ist in einem Abstand von dem Konverter 20 die erste Laserdiode 16 so angeordnet, dass ihre Hauptabstrahlrichtung 16.1 auf den Konverter 20 gerichtet ist. Auf der zweiten Seite ist in einem Abstand von dem Konverter 20 die zweite Laserdiode 18 so angeordnet, dass ihre Hauptabstrahlrichtung 18.1 auf den Konverter 20 gerichtet ist.
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Eine jeweils optional im jeweiligen Laserstrahlungsbündel angeordnete Sammeloptik bündelt die Laserstrahlung 16.1 und 18.1 auf dem Konverter 20. Das Laserstrahlungsbündel der ersten Laserdiode 16 wird zum Beispiel durch eine in diesem Laserstrahlungsbündel zwischen der ersten Laserdiode und dem Konverter angeordnete Linse 16.2 gebündelt. Das Laserstrahlungsbündel der zweiten Laserdiode 18 wird zum Beispiel durch eine in diesem Laserstrahlungsbündel zwischen der zweiten Laserdiode und dem Konverter angeordnete Linse 18.2 gebündelt. Der Konverter 20 ist auf dem intransparentem Trägerelement 26 befestigt. Das Trägerelement 26 ist reflektierend.
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Ein Lot der dem Konverter 20 zugewandten Oberfläche des Trägerelements 26 bildet eine Symmetrieachse der Anordnung der beiden Laserdioden 16 und 18. Das bedeutet insbesondere, dass Laserstrahlung von einer der beiden Laserdioden 16 oder 18, die im Falle eines beschädigten oder fehlenden Konverters 20 an dem Trägerelement 26 reflektiert wird, zur jeweils anderen der beiden Laserdioden 16, 18 reflektiert wird.
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Der Reflektor 24 befindet sich zwischen den Laserdioden 16, 18 und dem Konverter 20. Er besitzt eine dem Konverter 20 zugewandte und reflektierende Vorderseite 24.1 und eine den Laserdioden 16, 18 zugewandte Rückseite 24.2. Der Reflektor 24 weist für jede der beiden Laserdioden 16, 18 jeweils eine Ausnehmung 24.3, 24.4 auf, durch die hindurch der Konverter 20 mit dem Laserstrahlungsbündel der Laserstrahlungsquelle beleuchtet wird, deren Hauptabstrahlrichtung auf die Ausnehmung gerichtet ist.
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Die beiden Laserdioden 16, 18 werden von dem Steuergerät 22 gesteuert. Das Steuergerät 22 weist darüber einen Eingang 22.1 auf, über den ein Einschaltsignal von einem Fahrzeugsteuergerät oder einem Lichtschalter an das Steuergerät übermittelt wird.
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Bei funktionsfähigem Konverter 20 wird ein Teil der auf den Konverter 20 auftreffenden Laserstrahlung in Fluoreszenzlicht konvertiert und ein anderer Teil der Laserstrahlung wird ohne Wellenlängenkonversion gestreut. Die Laserstrahlung besteht zum Beispiel aus blauem Licht, und das Fluoreszenzlicht besteht dann zum Beispiel aus Licht aus dem gelb-roten Spektralbereich. Im fehlerfreien Zustand geht von dem Konverter nur Fluoreszenzlicht und gestreutes Laserlicht aus. Im Reflektor mischen sich die beiden Anteile zu weißem Mischlicht 28. Der Reflektor 24 ist darüber hinaus durch seine Form dazu eingerichtet, aus dem Mischlicht 28 eine regelkonforme Lichtverteilung zu erzeugen.
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Alternativ dazu ist der Reflektor 24 durch seine Form dazu eingerichtet, in einem Zusammenwirken mit wenigstens einem optischen Element, das von dem Reflektor beleuchtet wird, die regelkonforme Lichtverteilung zu erzeugen. Das genannte optische Element ist bevorzugt ein strahl- oder bündelformendes optisches Element, insbesondere eine Linse oder ein Reflektor oder eine katadioptrische Optik aus lichtleitendem Material. Dies gilt auch für alle weiteren in dieser Anmeldung genannten optischen Elemente, die in einem Laserstrahlungsbündel angeordnet sind.
