安全化包括激光源的灯模块 |
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| 申请号 | CN201710436250.3 | 申请日 | 2017-06-09 | 公开(公告)号 | CN107493647A | 公开(公告)日 | 2017-12-19 |
| 申请人 | 法雷奥照明公司; | 发明人 | 阿诺·费弗尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种灯模 块 ，包括：激 光源 ，所述激光源能够发射给定 波长 的相干光束；第一 传感器 ，所述第一传感器能够采集波长落在以所述给定波长为中心的第一波段中的第一光 信号 ；和第二传感器，所述第二传感器能够采集波长落在以与所述给定波长不同的波长为中心的第二波段中的第二 光信号 。特别地，所述灯模块包括检测装置(26)，所述检测装置能够将至少一个为所述信号的函数的值与 阈值 进行比较并且能够根据所述比较命令激光源停止。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种灯模块，包括： |
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| 说明书全文 | 安全化包括激光源的灯模块技术领域[0001] 本发明涉及包括激光源的灯模块领域。具体地，其涉及一种用于安全化该灯模块的装置和方法。 [0002] 本发明在其被实施在包含在车辆中并且包括灯模块的发光装置中时是尤其有利的。 背景技术[0003] “发光装置”应当被理解为能够发光的任何装置。例如，车辆的前照灯或灯、小型灯、包含在车辆的内部的灯、包含在火车厢的座椅中的夜灯、电视屏幕的部件或者甚至在海岸护卫船上的高亮度的探照灯为发光装置的示例。车辆应当被理解为能够移动的任何类型的装置，例如，汽车、卡车、轻便摩托车、飞机、火车或者甚至雪橇。 [0004] “灯模块”应当被理解为发光装置的任何类型的子装置，光被从该子装置发射。因而，灯模块可以包括光源。 [0008] 图1、2A和2B表示一种已知的源模块1，所述源模块包括处理模块8，所述处理模块能够安全化由激光源2发射的激光束。源模块1典型地具有圆柱形形状。 [0009] 具体地，激光束18由激光源2产生，该激光束然后在其已经穿过平坦玻璃4后被透镜6聚焦。在透镜6的输出处，束是相干的，典型地在蓝色波长内。在该阶段，并且通过其相干性，束是危险的。实际上，该束在法国标准NF EN 60825-1中被称为等级4，即最危险的等级。 [0010] 为了使得能够在消费者应用中使用该激光束，已经提出了通过处理模块8处理激光束18。 [0012] 如图2A所详细示出的，在具有等级4并且是相干的束18(在离开透镜时)到达垫12时，形成所述束的信号中的一些被转换为具有黄色波长。这些被转换的信号与还没有被转换的信号一起被增加，使得产生的束不再是相干的。因而，离开处理模块的束不再是等级4，并且可被用于消费者应用。 [0013] 然而，在一些应用中，例如机动车辆产业，处理模块可能经受撞击或其它恶化。在这种情况下，磷光体的垫12可能被损坏并且呈现诸如裂缝或破碎的恶化16。在这种情形下，如图2B所示，一些束(如束20A)仍然可以被处理模块8正确地处理。然而，其它束不能被正确地处理，并且因此扩散非常危险的相干激光束20B。 [0014] 其它类型的恶化(较少被看到并且因此更难检测)可能发生。例如，包括该类型的灯模块并且频繁地经受特殊的天气条件(持续很久的极热或极冷)或者经受小的但是非常频繁的撞击的车辆可能展现出处理模块8的缓慢的恶化。检测该类型的缓慢恶化是尤其困难的。 [0015] 因此，需要可靠地和有效地检测包含激光源的灯模块的所有类型的恶化。 发明内容[0016] 本发明改善该情形。 [0017] 为此，本发明的第一方面涉及一种灯模块，包括： [0018] 激光源，所述激光源能够发射给定波长的相干光束； [0020] 第二传感器，所述第二传感器能够采集波长落在以与所述给定波长不同的波长为中心的第二波段中的第二光信号； [0021] 其特征在于：所述灯模块包括检测装置，所述检测装置能够将至少一个为所述信号的函数的值与阈值进行比较并且能够根据所述比较命令激光源停止。 [0022] 因而能够检测导致危险激光束的释放的光源的恶化。具体地，可以通过第一传感器和第二传感器容易地检测垫的恶化。 [0023] 而且，能够检测不同波长的信号的两个传感器的出现允许灯模块的恶化的精细的检测。具体地，当关于几种波长的信号的数据可用时更快速地检测缓慢恶化。 [0024] 在一个实施例中，第一传感器和第二传感器包含在光电二极管中。例如，光电二极管可以包括RBG(红色、绿色、蓝色)传感器。RGB传感器的一种类型可以包括装备有不同滤波器(典型地，红色、绿色和蓝色)的传感器。 [0025] 光电二极管的使用通过该光电二极管的减小的尺寸减小了灯模块的体积。传感器的集合进一步简化了这些传感器和检测装置之间的连接。 [0026] 在另一个实施例中，至少一个传感器发射与采集的光信号相关的数字信号。因而，能够容易地被解析的信号在所述至少一个传感器的输出处是直接可用的。而且，提高了由检测装置接收的数据的准确性。该准确性尤其是通过在传感器级处数字化信号而被提高，因为相比模拟信号通过数字信号传输的信息不那么可能被传感器和检测装置之间的传输误差修改。 [0027] 在一个实施例中，所述检测装置还包括过滤模块，所述过滤模块被设置为在预定时间间隔上执行数字信号的过滤，根据所述过滤确定为所述信号的函数的值。 [0028] 在一个实施例中，所述信号的过滤为数字信号在预定时间间隔上的平均值。作为一个变形例，过滤可以为在预定时间间隔上的加权操作或任何其它类型的操作。 [0029] 在需要离散的值的情况下，预定时间间隔例如对应于从传感器接收的最后十个值。 [0030] 过滤模块实质减小了偶然的传感器误差的发生率。实际上，由于值的获取误差，能够偶然地检测到高于或低于不同的阈值的值。如果该值没有被其它值平均，激光源的恶化的检测将被错误地检测。 [0031] 在另一个实施例中，为所述信号的函数的值为表示第一信号或第二信号的光强特征的值。该直接检测允许源的恶化和/或用于过滤危险的激光束的处理模块的猛烈移动的快速检测。 [0032] 在一个实施例中，为所述信号的函数的值为表示第二信号和第一信号的比率特征的值。 [0034] 实际上，回到上面参照图1和2B给出的示例，光致发光材料的垫的缓慢退化可以具有减小部分地过滤成具有黄色波长的信号的结果。因而，与蓝色信号一起增加黄色信号的部分随着光致发光材料的退化逐渐减小。 [0035] 该现象导致由黄色信号的增加引起的非相干性被减小。蓝色的相干性的逐渐增加使发射的光束危险化。 [0036] 而且，仅考虑所关心的波长的信号的光强(单独提取的)不能检测作为输出发射的总体束的相干性的变化。实际上，蓝色信号的总强度能够保持不变或者仅增加一点，但是该信号在发射的总体束中的份额实质增加。在该情形下，总体束变为相干的，并且因此是危险的，虽然蓝色的强度没有增加太多。 [0037] 因此，考虑信号之间的比率以检测缓慢恶化是特别有利的。 [0038] 在另一个实施例中，所述检测装置还包括自诊断模块，所述自诊断模块被设置为将所述至少一个为所述信号的函数的值与操作阈值进行比较。因为检测模块的失效可以被检测，因而提高了灯模块的安全性。 [0039] 在一个实施例中，所述检测装置还被配置为执行如下步骤： [0040] 获取波长落在以所述给定波长为中心的第一波段中的第一光信号； [0041] 获取波长落在以与所述给定波长不同的波长为中心的第二波段中的第二光信号； [0042] 通过检测模块将至少一个为所述信号的函数的第一值与第一阈值进行比较； [0043] 根据所述比较停止激光源。 [0044] 在另一个实施例中，如果所述为所述信号的函数的第一值大于第一阈值，则停止激光源。 [0045] 在一个实施例中，所述检测装置还被配置为执行如下步骤： [0046] 将至少一个为所述信号的函数的第二值与第二阈值进行比较； [0047] 如果所述为所述信号的函数的第二值小于第二阈值，则检测所述检测模块的故障。 [0048] 在一个实施例中，为所述信号的函数的第一值和/或第二值为表示第一信号或第二信号的光强特征的值。