Verfahren und Steuergerät zur Temperaturregulierung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturregulierung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer, welcher in seinem Scheinwerfer-Innenraum eine Anzahl von LED-Lichtquellen zur Erzeugung von einer oder mehreren Lichtfunktionen aufweist.

[0002] Weiters betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Temperaturregulierung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer, welcher in seinem Scheinwerfer-Innenraum eine Anzahl von LED-Lichtquellen zur Erzeugung von einer oder mehreren Lichtfunktionen aufweist.

[0003] Außerdem betrifft die Erfindung auch noch einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem oben genannten Steuergerät.

[0004] Leuchtdioden (LED) haben in den letzten Jahren im Kraftfahrzeugbau zunehmend an Bedeutung als Lichtquellen für Fahrzeugleuchten und auch für Scheinwerfer gewonnen, und LED's kommen nun vermehrt auch in Hauptscheinwerfern zum Einsatz. Allerdings erfordern die engen thermischen Auslegungsgrenzen von LED-Hauptscheinwerfern ein aktives Thermomanagement, um das Überhitzen dieser Scheinwerfer zu verhindern.

[0005] Ein Überhitzen des Scheinwerfer-Innenraums hat zur Folge, dass der von den Leuchtdioden emittierte Lichtstrom abnimmt. Bei Überschreiten einer spezifizierten Temperatur wird weiters die Lebensdauer der LED reduziert.

[0006] Die DE 10 2004 011 939 B4 liefert eine Lösung dieses Problems. Bei dem in diesem Dokument beschriebenen Scheinwerfer wird, damit die LED's ihr Licht ordnungsgemäß emittieren können, mittels einer Stromsteuereinheit basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeuges der den LED's zugeführte Strom geändert. Im Detail wird dabei der Strom reduziert, falls die Geschwindigkeit des Fahrzeuges einen vorbestimmten Wert unterschreitet, und die Temperatur der Fahrzeugleuchte eine vorbestimmte Temperatur übersteigt.

[0007] Die DE 103 35 293 A1 zeigt die Leistungsreglung eines KF2-Scheinwerfers unter Berücksichtigung der Someneinstrahlung.

[0008] Die in diesem Dokument beschriebene Lösung arbeitet auf der Basis von Grenzwerten, wobei bei Über- bzw. Unterschreiten dieser Grenzwerte durch Ändern der Stromzufuhr die von den Leuchtdioden abgegebene Wärme reduziert und dementsprechend dafür gesorgt wird, dass der Scheinwerfer abkühlt oder sich zumindest nicht weiter erwärmt.

[0009] Nachteilig an dieser Vorgangsweise ist allerdings, dass es relativ schwierig ist, entsprechende Grenzwerte zu definieren, welche außerdem nicht an unterschiedliche äußere Gegebenheiten angepasst werden können. Werden die Grenzwerte somit zu großzügig bemessen, so kann die Stromreduzierung unter Umständen bereits zu spät erfolgen, oder die Grenzwerte werden zu eng gesetzt, was dann oftmals in einer nicht notwendigen, zu frühen Stromreduzierung und dementsprechend in einer nicht notwendigen Verschlechterung des Lichtbildes resultiert.

[0010] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die beschriebenen Nachteile zu beheben und das Thermomanagement für LED-Scheinwerfer deutlich zu verbessern.

[0011] Diese Aufgabe wird mit einem eingangs erwähnten Verfahren dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß im Betrieb des Scheinwerfers laufend die aktuell dem Scheinwerfer-Innenraum zugeführte Leistungszufuhr ermittelt wird, weiters laufend die aktuell mögliche Leistungsabgabe aus dem Scheinwerfer-Innenraum ermittelt wird, aus der ermittelten zugeführten Leistungszufuhr und der möglichen Leistungsabgabe eine Leistungsbilanz gebildet wird, und an Hand der Leistungsbilanz eine Entscheidung getroffen wird, ob und welche Wärmeregulierungsmaßnahmen für den Scheinwerfer-Innenraum durchzuführen sind.