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Bei beschädigtem oder fehlendem Konverter 20 wird die von den Laserdioden 16, 18 her einfallende Laserstrahlung im Konverter 20 nicht konvertiert und gestreut, sondern am Trägerelement 26 spiegelnd reflektiert. Das Licht 30 repräsentiert solches Licht für den als Beispiel betrachteten Fall von Laserstrahlung, die entlang der Hauptabstrahlrichtung 18.1 von der zweiten Laserdiode 18 auf das Trägerelement 26 einfällt. Das dort spiegelnd reflektierte Licht 30 fällt dann aufgrund der Symmetrie der Anordnung auf die erste Laserdiode 16 ein und bildet sich dort in einem an der ersten Laserdiode 16 anliegenden oder abnehmbaren elektrischen Signal ab. Dies gilt analog für den umgekehrten Fall, bei dem Laserlicht der ersten Laserdiode 16 an dem Trägerelement 26 spiegelnd reflektiert wird und auf die zweite Laserdiode 18 einfällt. Aufgrund der Symmetrie der Anordnung fällt am Trägerelement 26 spiegelnd reflektierte Laserstrahlung von jeweils einer der beiden Laserdioden auf die jeweils andere Laserdiode ein und bildet sich dort in einem an der anderen Laserdiode anliegenden oder abnehmbaren elektrischen Signal ab.
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Zur Verdeutlichung dieses Sachverhalts zeigt die 2 ein Blockschaltbild des Steuergeräts 22 zusammen mit einer daran elektrisch angeschlossenen Laserdiode 16. Das Steuergerät 22 weist insbesondere eine Steuerelektronik 22.2 auf, welche die Laserdiode 16 mit einem Strom I versorgt. Der Strom I wird je nach Betriebszustand zeitlich moduliert. Eine Messelektronik 22.3 misst die an der Laserdiode anliegende Spannung U als Funktion der Zeit. Das Steuergerät weist bevorzugt für jede an das Steuergerät angeschlossene Laserdiode eine solche Steuerelektronik und eine solche Messelektronik auf.
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Ein typischer Stromverlauf eines modulierten Stroms I, mit dem eine der Laserdioden von ihrer Steuerelektronik gesteuert wird, ist in der 3 gezeigt. Die Modulation erfolgt bevorzugt mit einer Frequenz f = 1/T von mehr als 100 Hz, so dass der menschliche Sehsinn den Hell-Dunkel-Wechsel der Laserdiode nur als konstante, mittlere Helligkeit wahrnimmt.
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4 zeigt mögliche Verläufe der Spannung U, die sich dabei über der mit dem Strom I betriebenen Laserdiode einstellt. Dies soll in einem Beispiel die erste Laserdiode 16 sein. Es sind insbesondere zwei Fälle zu unterscheiden:
Ist der Treiberstrom I, der die Laserdiode 16 steuert, in der 2 gleich Null, und wird die Laserdiode 16 nicht durch von der anderen Laserdiode 18 her einfallendes Licht beleuchtet, ist auch die sich an der Laserdiode 16 einstellende Spannung U ungefähr = Null. Dies entspricht dem in der 4 gestrichelt dargestellten Verlauf der Spannung U. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Konverter nicht beschädigt ist.
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Wird die Laserdiode 16 dagegen wegen eines fehlenden oder beschädigten Konverters 20 von einer externen Lichtquelle, insbesondere von der zweiten Laserdiode 18 her beleuchtet, liegt an der ersten Laserdiode 16 eine von Null verschiedene Spannung an. Dies ist dadurch bedingt, dass durch den fehlenden oder beschädigten Konverter und der daher spiegelnden Reflexion am Trägerelement wesentlich mehr Laserlicht der Laserdiode 18 auf die Laserdiode 16 einfällt als bei vorhandenem und unbeschädigtem Konverter, was dort zu einem zusätzlichen Stromfluss Iz (in 3 gestrichelt dargestellt) und zu der von Null verschiedenen Spannung führt. Dies entspricht dem in der 4 durchgezogen dargestellten Verlauf der Spannung U.