在另一个实施例中，为所述信号的函数的第一值和/或第二值为表示第二信号和第一信号的比率特征的值。 [0049] 本发明的第二方面涉及一种用于处理由激光源产生的信号的方法，所述激光源包含在灯模块中，所述激光源能够发射给定波长的相干光束，所述方法包括如下步骤： [0050] 获取波长落在以所述给定波长为中心的第一波段中的第一光信号； [0051] 获取波长落在以与所述给定波长不同的波长为中心的第二波段中的第二光信号； [0052] 通过检测模块将至少一个为所述信号的函数的第一值与第一阈值进行比较； [0053] 根据所述比较停止激光源。 [0054] 在本发明的第二方面的一个实施例中，如果所述为所述信号的函数的第一值大于第一阈值，则停止激光源。 [0055] 在本发明的第二方面的另一个实施例中，所述方法在通过第二传感器获取的步骤之后还包括如下步骤： [0056] 将至少一个为所述信号的函数的第二值与第二阈值进行比较； [0057] 如果所述为所述信号的函数的第二值小于第二阈值，则检测所述检测模块的故障。 [0058] 在本发明的第二方面的一个实施例中，为所述信号的函数的第一值和/或第二值为表示第一信号或第二信号的光强特征的值。 [0059] 在本发明的第二方面的另一个实施例中，为所述信号的函数的第一值和/或第二值为表示第二信号和第一信号的比率特征的值。 [0061] 在研读下面的详细说明和所附的附图后，本发明的其它特点和优点将变得显而易见，在附图中： [0062] 图1图示了已知的灯模块； [0063] 图2A图示了能够过滤危险的激光束的已知的处理模块； [0064] 图2B图示了在其已经恶化时的已知的处理模块； [0065] 图3图示了在一个实施例中的根据本发明的灯模块； [0066] 图4图示了在一个实施例中的根据本发明的方法的示意图； [0067] 图5图示了根据本发明的实施例的激光源的响应； [0068] 图6图示了根据本发明的另一个实施例的激光源的响应； [0069] 图7图示了根据本发明的实施例的微控制器。 具体实施方式[0070] 在下文中，以其应用于机动车辆的发光装置的非限制应用描述了根据本发明的灯模块。也可以设想其它应用，例如根据本发明的用作机动车辆的前照灯或内部装饰、用作圣诞树灯或者甚至用作信号指示面板的装置。 [0071] 所述模块例如被配置为执行一个或多个光度功能。 [0073] 包括根据本发明的模块的发光装置例如为照明装置，并且然后形成车辆的前照灯，其然后被配置为执行一个或多个光度功能，所述光度功能例如从被称为“近光功能”的低光功能(UNECE法规87和123)、位置灯功能(UNECE法规007)、所谓的“远光功能”(UNECE法规123)、雾灯功能(UNECE法规019和038)中选择。 [0074] 替代地，该装置为意在被布置在车辆的前方或后方的信号指示装置。 [0075] 当其意在被布置在前方时，这些光度功能包括换向指示功能(UNECE法规006)、以首字母缩写DRL被已知的日间行车灯功能(UNECE法规087)、前灯信号功能。 [0076] 当其意在被布置在后方时，这些光度功能包括倒车指示功能(UNECE法规023)、刹车功能(UNECE法规007)、雾灯功能(UNECE法规019和038)、换向指示功能(UNECE法规006)、尾灯信号功能。 [0077] 替代地，该装置被设置用于照明车辆的内部，并且然后意在主要在车辆的内部发射光。 [0078] 下面参照图3和4描述根据本发明的实施例的用于处理由激光源产生的信号的装置和方法，所述激光源包含在灯模块中。 [0079] 这里相当于发光装置的灯模块包括集成电路22，在集成电路上有开关24，开关由微控制器26控制，微控制器本身从光电二极管28接收数据。光电二极管28可以包括RGB(红色、绿色、蓝色)传感器。RGB传感器的一种类型可以包括装备有不同滤波器(典型地，红色、绿色和蓝色)的传感器。在下文中，参照图7详细描述微控制器26的可能架构。 [0080] 部件24、26和28也可以包含在不同的集成电路中，或者不包含在集成电路中。 [0081] 灯模块还包括上面参照图1至2B描述的源模块1。模块1通过开关24供应能量，使得如果开关24打开时模块1不开启。