[0012] Basierend auf der zugeführten Leistung und der aktuell möglichen Leistungsabgabe wird entsprechend der Erfindung laufend die Entscheidung getroffen, welche Kühlstrategie für den Scheinwerfer aktiv ist keine aktive Kühlung, Kühlung über Lüfter, Dimmen der LEDs, Kühlung über Lüfter und zusätzliches Dimmen der LEDs. Das Dimmen kann dabei in einer oder mehreren Stufen (auch stufenlos) erfolgen, natürlich kann entsprechend auch der Lüfter mit unterschiedlicher Kühlleistung betrieben werden.

[0013] Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, wo an Hand von Einzelparametern, welche über-/ unterschritten werden, entsprechende Schritte eingeleitet werden, wird bei der vorliegen-den Erfindung permanent die Leistungsbilanz überwacht, sodass bereits lange bevor der Scheinwerfer-Innenraum zu überhitzen beginnt, entsprechende Kühlungsmaßnahmen gesetzt werden können. Eine Überhitzung und Schädigung der LEDs wird mit der Erfindung bereits im Ansatz erstickt, und entsprechend können diese Maßnahme wesentlich moderater ausfallen wie im Falle des Über-/Unterschreitens von Grenzwerten, sodass Kühlungsmaßnahme entsprechend der Erfindung in der Regel ohne größere Beeinträchtigung des Lichtbildes vor sich gehen.

[0014] Erfolgt die Stromreduktion erst nach Überschreiten einer Temperaturgrenze, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, so bedeutet dies, dass erst im Nachhinein reagiert wird und nicht bereits vorab eine Erhöhung der Temperatur verhindert wird, wie dies bei der vorliegenden Erfindung geschieht. Die Stromreduktion bei Überschreiten einer bestimmten Temperaturgrenze hat insbesondere in dem Fall negative Auswirkungen auf das Lichtbild, wenn beim Losfahren der des Kraftfahrzeuges der Strom erst wieder erhöht werden kann, wenn der Scheinwerfer weit genug abgekühlt ist.

[0015] Besonders Ziel führend ist es, wenn Wärmeregulierungsmaßnahmen dann durchgeführt werden, wenn die Leistungsbilanz größer und/oder größer gleich Null ist. Eine positive Leistungsbilanz führt unweigerlich zu einer Erwärmung des Innenraums des Fahrzeugscheinwerfers; dementsprechend ist es in diesem Fall sinnvoll, geeignete Wärmeregulierungsmaßnahmen zur Kühlung des Innenraums zu setzen.

[0016] Für den Fall, dass der Innenraum des Scheinwerfers bereits eine relativ hohe Temperatur aufweist, die in der Nähe der vorgegebenen Maximaltemperatur für den Innenraum liegt, kann auch vorgesehen sein, dass bei einer ausgeglichenen Leistungsbilanz oder auch bei einer negativen Bilanz gekühlt wird, um den Temperatur abzusenken und so wieder mehr Spielraum für entsprechende Wärmeregulierungsmaßnahmen zu bekommen.

[0017] Besonders gezielt kann gekühlt werden, wenn die Entscheidung, ob und welche Wärmeregulierungsmaßnahmen für den Scheinwerfer-Innenraum durchzuführen sind, weiters von der Temperatur im Scheinwerfer-Innenraum sowie von dem Ausmaß der Leistungsbilanz abhängig gemacht wird.

[0018] Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass der Scheinwerfer-Innenraum gekühlt wird, sobald die Leistungsbilanz positiv ist, damit der Scheinwerfer keine Möglichkeit hat, sich aufzuheizen. Unter Umständen kann es aber zweckmäßig oder (noch) nicht notwendig sein, zu kühlen, etwa wenn die Temperatur im Innenraum noch weit von der kritischen Temperatur entfernt ist und/oder die Leistungsbilanz nur leicht positiv ist. Auch solange sich die Temperatur im Innenraum des Scheinwerfers unter der Betriebstemperatur befindet, sind Kühlungsmaßnahmen nicht oder nur dann notwendig, wenn eine stark positive Leistungsbilanz vorliegt.