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Aus dem zeitlichen Verlauf der Spannung (oder des alternativ überwachten Stromverlaufs) lässt sich also ablesen, ob der Konverter beschädigt ist. Die symmetrische Anordnung der Laserdioden und der Ausnehmungen hat den weiteren Vorteil, dass die im Fehlerfall spiegelnd reflektierte und nicht gestreute und daher kohärente Laserstrahlung nicht zusammen mit dem Mischlicht aus dem Scheinwerfer austritt, sondern durch die Öffnung in einen der Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers abgewandten Bereich hinter dem Reflektor gerichtet wird, so dass es andere Verkehrsteilnehmer nicht beeinträchtigt. Dies gilt analog für sämtliche der in dieser Anmeldung vorgestellten Ausgestaltungen.
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5 zeigt ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Der Schritt S0 repräsentiert ein Hauptprogram zur Steuerung einer der Laserdioden. In einem Schritt S1, der aus dem Hauptprogramm her erreicht wird, wird eine der Laserdioden eingeschaltet, und die andere Laserdiode wird zeitgleich ausgeschaltet.
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In einem Schritt S2 wird der Fotostrom I und/oder die Fotospannung U der ausgeschalteten Laserdiode erfasst und in einem Schritt S3 mit einem Schwellenwert SW verglichen. Die in Verbindung mit verschiedenen Figuren dieser Anmeldung genannten Schwellenwerte SW können von Fall zu Fall, also insbesondere von Figur zu Figur verschieden sein.
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Eine Überschreitung des Schwellenwerts zeigt in diesem Fall einen defekten Konverter an.
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Diese Verfahrensvariante wird im Folgenden auch als erste Verfahrensvariante bezeichnet.
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In einem weiteren Schritt S4 wird bei Überschreitung des Schwellenwerts eine Fehlermeldung F erzeugt und gespeichert und/oder die Laserdioden abgeschaltet oder mit reduzierter Leistung betrieben, um eine Beeinträchtigung anderer Verkehrsteilnehmer zu vermeiden und dem Fahrer den Fehler anzuzeigen. Wird der Schwellenwert SW im Schritt S3 dagegen nicht überschritten, verzweigt das Programm zurück vor den Schritt S0, so dass die Schleife aus den Schritten S0 bis S3 im fehlerfreien Zustand wiederholt durchlaufen wird.
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Bei diesem Verfahren wird mit synchronisierter Modulation der beiden Laserdioden gearbeitet. Je eine Laserdiode misst, wenn sie gerade abgeschaltet ist, den dann durch Licht der anderen Laserdiode erzeugten Fotostrom (oder die Fotospannung), so dass jede der beiden Laserdioden zeitweise als Fotodiode betrieben wird.
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Ein dazu alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens sieht bei der gleichen Anordnung eine Überwachung der elektrischen Betriebsdaten der Laserdioden vor. Diese Betriebsdaten ändern sich, wenn im Betrieb der einen Laserdiode Laserlicht der anderen Laserdiode auf die eine Laserdiode einfällt. Dies liegt daran, dass durch das in die eine Laserdiode einfallende Laserlicht der anderen Laserdiode die Laserabstrahlung der einen Laserdiode gestört wird und deren Abstrahlung dadurch instabil wird. Dies bildet sich im Treibersignal der einen (eingeschalteten) Laserdiode ab. Dieses Treibersignal ist im Fall von Laserdioden immer ein geregeltes Treibersignal. Das Treibersignal ist der Strom I. Durch eine Überwachung des Treibersignals I wird in dieser Ausgestaltung eine Beschädigung des Konverters detektiert.
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Diese Verfahrensvariante wird im Folgenden auch als zweite Verfahrensvariante bezeichnet. Ein Flussdiagramm ist in der 6 dargestellt.
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In einem Hauptprogram S6 zur Steuerung des Laserscheinwerfers werden beide Laserdioden mit einem modulierten Signal betrieben, wobei sich die Ein-Phasen beider Signale zumindest zeitweise überschneiden, sodass beide Laserdioden zumindest zeitweise gleichzeitig eingeschaltet sind.
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In einer solchen Überschneidungszeit wird in einem Schritt S7 ein oder mehrere elektrische Betriebsparameter, zum Beispiel der Treiberstrom I von wenigstens einer der beiden Laserdioden erfasst. In einem weiteren Schritt S8 wird eine Abweichung dI des erfassten Treiberstroms von einem Referenzwert (Sollwert) gebildet.
