技术领域
[0001] 本
发明涉及一种按
权利要求1前序部分所述的方法，并涉及一种按
独立权利要求2、4和7前序部分所述的、控制此方法流程和/或执行此方法的装置，这些权利要求按此顺序涉及汽车光线控制设备、汽车前大灯和汽车照明装置。
背景技术
[0002] 这样的方法和这样的装置本身是已知的。例如从DE OS 10 2008 036 193 A1已知一种汽车前大灯，它具有作为半导体光源的发光
二极管的矩阵布局。
发光二极管可由控制设备有针对性地单独地控制，其中所述控制尤其理解为控制二极管
电流。通过对电的二极管电流的
脉宽调制，控制设备逐一地调节发光二极管的亮度。
[0003] 在DE 10 2008 036 193中没有公开发光二极管的
控制器的
电路技术方面的构造和脉宽调制的细节。
[0004] 本发明假设电路技术方面的具体实施方式是已知的，其中多个半导体光源设置在通过恒定电流调节器52供应的
串联电路中。半导体光源具有半导体光源独有的旁路
开关，因此通过串联电路流过的电流在旁路开关开启时通过所属的半导体光源流过，并在旁路开关关闭时由于关闭的旁路开关的
电阻小于半导体光源的电阻而通过旁路开关流过。
[0005] 考虑到程序方面，本发明假设已知：通过周期性的打开和关闭旁路开关可调节通过半导体光源的平均电流，所述平均电流产生相应的平均亮度。在此，亮度随着脉宽调制的
信号的
频率进行变化。为了避免闪耀的现象，频率足够高使得亮度的变化在人体的视觉看来是均匀的平均亮度。例如在高于200Hz的PWM信号的频率时，会出现这种情况。
[0006] 所有半导体光源借助具有相同周期持续时间的占空比进行驱动，即开启阶段和关闭阶段的总持续时间相同。不同的亮度通过不同长度的开启阶段来调节。借助PWM周期的共同开启，所有的半导体光源可一起开启，并按照各个待调节的亮度在不同的时间点关闭。
[0007] 但是，用这些已知假设的电路技术方面的具体实施方式和程序方面来尝试时，在半导体光源的疲劳强度方面和电磁兼容性方面都会产生问题，而这些对于在汽车中的应用都是必需的。
发明内容
[0008] 基于这个背景，本发明的目的在于提供一种各前述类型的方法、汽车光线控制设备、汽车前大灯和汽车照明装置，它们可使半导体光源具有相对更长的平均使用寿命，并提高电磁兼容性。
[0009] 此目的分别借助任一个独立权利要求中的特征得以实现。
[0010] 考虑到程序方面，本发明的特征在于，半导体光源应该把其平均亮度调到不同的数值，在脉宽调制的信号的周期持续时间内分别单独地在不同的时间点开启，并一起在对于半导体光源相同的时间点关闭。
[0011] 相应地适用于根据本发明的控制设备，它设置得分别单独地在不同的时间点开启这些半导体光源，并一起在对于半导体光源相同的时间点关闭。
[0012] 此外，相应地适用于根据本发明的前大灯，它设置得在脉宽调制的信号的周期内分别单独地在不同的时间点开启这样的半导体光源，并一起在对于半导体光源相同的时间点关闭。
[0013] 此外，相应地适用于根据本发明的汽车照明装置，它设置得在所述的周期内分别单独地在不同的时间点开启这样的半导体光源，并一起在对于半导体光源相同的时间点关闭。
[0014] 与该方法相关的技术效果和优点在以下背景下是很明显的：
发明人知道，在已知的情况下关闭单个半导体光源的后果是，短暂地提高串联电路其余还开启的半导体光源的
电压。因此，所述提高实现了，通过串联电路下降的总电压在切断单个半导体光源之前分散在例如n个开启的半导体光源上，而相同的电压在单个半导体光源关闭之后直接分散在相应地减少了n-1中的一个数量后的半导体光源上。
[0015] 在此，半导体光源在此分别理解为由半导体材料构成的每个光源，它在电流引导时发出光线。尤其对于发光二极管和
激光二极管来说，会出现这种情况。由于通过这种半导体光源的电流在指数上依赖施加到它上面的电压，所以电压的上升会产生比例过大的电流上升，所述电流流过串联电路的还开启的半导体光源。
[0016] 虽然，此电流上升再次通过串联电路的恒定电流调节器52s的反作用进行调节，但对于此调节还需要一定的时间间隔，在此时间间隔内通过还流过串联电路的导电的半导体光源的电流的电流强度在它再次回落到其起始值之前首先剧烈地上升。