[0019] Als Wärmeregulierungsmaßnahme kommen das Aktivieren von zumindest einem Lüfter für den Innenraum des Fahrzeugscheinwerfers und das Dimmen von einer, mehreren oder allen LED-Lichtquellen in Frage.

[0020] Günstig ist es dabei, wenn bei niedrigeren Temperaturen bei einer positiven Leistungsbilanz vorerst der oder die Lüfter aktiviert wird/werden, bevor alternativ oder zusätzlich LED-Lichtquellen gedimmt werden. Dimmen der LED-Leuchtquellen führt zu einer Verschlechterung des Lichtbildes; solange dies mit anderen Kühlmaßnahmen verhindert werden kann, eben durch Aktivierung eines Lüfters, werden diese Maßnahmen gesetzt, und die Lichtquellen erst dann zusätzlich oder alternativ gedimmt, wenn dies unbedingt notwendig erscheint.

[0021] Die Leistungsbilanz ist nicht direkt messbar und muss rechnerisch ermittelt werden. Für diese rechnerische Ermittlung der Leistungsbilanz wird daher einerseits zur Ermittlung der Leistungszufuhr ein Satz von für die Leistungszufuhr des Scheinwerfers relevanten Leistungszufuhr-Parametern gemessen, andererseits wird ein Satz von für die Leistungsabgabe des Scheinwerfers relevanten Leistungsabgabe-Parametern gemessen.

[0022] Der Satz von Leistungszufuhr-Parametern umfasst dabei zumindest einen Parameter, welcher aus der folgenden Menge stammt: Leistungsabgabe der Lichtquellen, Temperatur im Motorraum des Kraftfahrzeuges, Sonneneinstrahlung (die pro Fläche eingestrahlte Energie). In modernen Personenkraftwagen kann die Sonneneinstrahlung üblicherweise über die Klimaanlage gemessen werden, diese Werte können verwendet werden.

[0023] Der Satz von Leistungsabgabe-Parametern umfasst zumindest einen Parameter, welcher aus der folgenden Menge stammt: Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorraumtemperatur des Kraft fahrzeuges, Außentemperatur, Sonneneinstrahlung, Niederschlag (Regen). Die Niederschlagsmenge kann z.B. über einen Regensensor für die Scheibenwischerautomatik ermittelt und diese Daten verwendet werden.

[0024] An Hand des Satzes von Leistungszufuhr-Parametern wird die dem Scheinwerfer-Innenraum zugeführte Leistungszufuhr ermittelt, und an Hand des Satzes von Leistungsabgabe-Parametern wird die aus dem Scheinwerfer-Innenraum abgebbare Leistungsabgabe ermittelt.

[0025] Die Ermittlung der Leistungszufuhr und der Leistungsabgabe erfolgt dabei mittels eines mathematischen Modells des Scheinwerfers. Diese mathematische Modell umfasst einerseits konkrete Rechenvorschriften, andererseits gehen eine Reihe von Eigenschaften des Scheinwerfers an sich in dieses Modell ein, etwa Materialparameter wie Wärmeleitkoeffizienten, die Dicke von Materialien, die Größe und geometrische Form von Flächen (Frontscheibe, Gehäuse,...), die spezielle Strömungssituation im SW (Wärmeübergangskoeffizienten), sowie z.B. die Oberflächen im Scheinwerfer für die Absorption von Sonneneinstrahlung.

[0026] Diese Parameter werden in den thermischen Übergangswiderständen zusammengefasst. Während sich die Rechenvorschriften zwischen unterschiedlichen Scheinwerfern nicht ändern, ändern sich natürlich diese Übergangswiderstände.