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Im Schritt S9 wird die Abweichung dI mit einem Schwellenwert SW verglichen. Ist die Abweichung größer als der vorbestimmte Schwellenwert SW, zeigt dies eine instabile Abstrahlung der wenigstens einen Laserdiode an, was bei dieser Anordnung ebenfalls einen defekten Konverter anzeigt.
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In einem weiteren Schritt S10 wird dann eine Fehlermeldung erzeugt und gespeichert und/oder die Laserdioden abgeschaltet oder mit reduzierter Leistung betrieben, um eine Beeinträchtigung anderer Verkehrsteilnehmer zu vermeiden und dem Fahrer den Fehler anzuzeigen.
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Ist Abweichung dagegen kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert SW im Schritt, verzweigt das Programm aus dem Schritt S9 heraus zurück vor den Schritt S6, so dass die Schleife aus den Schritten S6 bis S9 im fehlerfreien Zustand wiederholt durchlaufen wird.
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7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die beiden Laserdioden 16, 18 einander gegenüberliegend längs einer Geraden mit aufeinander zu weisenden Abstrahlrichtungen 16.1, 18.1 angeordnet sind. Zwischen ihnen befindet sich ein Konverter 20, der auf einem Trägerelement 26 befestigt ist. Der Konverter wird von beiden Seiten mit kohärenter Laserstrahlung bestrahlt und gibt jeweils an beide Seiten Fluoreszenzlicht und gestreute Laserstrahlung ab, die sich wieder zu weißem Mischlicht 28 mischen. Bei dieser Ausgestaltung strahlt jeweils eine der beiden Laserdioden in die jeweils andere der beiden Laserdioden hinein.
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Im Vergleich mit einem unbeschädigten Konverter wird bei beschädigtem Konverter mehr Laserstrahlung der jeweils einen Laserdiode auf die jeweils andere der beiden Laserdioden einfallen und einen entsprechen größeren Fotostrom und eine entsprechend größere Spannung erzeugen. Dies wird bevorzugt durch einen Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert detektiert.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass zusätzlich nicht nur der Zustand des Konverters 20, sondern auch der Zustand der jeweils eingeschalteten Laserdiode überwacht werden kann:
Ist die eingeschaltete Laserdiode nicht funktionsfähig, fällt auch keine Laserstrahlung dieser Laserdiode auf die jeweils andere Laserdiode ein. In einer Strompause der dann als Detektor arbeitenden Laserdiode ist die über ihr messbare Spannung dann sehr klein oder sogar gleich Null, was in einer Ausgestaltung durch einen Schwellenwertvergleich detektiert wird.
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8 zeigt ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel eines solchen Verfahrens.
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Der Schritt S11 repräsentiert ein Hauptprogram zur Steuerung einer der Laserdioden. In einem Schritt S12, der aus dem Hauptprogramm her erreicht wird, wird eine der Laserdioden eingeschaltet, und die andere Laserdiode wird zeitgleich ausgeschaltet.
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In einem Schritt S13 wird der Fotostrom I und/oder die Fotospannung U der ausgeschalteten Laserdiode erfasst und in einem Schritt S14 mit einem oberen Schwellenwert SWO verglichen.
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Eine Überschreitung des Schwellenwerts SWO zeigt in diesem Fall einen defekten Konverter an.
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In einem weiteren Schritt S15 wird bei Überschreitung des Schwellenwerts eine Fehlermeldung F erzeugt und gespeichert und/oder die Laserdioden abgeschaltet oder mit reduzierter Leistung betrieben, um eine Beeinträchtigung anderer Verkehrsteilnehmer zu vermeiden und dem Fahrer den Fehler anzuzeigen.
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Wird der obere Schwellenwert SWO dagegen nicht überschritten, schließt sich ein weiterer Schritt S16 an, in dem der Fotostrom und/oder die Fotospannung mit einem unteren Schwellenwert SWU verglichen wird. Wenn der untere Schwellenwert von unten aus betrachtet nicht erreicht wird, zeigt dies in dieser Anordnung eine nicht ausreichende Strahlungsleistung der eingeschalteten Laserdiode an.
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In einem weiteren Schritt S17 wird dann eine Fehlermeldung F erzeugt und gespeichert.