[0017] 随着时间推移，电流曲线相对陡峭的侧面会众所周知地导致
能量相对较大的
电磁波的发散，其在周围环境中作为汽车的其它
电子或电气元件的干扰，或作为汽车周围环境中的信号接收的干扰而被注意到。
[0018] 在本发明中，这些缺点通过以下方式避免，即半导体光源应该把其平均亮度调到不同的数值，在脉宽调制的信号的周期持续时间内分别在不同的时间点开启，并一起在对于半导体光源相同的时间点关闭。
[0019] 如果串联电路中的半导体光源在不同的时间点并因此在时间上偏离地相互开启，则通个整个串联电路下降的电压在开启另一半导体光源之间分散在m个已开启的半导体光源上，而相同的电压在其它半导体光源开启之后直接分散在m+1个半导体光源上。
[0020] 因此，施加到单个半导体光源上的电压首先下降。结果是，通过半导体光源的电流以也短暂地下降。但是，由于半导体光源的电流-电压特征曲线的指数走向，此效果明显比在半导体光源切断时可观察到的明显电流上升的效果弱得多。在时间上偏移地开启半导体光源时出现的电流衰退的幅度和斜度分别明显小于在时间上偏移地关闭半导体光源时出现的脉冲式电流上升的幅度和斜度。
[0021] 因此发散出较少的能量。结果是，明显改善电磁兼容性。
[0022] 此外，与在由多个引导电流的半导体光源构成的串联电路中的单个半导体光源分接时出现的强烈的、短暂的电流上升相比，短暂的、相对平缓的电流衰退不会或至少明显更小地影响半导体光源的使用寿命。
[0023] 与已知的假设时间上偏移地关闭串联电路的单个半导体光源相比，在根据本发明一起进行关闭时，不会在单个半导体光源上产生暂时的电压加高，因为串联电路的所有半导体光源都一起分接。
[0024] 由
从属权利要求、描述和
附图中得出其它优点。
[0025] 应理解，上面所述的以及下面还将阐述的特征不仅可应用在分别说明的组合中，而且还可在其它组合中或单独地应用，而不会脱离本发明的范围。
附图说明
[0026] 在附图中描述了本发明的
实施例，并且在下面的
说明书中进行详细阐述。分别以示意图的形式示出：
[0027] 图1示出了形式为汽车照明装置的本发明的技术领域；
[0028] 图2示出了汽车前大灯的横截面；
[0029] 图3示出了半导体光源、恒定电流调节器、串联-并联转换器和电压源的结构的等效电路图；
[0030] 图4示出占空比 的时间曲线，用来控制串联电路中的不同半导体光源；以及
[0031] 图5示出了在
现有技术中和根据本发明的由半导体光源传导的电流的电流强度的时间曲线。
具体实施方式
[0032] 在此，不同附图中的相同参考标记分别表示相同的元件，或表示至少功能相同的元件。
[0033] 图1示出了汽车照明装置10，其具有汽车前大灯12、汽车光线控制设备14、驾驶愿望发出器16、另一控制设备18、
传感器20、数据线22、汽车整车电源的正极24和负极26。
[0034] 汽车前大灯12具有半导体光源结构28，其由控制电路30单独地控制。为此目的，控制电路30通过数据线22与汽车光线控制设备14相连。为了给半导体光源供应
电能，控制电路30与汽车整车电源的正极24和负极26相连。
[0035] 镜头32的作用是，以预定的方式使半导体光源结构28的光线指向汽车前大灯12前方的前部地带中，以便在该处生成分别期望的光分布。按照汽车前大灯12的构造，镜头32可指反射光或折射光的镜头，或指由这种镜头构成的组合体，和/或指应用全内反射原理的镜头(TIR-镜头)，或指这种具有普通反射或折射光的镜头的TIR-镜头的组合体。
[0036] 半导体光源结构28与控制电路30和镜头32一起构成光模
块。除了这样的光模块，前大灯12还可具有其其光模块，其作用是，用来生成其其光分布，用来照亮汽车的前部地带的前大灯光分布(如弱光灯分布、
远光灯分布或
雾灯分布)，亦或用来生成起信号作用的光分布(如闪光警戒光分布和白天行驶光分布)。这些列举在此并不是限定的。
[0037] 此光模块以及必要时其其光模块安置在前大灯12的
外壳34中，其光输出开口被透明的灯罩36遮盖。