[0027] Die oben genannten Parameter bzw. Übergangswiderstände für einen Scheinwerfer werden empirisch oder in Simulationen, z.B. durch Finite-Elemente-Simulationen ermittelt.

[0028] Zur Berechnung der Leistungszufuhr und der abgeführten Leistung wird ein mathematisches Modell verwendet, welches aus 2 Teilen besteht, einem Teil, mit welchem die Leistungszufuhr und einem Teil, mit welchem die Leistungsabfuhr berechnet wird.

[0029] Sofern Scheinwerfer gleich aufgebaut sind, wird auch ihr thermisches Verhalten im Rahmen der Toleranzen gleich sein. Was die Toleranzen betrifft, sollte das Modell auf den "worst case" ausgelegt sein, damit die theoretisch mögliche Leistungsabgabe nicht über der tatsächlich erreichten Abgabe liegt.

[0030] Um den oder die Lüfter in kritischen temperaturkritischen Situation, auch wenn der Scheinwerfer nicht in Betrieb ist, aktivieren zu können, ist es noch von Vorteil, wenn die Leistungsbilanz bereits vor Inbetriebnahme und/oder nach der Außerbetriebnahme des Scheinwerfers ermittelt wird.

[0031] Im Betrieb des Scheinwerfers erfolgt die laufende Ermittlung der Leistungsbilanz in regelmäßigen Abständen erfolgt. Typische Zeitabstände für die Ermittlung liegen im Bereich von ca. 100ms.

[0032] In der Regel nicht notwendig, insbesondere nicht bei kleinen Zeitabständen, aber prinzipiell trotzdem denkbar ist es, die Zeitabstände anzupassen, beispielsweise können die Zeitabstände bei höheren Temperaturen verringert werden, damit in kritischen Bereichen nahe der maximal zulässigen Temperatur im Scheinwerfer-Innenraum eine höhere Auflösung bei der Berechung der Leistungsbilanz erzielt werden kann.

[0033] Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig.1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugscheinwerfers in einem Vertikalschnitt,

Fig. 2 ein Flussdiagramm betreffend die Ermittlung der aus dem Scheinwerfer abgebbaren Leistung,

Fig. 3 ein Flussdiagramm betreffend die Ermittlung der in dem Scheinwerfer zugeführten Leistung,

Fig. 4 ein Flussdiagramm betreffend die Ermittlung der Leistungsbilanz,

Fig. 5 ein Zustandsdiagramm der möglichen Kühlungsstufen, und

Fig. 6 ein Temperaturschwellendiagramm.

[0034] Figur 1 zeigt schematisch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 mit Leuchtdioden 2, welche in einem Gehäuse 5 des Scheinwerfers untergebracht sind. Die Leuchtdioden 2 sind auf einem Trägerelement 4, welches einen Kühlkörper umfasst oder als solcher ausgebildet ist, montiert. Zur Umgebung 8 hin ist das Gehäuse 5 mit einer Abdeckscheibe 6 verschlossen, nach hinten zum Motorraum 7 weist das Gehäuse 5 einen entsprechenden Wandabschnitt 6 auf.

[0035] Zum Durchführen des Verfahrens wie im Folgenden beschrieben ist beispielweise ein Steuergerät 100 vorgesehen, welches an Hand der relevanten Daten eine Entscheidung trifft, welche Kühlungsmaßnahmen zu treffen sind und die entsprechenden Maßnahmen dann veranlasst.

[0036] Die Temperatur im Scheinwerfer-Innenraum 3 ist mit Ti bezeichnet, jene der Umgebung 8 mit Tu, weiters bezeichnet Tm die Temperatur im Motorraum 7.

[0037] Der thermische Widerstand des Gehäuses ist mit RB bezeichnet, jener der Abdeckscheibe mit RF.

[0038] Ein Überhitzen des Scheinwerfer-Innenraums hat zur Folge, dass der von den Leuchtdioden emittierte Lichtstrom abnimmt. Bei Überschreiten einer spezifizierten Temperatur wird weiters die Lebensdauer der LED reduziert. Ein solches Überhitzen soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verhindert werden.