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Wird der untere Schwellenwert SWU dagegen überschritten, verzweigt das Programm aus dem Schritt S16 heraus zurück vor den Schritt S11, so dass die Schleife aus den Schritten S11 bis S14 und S16 im fehlerfreien Zustand wiederholt durchlaufen wird.
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Eine weitere Ausgestaltung basiert auf der gleichen Anordnung, wie sie in der 7 dargestellt ist und wird daher im Folgenden unter Bezug auf die 7 erläutert. Diese weitere Ausgestaltung unterscheidet sich vom Gegenstand der 7 durch die Beschaffenheit des Konverters 20. Der Konverter 20 dieser Ausgestaltung ist insbesondere so beschaffen, dass er im funktionsfähigen Zustand für die Laserstrahlung nicht transparent ist. Dies kann zum Beispiel durch eine größere Dicke des Konverters erzielt werden.
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Eine gedachte Ebene, in der der Konverter 20 liegt und auf welcher die beiden Hauptabstrahlrichtungen 16.1 und 18.1 jeweils senkrecht stehen, teilt den Gegenstand der 7 in einen Halbraum, in dem die eine Laserdiode angeordnet ist, und in einen Halbraum, in dem die andere Laserdiode angeordnet ist. Der Konverter 20 weist in einer bevorzugten Ausgestaltung in der Richtung der Geraden, auf der die beiden Laserdioden 16, 18 angeordnet sind, eine Dicke auf, die so groß ist, dass der weitaus größte Teil der von jeweils einer der Laserdioden her einfallenden Laserstrahlung bei einem unbeschädigtem Konverter 20 in den Halbraum gestreut wird, in dem diese Laserdiode angeordnet ist.
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Das bedeutet insbesondere, dass auf die jeweils eine der beiden Laserdioden bei unbeschädigtem Konverter keine oder nur sehr wenig Laserstrahlung der jeweils anderen Laserdiode einfällt. Die Fehlerüberwachung erfolgt bei dieser Anordnung bevorzugt auf die gleiche Art und Weise, wie es weiter oben unter Bezug auf die 1 bis 6 beschrieben worden ist. Dies bewirkt eine erhöhte Sensitivität der jeweils messenden Laserdiode, da im fehlerfreien Gut-Zustand der Anordnung nur sehr wenig Laserstrahlung der jeweils einen Laserdiode auf die jeweils andere Laserdiode einfällt.
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9 zeigt eine Variante, bei der n = 4 Laserdioden L1 bis L4 verwendet werden. 9 zeigt dabei eine Ansicht, die sich einem Betrachter bietet, der sich in der Hauptabstrahlrichtung x des Reflektors 24 auf der Licht abstrahlenden Seite des Reflektorausgangs befindet und der in den Laserscheinwerfer hineinblickt. Jeweils zwei Laserdioden L1, L3 und L2, L4 liegen sich paarweise gegenüber und bilden damit als Paar jeweils einen Gegenstand, wie er weiter oben unter Bezug auf die 7 erläutert worden ist.
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Für jedes dieser Paare kann die Prüfung jeweils so erfolgen, wie es weiter oben unter Bezug auf die 7 und 8 erläutert worden ist. Dies setzt voraus, dass n eine gerade Zahl ist. Die Zahl n ist nicht auf 4 beschränkt, sondern kann auch größere Werte haben. Wie ebenfalls weiter oben erläutert worden ist, kann der Konverter 20 für die Laserstrahlung transparent sein, oder es kann auch ein intransparenter Konverter 20 verwendet werden. Die daraus folgenden Konsequenzen für die Auswertung sind weiter oben erläutert worden. Diese Erläuterungen sind auf den Gegenstand der 9 übertragbar, sofern jeweils Paare einander längs einer Geraden gegenüberliegender Laserdioden betrachtet werden.
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Die Ausgestaltung, die in der 9 dargestellt ist, erlaubt eine weitere Variante der Überwachung des Zustandes des Konverters und/oder der Laserdioden.
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Diese weitere Variante basiert darauf, dass vorübergehend nur eine der Laserdioden L1 bis L4 eingeschaltet wird, wobei vorübergehend hier einen sehr kurzen Zeitraum von weniger als einem Hundertstel oder einem Tausendstel einer Sekunde bedeuten kann. Ein Teil der Streustrahlung und des Fluoreszenzlichtes, das vom Konverter als Folge der von dieser Laserdiode her einfallenden Laserstrahlung ausgeht, fällt dann auf jede der anderen Laserdioden, die dann ausgeschaltet sind und als Detektor verwendet werden. Je nach Anordnung dieser anderen Laserdioden fällt auf eine dieser Laserdioden dann mehr oder weniger Streustrahlung und Fluoreszenzlicht ein.