[0038] 控制电路30自身通过数据线22由光线控制设备14控制。光线控制设备14因此尤其预先规定控制电路30确定半导体光源结构28的哪些半导体光源应用哪种亮度来驱动，以便在汽车前大灯12的前方地带中达到预定的光分布。
[0039] 在一个构造方案中，光线控制设备14例如规定半导体光源结构28的所有半导体光源都应用最大的亮度来驱动，以便生成远距离的远光灯分布。为了生成弱光灯分布，光线控制设备14相反通过数据线22发出数据，借助此数据半导体光源结构28的某个半导体光源失效或调低其亮度，以便在光分布中产生明暗界限，借助此明暗界限来避免或至少减少其他交通参与者的耀眼。
[0040] 光线控制设备14自身由驾驶愿望发出器16控制，其以汽车内部空间中的照明开关来实现，并且驾驶员借助它预先规定，他是否想生成例如弱光灯分布或远光灯分布或其它可调节的光分布。
[0041] 另一构造方案规定，光线控制设备14自身备选或附加地由另一控制设备18来控制，以便实现通过驾驶愿望发出器16的控制，此控制设备处理传感器20的信号，此传感器监控汽车的前方地带。传感器20可例如指摄像机或雷达传感器。如果满足一定的条件，控制设备评估这种传感器的信号，并通过与光线控制设备14的连接引起调整的光分布的改变。
[0042] 因此构造方案规定，传感器20监控迎面而来的交通参与者上的汽车前方地带，并且在必要时引起光分布的改变，借助此改变在迎面而来的交通参与者的范围内可减少发光强度，以避免交通参与者的耀眼。由此引发的光分布通常也被称为部分远光灯分布。
[0043] 在备选或附加的构造方案中，控制设备18借助传感器20监控目标上的汽车前方地带，所述目标可能给汽车带来危险或可能被汽车损坏，必要时通过改变光分布来加强这种危险目标的照明，以使驾驶员注意这个危险。
[0044] 图2以更多的细节示出了图1的汽车前大灯12的横截面。半导体光源结构28具有单个的半导体光源，图2示出了三个半导体光源38、40、42，来代表半导体光源的所有可能的结构。在优选的构造方案中，结构28具有20至200个设置在矩阵中的半导体光源。
[0045] 还优选的是，每个半导体光源都具有一个或多个发光二极管或激光二极管，它们设置在共同的芯片上。备选地，多个半导体光源也可组接在芯片上。半导体光源38、40、42优选与它们的控制电路30的构件一起设置在
电路板44上。此外，半导体光源结构28的半导体光源38、40、42优选与形式为冷却片或冷却钉的冷却元件46、48、50热连接，在半导体光源运行时在其芯片上释放的电损耗热量借助这些冷却元件排到周围环境中。在所示的构造方案中，半导体光源38、40、42设置在电路板44的一侧上，而冷却元件46、48、50设置在电路板44的另一侧上。半导体光源38、40、42穿透电路板与冷却元件46、48、50热连接，例如通过把电路板44设计成金属型芯电路板的实施例。
[0046] 半导体光源结构28的半导体光源优选设置在多个串联电路中，其中每个都具有恒定电流调节器52，其设置得通过串联电路把电流调节到尽量恒定的数值，其与串联电路的哪些或多少个半导体光源正好接通无关。
[0047] 在此由于经济原因，需把串联电路的数量以及恒定电源的数量保持得尽量少。尽管如此，仍然需要多个串联电路和多个恒定电源，因为产生了在由半导体光源构成的串联电路上下降的最大电压，作为半导体光源的正向电压的总和。如果在串联电路中具有12个半导体光源，并且如果每个单独的半导体光源的正向电压为3V时，则在串联电路上产生了36V的最大电压降。此电压在优选的构造方案中通过DC-DC转换器55由汽车电压产生。
[0048] 如果关上串联电路的所有半导体光源，则这些电压通过恒定电流调节器52的构件下降，所述电压必须具有相应高的抗电强度。半导体光源(如用于汽车领域的功率晶体管)通常具有在约50V范围内的抗电强度。此抗电强度(即例如数值50V)限定了每个串联电路的半导体光源的可能的最大数量，并因此强制必须在电路板44上的控制电路30中设置多个串联电路，从而设置多个恒定电流调节器。