[0039] Dazu wird zumindest im Betrieb des Scheinwerfers laufend die aktuell dem Scheinwerfer-Innenraum zugeführte Leistungszufuhr ermittelt wird, wie dies schematisch in Figur 2 dargestellt ist.

[0040] Weiters wird laufend die aktuell mögliche Leistungsabgabe aus dem Scheinwerfer-Innenraum ermittelt wird (Figur 3).

[0041] Aus der ermittelten zugeführten Leistungszufuhr und der möglichen Leistungsabgabe wird entsprechend Figur 4 eine Leistungsbilanz ermittelt, und an Hand der Leistungsbilanz wird eine Entscheidung getroffen, ob und welche Wärmeregulierungsmaßnahmen für den Scheinwerfer-Innenraum (3) durchzuführen sind.

[0042] Basierend auf der zugeführten Leistung der aktuell möglichen Leistungsabgabe kann dann entsprechend der Erfindung laufend die Entscheidung getroffen werden, welche Kühlstrategie für den Scheinwerfer aktiv ist: keine aktive Kühlung, Kühlung über Lüfter, Dimmen der LEDs, Kühlung über Lüfter und zusätzliches Dimmen der LEDs. Weiters können unterschiedliche Dimmstufen vorgesehen sein, etwa dass zuerst nur das Fernlicht gedimmt wird, anschließend auch das Abblendlicht gedimmt wird, anschließend das Fernlicht ganz ausgeschaltet wird; die Übergänge können auch stufenlos erfolgen.

[0043] Wie Figur 2 im Detail entnommen werden kann, wird für die rechnerische Ermittlung der Leistungsbilanz einerseits zur Ermittlung der Leistungszufuhr ein Satz von für die Leistungszufuhr in den Innenraum des Scheinwerfers relevanten Leistungszufuhr-Parametern gemessen. Der Satz von Leistungsaufnahme-Parametern umfasst dabei zumindest einen Parameter, welcher aus der folgenden Menge stammt: Leistungsabgabe der Lichtquellen, Temperatur im Motorraum des Kraftfahrzeuges, mittels welcher auf den Leistungseintrag aus dem Motorraum geschlossen werden kann, Sonneneinstrahlung (die pro Fläche eingestrahlte Energie). In modernen Personenkraftwagen kann die Sonneneinstrahlung üblicherweise über die Klimaanlage gemessen werden, diese Werte können verwendet werden.

[0044] Unter Verwendung eines mathematischen Modells werden die zugeführte Leistungsbeiträge in den Innenraum des Scheinwerfers ermittelt und aufsummiert (Figur 2).

[0045] Weiters wird ein Satz von für die Leistungsabgabe des Scheinwerfers 1 relevanten Leistungsabgabe-Parametern gemessen.

[0046] Der Satz von Leistungsabgabe-Parametern umfasst zumindest einen Parameter, welcher aus der folgenden Menge stammt Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorraumtemperatur des Kraftfahrzeuges, Außentemperatur, Sonneneinstrahlung, Niederschlag (Regen), die letzten drei Punkte in Figur 3 zusammengefasst unter dem Begriff "Witterungsbedingungen". Die Niederschlagsmenge kann z.B. über einen Regensensor für die Scheibenwischerautomatik ermittelt und diese Daten verwendet werden.

[0047] An Hand des Satzes von Leistungsaufnahme-Parametern wird die dem Scheinwerfer-Innenraum 3 zugeführte Leistung mittels eines mathematischen Modells ermittelt (Figur 3). Die Ermittlung der Leistungszufuhr und der Leistungsabgabe erfolgt dabei mittels eines mathematischen Modells des Scheinwerfers. Diese mathematische Modell umfasst einerseits konkrete Rechenvorschriften, andererseits gehen eine Reihe von Eigenschaften des Scheinwerfers an sich in dieses Modell ein, etwa Materialparameter wie Wärmeleitkoeffizienten, die Dicke von Materialien, die Größe und geometrische Form von Flächen (Frontscheibe, Gehäuse,...), die spezielle Strömungssituation im SW (Wärmeübergangskoeffizienten), sowie z.B. die Oberflächen im Scheinwerfer für die Absorption von Sonneneinstrahlung.