开关可以采取任何形式，并且不限于电气电路的机械开关。 [0082] 具体地，开关可以包含在微控制器26中。在这种情形下，开关的操作可以在于操作指令或者不操作指令从微控制器26到模块1的传输。 [0083] 源模块1发射束34，所述束在反射器32上被反射以指向光电二极管28。在模块1的输出处发射的束可以典型地部分被反射器32反射，以使一部分束被投影到光电二极管上，并且其余的束被用于保证灯模块的信号指示和/或投影功能。光电二极管28也可以被放置在模块1的输出处，不设置反射器。 [0084] 因而，灯模块包括：激光源，所述激光源包含在模块1中，所述激光源能够发射给定波长的相干光束；第一传感器，所述第一传感器能够采集波长落在以所述给定波长为中心的第一波段中的第一光信号；和第二传感器，所述第二传感器能够采集波长落在以与所述给定波长不同的波长为中心的第二波段中的第二光信号。第一和第二传感器典型地包含在光电二极管28中。 [0085] 灯模块包括检测装置，所述检测装置典型地包含在微控制器26中或者由微控制器组成，所述检测装置能够将至少一个为所述信号的函数的值与阈值进行比较并且能够根据所述比较命令激光源停止。 [0086] 现在参照图4描述该方法。在该图中，该方法的步骤被示意性地表示在图的左侧部分中，并且负责执行这些步骤的模块/装置的示例被给出在图的右侧部分中。 [0087] 因而，在步骤38中通过源模块1产生给定波长的相干光的束FX。 [0088] 在步骤40中，通过光电二极管28获取波长落在以所述给定波长为中心的第一波段中的第一光信号SBL。例如，给定波长可以对应于蓝色，即基本上在470nm至490nm之间。以该波长为中心的第一段例如为450nm至500nm。 [0089] 在步骤42中，获取波长落在以与所述给定波长不同的波长为中心的第二波段中的第二光信号SYE。例如，不同的波长可以对应于黄色，即基本上在574nm至582nm之间。以该波长为中心的第二段例如为555nm至586nm。 [0090] 传感器可以被配置为包含模拟-数字转换器或ADC，以使获取的模拟信号被直接转换为二进制信号。 [0091] 而且，传感器和/或微控制器26可以包括过滤模块，所述过滤模块被设置为在预定时间间隔上执行由传感器获取的数字信号的平均或加权。在需要离散的值的情况下，预定时间间隔例如对应于从传感器接收的最后十个值。 [0092] 然后在步骤44中计算为第一和第二信号和/或上述过滤的值的函数的第一值V(SBL；SYE)。在步骤44中还可以计算也为第一和第二信号的函数的第二值。 [0093] 第一和/或第二值可以为表示第一信号或第二信号的光强特征的值。计算示例在下面给出： [0094] ●V(SBL；SYE)＝k.IMAX(SBL) [0095] ●V(SBL；SYE)＝k.IMOY(SBL) [0096] ●V(SBL；SYE)＝k.IMAX(SYE) [0097] ●V(SBL；SYE)＝k.IMoY(SYE) [0098] ●V(SBL；SYE)＝k.(IMoY(SBL)+IMoY(SYE))/2 [0099] 在另一个实施例中，为所述信号的函数的第一和/或第二值为表示第二信号和第一信号的比率特征的值。计算示例在下面给出： [0100] ●V(SBL；SYE)＝k.IMAX(SYE)/IMAX(SBL) [0101] ●V(SBL；SYE)＝k.IMAX(SBL)/IMAX(SYE) [0102] ●V(SBL；SYE)＝k.IMoY(SYE)/IMoY(SBL) [0103] ●V(SBL；SYE)＝k.IMoY(SBL)/IMoY(SYE) [0104] 其中IMAX和IMoY分别对应最大光强和平均光强(例如在1秒间隔上)，并且[0105] k为实数，在一个实施例中k＝1。 [0106] 这些强度例如可以以坎德拉表示。这些强度还可以对应于每单位的接收束的表面面积的功率，它们然后可以以μW/cm2表示。 [0107] 一旦V(SBL；SYE)被计算，在步骤46中该值被与阈值VS1进行比较。阈值被确定为对于V(SBL；SYE)≥VS1的情形反映源模块1的故障以及尤其是处理模块8的恶化。 [0108] 例如并且如图5和6所示，VS1可以基本上等于1.35E-02μW/cm2，如参考线78所示。 [0109] 图5图示了表示V(SBL；SGR；SRD)的曲线。在源模块1正常工作时(在左侧部分62上)和在其已经恶化时(在右侧部分64中)，SGR对应于绿色的光信号，并且SRD对应于红色的光信号。因此，这里有三个不同的被考虑的V(SBL；SGR；SRD)的值，每一个被与VS1进行比较。V(SBL；SGR；SRD)的值被以μW/cm2表示在y轴上，相对地源模块1的以安培为单位的供电电流在x轴上。 [0110] 在该示例中，曲线66、68和70分别表示绿色、红色和蓝色信号的光强特征。同样地，在右侧部分上，曲线74、76和72分别表示绿色、红色和蓝色信号的光强特征。 [0111] 在右侧部分上，对应于蓝色的V(SBL；SGR；SRD)的值在0.2安培以上急剧增大，使得它超过阈值VS1。该情形对应于源模块1的恶化具有允许潜在危险的相干束通过的效果的情况。 [0112] 在步骤46中，一个或多个值V(SBL；SYE)也可以与第二阈值SS2(图6中的参考线82)进行比较。在图6中，参考线80对应于VS1。 [0113] 具体地，如果V(SBL；SYE)≤VS2，检测到故障。该情形对应于在检测装置中有故障的情况，典型地在微控制器26、光电二极管28和/或源模块1处。实际上，如果V(SBL；SYE)的值小于阈值，这意味着源模块不再正确地发射或者第一和/或第二信号不再正确地被光电二极管获取和/或被微控制器26处理。这些故障自检测功能典型地包含在自诊断模块中，例如包含在微控制器26中。 [0114] 上面已经描述了相同的值V(SBL；SYE)被用于与VS1进行比较和VS1进行比较的情况。在一个实施例中，不同的V(SBL；SYE)的值被用于每一个比较。例如，用于与VS1进行比较的V(SBL；SYE)的值是k.IMAX(SYE)/IMAX(SBL)，并且用于与VS2进行比较的V(SBL；SYE)的值是k.IMAX(SBL)。 [0115] 如果在步骤46中没有检测到超过阈值VS1和VS2，方法重复步骤40和42，以使新的信号被采集。 [0116] 如果在步骤46中检测到超过阈值VS1和/或VS2，方法前进至停止步骤48。在该步骤48中，微控制器发送停止发射的指令给源模块1，或者通过打开供电开关24，或者通过直接发送停止指令给源模块1。灯模块被安全化，并且灯模块1不再发送有害的束。 [0117] 在步骤48中也可以产生警示讯息，所述警示讯息例如详述是否由于最大或最小阈值的超越已经产生警示。 [0118] 这里参照图7描述微控制器26的细节，通过微控制器尤其是参照图3描述的方法的步骤被执行。 [0120] 微控制器26包括随机存取存储器56，用于存储指令，所述指令用于由处理器54进行的特别是参照图3描述的方法的步骤的执行。装置还包括大容量存储器58，用于在方法的执行之后意在被保留的数据的存储，例如用于建立关于检测的历史的统计。 [0121] 微控制器26还可以包括数字信号处理器(DSP)52。该DSP52例如从光电二极管接收数据，以格式化、解调和放大这些数据，如本身就已知的。 [0122] 微控制器26还包括输入接口50，用于接收数据，例如从光电二极管28接收的数据、从用户接收的输入信号、操作参数等等。微控制器26还包括输出接口60，尤其是用于传输数据，例如用于源模块1的停止指令或警示讯息。 [0123] 本发明不限于上面作为示例描述的实施例，其延伸至其它变形例。 [0124] 因而，上面已经用蓝色、黄色、红色和绿色的信号的示例描述了本发明。本发明也可以用所有可见光谱的颜色的信号执行。而且，如所述的，在参照图5和6描述的实施例中，能够针对几个V(SBL；SYE)的值与阈值进行比较。例如，可以针对每一个获取的信号用V(SBL；SYE)的值执行比较。 [0125] 此外，尤其是在图2中已经描述了根据本发明的灯模块的部件的一种可能架构。本发明还可以用任何其它的部件分布执行。灯模块例如可以包括几个光电二极管(一个光电二极管包含在微控制器中)或者甚至几个源模块。 |
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