[0049] 在优选的构造方案上，控制电路30具有设置在电路板44上的串联并联转换器54，它通过数据线22与光线控制设备14相连，并且它对半导体光源结构28的每个可单独接通的半导体光源来说都具有输出端，通过此输出端可单独控制这些半导体光源。按照构造方案，为半导体光源结构28的所有半导体光源都设置串联-并联转换器54，或分别为半导体光源的一个串联电路或分别为一组串联电路设置串联-并联转换器54。
[0050] 在图2所示的构造方案中，结合图1提到的镜头32由初级镜头56和次级镜头58构成。初级镜头56设置得将半导体光源结构28的光线集成束，使得在次级镜头58的聚焦面中在前大灯12的内部产生第一光分布，此第一光分布然后被次级镜头58作为第二光分布投射到汽车前大灯12的前方地带中。次级镜头58优选指投射透镜。
[0051] 初级镜头56优选具有至少一个普通反射的
反射器，和/或具有许多应用了全内反射原理的、由导光材料构成的光学元件60、62、64。在此，一个半导体光源或一组半导体光源分别配置有光学元件。在此，通过各个半导体光源和光学元件的彼此重叠的布局来实现所述配置，其中光学元件尽量完整地接收半导体光源的光线，并可通过光学元件的光线输出面输出。
[0052] 光学元件的光线输出面优选设置得彼此邻接，因此在半导体光源结构28的半导体光源接通时，产生初级镜头60的发光的光线输出面。发光的光线输出面由此构成第一光分布。根据半导体光源结构28的哪些半导体光源是接通的并且借助它们分别实现了平均的亮度，可产生完全不同的第一光分布，此第一光分布然后通过次级镜头58在前大灯12的前方地带中成像。
[0053] 光学元件60、62、64在此从其光线输入面开始朝其光线输出面散布开来，因此光线输入面设置得分别相互间隔一定的距离。这使半导体光源结构28的半导体光源以一定的间隔设置在半导体44上，这种布置允许位于单个半导体光源之间的
导线在电路板44上，这种布置还可更好地冷却单个半导体光源。
[0054] 图3示出了84个半导体光源D1至D84、恒定电流调节器52.1、52.2、…、52.7、串联-并联转换器54和电压源(形式为升压斩波电路)或DC-DC转换器55的结构的等效电路图。
[0055] 84个半导体光源D1至D84表示半导体光源结构28的构造。其它在图3中所示的元件表示控制电路30。控制电路30以及84个半导体光源D1至D84都设置在电路板44上。
[0056] 在图3所示的构造方案中，每个串联电路都具有12个半导体光源，其中分别详细示出了6个外部的。每个串联电路的上方端部都分别与DC-DC转换器55相连。在所示的构造方案中，每个串联电路还分别具有恒定电流调节器52.1、52.2、…、52.7，其设置在各自的串联电路的其它端部上，并且设置得通过串联电路把电流调节到尽量恒定的数值。
[0057] 84个半导体光源D1至D84中的每一个都具有单独从属于它且与它串联的旁路开关U1、…、U84。因此，半导体光源的串联电路的旁路开关自身再次形成串联电路，此串联电路导电地分别位于DC-DC转换器55和各自的串联电路的各自的恒定电流调节器之间。在半导体光源的旁路开关开启时，在串联电路中流过的电流通过这些半导体光源流动。相反，如果半导体光源的旁路开关是关闭的，则电流不再通过这些半导体光源流动，而是通过旁路开关流动。
[0058] 因此，串联电路的流径可笔直地通过串联电路的所有半导体光源进行延伸，或它可笔直地通过串联电路的所有闭合的旁路开关进行延伸，或它可通过串联电路的一部分半导体光源并通过此串联电路的互补的那部分半导体光源的闭合的旁路开关进行延伸。
[0059] 因此，通过单独地控制串联电路的旁路开关，可调节此串联电路的多个照明状态。因此在所有串联电路的共同作用下，可调节多个光分布。如果84个半导体光源D1至D84以及它们所属的光学元件设置在矩阵中，如可生成具有明暗界限的光分布，其分别将具有开启的半导体光源和关闭的半导体光源的矩阵区域相互分开。明暗界限既可竖直也可
水平地延伸。此外，可这样控制矩阵的不同区域，从而在由矩阵生成的光分布中产生不同的明亮区域。
[0060] 在优选的构造方案中，通过至少一个串联-并联转换器54，通过单独的控制它们各自所属的旁路开关来单独地控制半导体，此串联-并联转换器5通过数据线22被光线控制设备14周期性地用控制数据填充，此控制数据用于连接到串联-并联转换器54的输出端上的旁路开关。