[0048] Diese Parameter werden in den thermischen Übergangswiderständen RB und RF zusammengefasst. Während sich die Rechenvorschriften zwischen unterschiedlichen Scheinwerfern nicht ändern, ändern sich natürlich diese Übergangswiderstände.

[0049] Die oben genannten Parameter bzw. Übergangswiderstände für einen Scheinwerfer werden empirisch oder in Simulationen, z.B. durch Finite-Elemente-Simulationen ermittelt.

[0050] Zur Berechnung der Leistungszufuhr und der abgeführten Leistung wird ein mathematisches Modell verwendet, welches aus 2 Teilen besteht, einem Teil, mit welchem die Leistungszufuhr und einem Teil, mit welchem die Leistungsabfuhr berechnet wird.

[0051] Sofern Scheinwerfer gleich aufgebaut sind, wird auch ihr thermisches Verhalten im Rahmen der Toleranzen gleich sein. Was die Toleranzen betrifft, sollte das Modell auf den "worst case" ausgelegt sein, damit die theoretisch mögliche Leistungsabgabe nicht über der tatsächlich erreichten Abgabe liegt.

[0052] Durch Ermitteln der Leistungszufuhr in den Scheinwerfer-Innenraum 3 kann ermittelt werden, wie sich die aktuelle Temperatur im Innenraum entwickeln wird und es können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.

[0053] Die Temperatur im Innenraum ergibt sich dabei in einer einfachen Näherung wie folgt:

[0054] Der Leistungsanteil steckt dabei im Anteil dQ/dt, d.h. der pro Zeiteinheit dem Scheinwerferinnenraum zu- bzw. abgeführten Energiemenge (Energie/Zeiteinheit).

[0055] Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, wo an Hand von Einzelparametern, welche über-/unterschritten werden, entsprechende Schritte eingeleitet werden, wird bei der vorliegenden Erfindung permanent die Leistungsbilanz überwacht, sodass bereits lange bevor der Scheinwerfer-Innenraum zu überhitzen beginnt, entsprechende Kühlungsmaßnahmen gesetzt werden können. Eine Überhitzung und Schädigung der LEDs wird mit der Erfindung bereits im Ansatz erstickt, und entsprechend können diese Maßnahme wesentlich moderater ausfallen wie im Falle des Über-/Unterschreitens von Grenzwerten, sodass Kühlungsmaßnahme entsprechend der Erfindung in der Regel ohne größere Beeinträchtigung des Lichtbildes vor sich gehen.

[0056] Besonders Ziel führend ist es, wenn Wärmeregulierungsmaßnahmen dann durchgeführt werden, wenn die Leistungsbilanz größer und/oder größer gleich Null ist. Eine positive Leistungsbilanz führt unweigerlich zu einer Erwärmung des Innenraums des Fahrzeugscheinwerfers; dementsprechend ist es in diesem Fall sinnvoll, geeignete Wärmeregulierungsmaßnahmen zur Kühlung des Innenraums zu setzen.

[0057] Figur 5 und Figur 6 zeigen, welche Entscheidung bezüglich der zu wählenden Kühlstrategie getroffen werden können: Basierend auf der zugeführten Leistung und der möglichen Leistungsabgabe sowie der aktuellen Scheinwerfer - Innentemperatur wird die Entscheidung getroffen, welche Kühlstrategie aktiv ist. Dabei sind 3 Stufen möglich: Keine aktive Kühlung; Kühlung über Lüfter; Kühlung über Lüfter und zusätzliches Dimmen. Das Diagramm aus Figur 5 zeigt das Zustandsdiagramm für diese 3 Stufen, Figur 6 zeigt die Zusammenhänge in Abhängigkeit von der Temperatur im Innenraum des Fahrzeugscheinwerfers.