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Durch die Messung der Fotoströme und/oder Fotospannungen der ausgeschalteten Laserdioden lassen sich Informationen über die Verteilung der Streustrahlung und des Fluoreszenzlichtes in dem Reflektor gewinnen. Diese Messung wird bevorzugt mit mehreren, bevorzugt mit allen Laserdioden der Anordnung wiederholt, wobei wieder jeweils nur eine der Laserdioden eingeschaltet wird und die anderen Laserdioden zeitgleich als Detektoren betrieben werden. Vergleicht man die auf diese Weise erhaltenen Messwerte mit bekannten Werten früherer Messungen, bevorzugt mit solchen Werten, die bei der Herstellung des Scheinwerfers am Bandende als Referenzwerte im Steuergerät 22 abgespeichert werden, kann eine Beschädigung des Konverters, eine mangelnde Funktionsfähigkeit einer oder mehrerer Laserdioden und/oder der Strahlformungsoptik detektiert werden.
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Um die Fehlererkennung möglichst zuverlässig zu machen, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, nur solche Abweichungen von den Referenzwerten als Fehlerindikatoren zu betrachten, die größer als ein vorbestimmter Prozentsatz der Referenzwerte sind. Der vorbestimmte Prozentsatz liegt bevorzugt zwischen 15% und 25%, insbesondere bei 20%
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10 zeigt ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel eines solchen Verfahrens.
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Der Schritt S18 repräsentiert ein Hauptprogram zur Steuerung der Laserdioden. In einem Schritt S19, der aus dem Hauptprogramm heraus erreicht wird, wird jeweils eine der Laserdioden eingeschaltet, und die anderen Laserdioden werden zeitgleich ausgeschaltet.
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In einem Schritt S20 werden der Fotostrom und/oder die Fotospannung der ausgeschalteten Laserdioden erfasst.
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Dies wird für mehrere, bevorzugt für alle Laserdioden wiederholt, so dass jede Laserdiode einmal als Quelle der Laserstrahlung und n – 1-mal als Detektor arbeitet.
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In einem Schritt 21 werden Abweichungen der Messwerte von vorbestimmten Referenzwerten R ermittelt.
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In einem Schritt 22 werden diese Abweichungen mit einem vorbestimmten Schwellenwert SW verglichen. Der Schwellenwert ist zum Beispiel proportional zu dem Referenzwert R.
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Bei einer Überschreitung des Schwellenwertes SW wird in einem weiteren Schritt S23 wird eine Fehlermeldung erzeugt und gespeichert und/oder die Laserdioden abgeschaltet oder mit reduzierter Leistung betrieben, um eine Beeinträchtigung anderer Verkehrsteilnehmer zu vermeiden und dem Fahrer den Fehler anzuzeigen.
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Wird der untere Schwellenwert SW dagegen nicht überschritten, verzweigt das Programm aus dem Schritt S21 heraus zurück vor den Schritt S18, so dass die Schleife aus den Schritten S18 bis S21 im fehlerfreien Zustand wiederholt durchlaufen wird. Dieses Verfahren wird für jede der Laserdioden wiederholt (eine wird eingeschaltet, die anderen sind dabei ausgeschaltet). Dieses Verfahren kann sowohl mit einer geraden als auch mit einer ungeraden Anzahl n von Laserdioden durchgeführt werden.
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In den verschiedenen Ausführungsformen wäre es auch denkbar, dass die Laser überwiegend im modulierten Dauerbetrieb arbeiten und nur jede Sekunde, oder jede mehrere Sekunden ausgeschaltet werden, um als Fotodioden zu arbeiten, wobei dann immer mindestens ein Laser abstrahlt. Dadurch könnte die mittlere Leistung bei noch akzeptabler Sicherheitsfunktion erhöht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012220481 A1 [0001, 0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Sensors 2008, 8(4), 2453–2479, "Absorbance based light emitting diode optical sensors and sensing devices" [0004]