[0061] 在所示的构造方案中，对每个串联电路来说都设置串联-并联转换器54，其中由于视觉原因只示出一个串联-并联转换器54，它通过操纵与之导电平行的旁路开关U72至U84，来控制由12个半导体光源D72至D84构成的串联电路。
[0062] 应用一个或多个串联-并联转换器54来控制半导体光源结构28的旁路开关，这样可明显减少控制导线的数量，此控制导线从光线控制设备14引向汽车前大灯12中的控制电路30。这是一个很重要的优点，因为可由此节省重量和成本。还有利的是，与下述构造方案相比，由于省去了多个导线而明显提高了电磁兼容性，导线一方面自身可发散出干扰，另一方面可从周围环境中接收干扰，上述构造方案中光线控制设备14朝旁路开关的控制连接器分别可能具有旁路开关独有的导线路径。
[0063] 图4示出占空比的时间曲线，用来在时间上相互配合地控制图3的等效电路图中的串联电路的半导体光源。图4具体地示出了占空比TV72、TV73和TV74，用来控制图3的整个右边的串联电路中的三个旁路开关。这些信号分别以时间描绘，并在0和5V之间变化。较高的信号标尺分别相当于通过所属的半导体光源D72、D73或D74的电流，并因此相当于开启的所属的旁路开关U72、U73、U74。较低的信号标尺相当于关闭的半导体光源O72、O73或O74，并因此相当于关闭的所属的旁路开关U72、U73和U74。
[0064] 图4示出了脉宽调制的
控制信号的正好两个周期，用于这三个旁路开关U72、U73和U74，其中每个周期长5ms，第一周期从t＝0ms至t＝5ms，第二周期从t＝5ms至t＝10ms。旁路开关U72、U73和U74与其余的旁路开关(U1-U84)一起同步地控制，使得脉宽调制的控制信号的周期的开始和结尾对于所有旁路开关来说彼此分别都是一样的。
[0065] 与这三个占空比相比，各自的半导体光源D72、D73、D74的开启持续时间从上往下增加。这一点相当于这样的规则，即半导体光源D72平均亮度应小于半导体光源D73的平均亮度，而半导体光源D73的平均亮度又应小于半导体光源D74的平均亮度。图4相应地塑造出这样的情形，即半导体光源D72、D73、D74的平均亮度应调节到不同的数值。
[0066] 此外，图4还明示出了本发明的程序方面，这些半导体光源D72、D73和D74按此在脉宽调制的信号的周期内分别单独地在不同的时间点开启(较高的信号尺度)，并且在对于半导体光源D72、D73、D74来说相同的时间点一起关闭(较低的信号尺度)。
[0067] 图5示出了在现有技术中和根据本发明的由半导体光源在这种亮度调节器中传导的电流的电流强度的时间曲线。在此，如果单个半导体光源在时间上与其其半导体光源分开地关闭，曲线80代表它在现有技术中是如何产生的。相反，如果单个半导体光源在时间上与其串联电路的其它半导体光源分开地开启，曲线82代表它在本发明中是如何产生的。
[0068] 在这两种情况下，通过串联电路的平均电流短期且短暂地变化，此串联电路在所选的例子中是350mA。为调节短期的电流变化，参与的恒定电流调节器分别需要约2ms。如同前面已详细描述的一样，在单个半导体光源关闭时，暂时通过参与的串联电路的其余开启的半导体光源来产生更高的电压，这由于半导体光源的指数的电流-电压特征曲线，导致强烈的、脉冲状的电流上升通过串联电路，其在曲线80的例子中从350mA短时间内上升到1000mA以上。这缩短了半导体光源的使用寿命，此半导体光源必须传导此电流。此外，这急剧的上升产生了发散的干扰，这会影响EMV兼容性。
[0069] 相反，在本发明中(在曲线82中阐明了其效果)在时间上偏移地开启串联电路中的半导体光源。通过时间上偏移的开启，可产生与曲线80的行为相反的效果。通过开启，在串联电路的其余的、已经开启的半导体光源上短暂地降
低电压，因此减少通过此半导体光源并因此通过整个串联电路的电流。但由于半导体光源的指数的电流-电压特征曲线，在曲线80中短暂衰退的幅度大大低于电流上升的幅度，总的说来，电流衰退的曲线在信号82中也明显没那么剧烈，因此产生的干扰
辐射也更少。电流的短暂衰退也不会影响参与的半导体光源的使用寿命。