[0058] Die Übergänge sind dabei wie folgt definiert:

Ü1: Lüfter auf volle Leistung, wenn die Temperaturreserve (TiMax - Ti_akt) im Scheinwerfer einen 1. Grenzwert unterschreitet (TiMax - Ti_akt < dTL_Max) oder die Leistungsbilanz ohne Dimmung und ohne aktiviertem Lüfter größer Null ist (Pzu > Pab)

Ü2: Lüfter auf reduzierte Leistung, wenn die Temperaturreserve im Scheinwerfer einen 2. Grenzwert überschreitet (TiMax-Ti_akt > dTL_MIN) und die Leistungsbilanz ohne Dimmung und ohne aktivierten Lüfter kleiner Null ist (Pzu < Pab)

Ü3: Scheinwerfer dimmen, wenn die Temperaturreserve im Scheinwerfer einen 3. Grenzwert unterschreitet (TiMax - Ti_akt < dTD_MAX) und die Leistungsbilanz ohne Dimmung und ohne aktiviertem Lüfter größer oder gleich Null ist (Pzu >= Pab)

Ü4: Scheinwerfer auf volle Leistung wenn die Temperaturreserve im Scheinwerfer einen 4. Grenzwert überschreitet (TiMax - Ti_akt > dTD_MIN) oder die Leistungsbilanz oh ne Dimmung und ohne aktiviertem Lüfter kleiner Null ist

Ü5: Scheinwerfer auf volle Leistung, wenn die Temperaturreserve im Scheinwerfer einen 5. Grenzwert unterschreitet (TiMax - Ti_akt < dTD_MINHIGH) und die Leistungsbilanz bei aktiviertem Lüfter kleiner Null ist

Ü6: Scheinwerfer auf volle Leistung, wenn die Temperaturreserve im Scheinwerfer den 5. Grenzwert überschreitet (TiMax - Ti_akt > dTD_MIN) und die Leistungsbilanz bei Dimmung kleiner Null (Pzu < Pab) und die Fahrzeuggeschwindigkeit größer einem festgelegten Wert ist.

[0059] Dabei ist die Temperaturreserve die Differenz zwischen maximal erlaubter (TIMax) und aktueller (Ti_akt) Temperatur im Scheinwerfer - Innenraum. Pzu ist die aktuell zugeführte Leistung und Pab die abgeführte Leistung.

[0060] TD_Min stellt eine Differenz zur maximal erlaubten Temperatur TiMax dar. Das ist insofern wichtig, da die die Temperaturgrenzen immer relativ zur maximalen Temperatur gesehen werden, sich die maximale Temperatur aber laufend ändert abhängig von der Leistung in den LEDs. Z.B. könnte bei voller Lichtleistung ein TiMAX von 100°C und somit ein TD_Min von 100°C - 20°C = 80°C zulässig sein, jedoch bei gedimmtem Betrieb ein TiMax von 110°, womit sich entsprechend ein TD_Min = 110° - 20° = 90° ergeben würde (siehe dazu Figur 6).

[0061] Für den Fall, dass der Innenraum des Scheinwerfers bereits eine relativ hohe Temperatur aufweist, die in der Nähe der vorgegebenen Maximaltemperatur für den Innenraum liegt, kann auch vorgesehen sein, dass bei einer ausgeglichenen Leistungsbilanz oder auch bei einer negativen Bilanz gekühlt wird, um den Temperatur abzusenken und so wieder mehr Spielraum für entsprechende Wärmeregulierungsmaßnahmen zu bekommen.

[0062] Besonders gezielt kann gekühlt werden, wenn die Entscheidung, ob und welche Wärmeregulierungsmaßnahmen für den Scheinwerfer-Innenraum 3 durchzuführen sind, weiters von der Temperatur im Scheinwerfer-Innenraum 3 sowie von dem Ausmaß der Leistungsbilanz abhängig gemacht wird.

[0063] Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass der Scheinwerfer-Innenraum gekühlt wird, sobald die Leistungsbilanz positiv ist, damit der Scheinwerfer keine Möglichkeit hat, sich aufzuheizen. Unter Umständen kann es aber zweckmäßig oder (noch) nicht notwendig sein, zu kühlen, etwa wenn die Temperatur im Innenraum noch weit von der kritischen Temperatur entfernt ist und/oder die Leistungsbilanz nur leicht positiv ist. Auch solange sich die Temperatur im Innenraum des Scheinwerfers unter der Betriebstemperatur befindet, sind Kühlungsmaßnahmen nicht oder nur dann notwendig, wenn eine stark positive Leistungsbilanz vorliegt.

[0064] Günstig ist es dabei, wenn bei niedrigeren Temperaturen bei einer positiven Leistungsbilanz vorerst der oder die Lüfter aktiviert wird/werden, bevor alternativ oder zusätzlich LED-Lichtquellen gedimmt werden. Dimmen der LED-Leuchtquellen führt zu einer Verschlechterung des Lichtbildes; solange dies mit anderen Kühlmaßnahmen verhindert werden kann, eben durch Aktivierung eines Lüfters, werden diese Maßnahmen gesetzt, und die Lichtquellen erst dann zusätzlich oder alternativ gedimmt, wenn dies unbedingt notwendig erscheint.

[0065] Um den oder die Lüfter in kritischen temperaturkritischen Situation, auch wenn der Scheinwerfer nicht in Betrieb ist, aktivieren zu können, ist es noch von Vorteil, wenn die Leistungsbilanz bereits vor Inbetriebnahme und/oder nach der Außerbetriebnahme des Scheinwerfers ermittelt wird.

[0066] Im Betrieb des Scheinwerfers erfolgt die laufende Ermittlung der Leistungsbilanz in regelmäßigen Abständen erfolgt. Typische Zeitabstände für die Ermittlung liegen im Bereich von ca.100ms.

[0067] In diesem Zusammen wichtig von Bedeutung ist auch, dass die Entscheidung hinsichtlich der Frage, ob und welche Wärmeregulierungsmaßnahmen für den Scheinwerfer-Innenraum 3 durchzuführen sind, ebenfalls laufend getroffen wird. D.h., es wird praktisch permanent neu entschieden, welche Maßnahmen zu treffen sind, sodass rasch auf sich ändernde Situationen reagiert werden kann.

[0068] Besonders rasch kann reagiert werden, wenn für jede ermittelte Leistungsbilanz die Entscheidung hinsichtlich der Kühlmaßnahmen neu getroffen wird, d.h. dass - etwa bei 100 ms Abstand für die Berechnung der Leistungsbilanz - auch alle 100 ms die Entscheidung hinsichtlich der Kühlstrategie neu "überdacht" wird.

[0069] Falls die Zeitabstände der Ermittlung der Leistungsbilanz zu kurz sind, kann aber auch vorgesehen sein, dass nur für bestimmte ermittelte Leistungsbilanzen, z.B. für jede 10te Leistungsbilanz, die Entscheidung neu getroffen wird.

[0070] Abschließend ist in der folgenden Tabelle zum besseren Verständnis rein exemplarisch noch der Zusammenhang zwischen Lüfter ein - aus, voller Leistung der LEDs, und Dimmen (Reduktion um 1 bzw. 2 Stufen) dargestellt. Gezeigt ist jeweils die Energie in Watt, welche in den Scheinwerfer eingebracht wird, ein negatives Vorzeichen beschreibt eine Energieabfuhr aus dem Scheinwerfer und liefert entsprechend einen Kühleffekt:

		Volle Leistung	Dimmen Stufe 1	Dimmen Stufe 2
Lüfter Ein	Fahrtwind	-30 W	-60 W	-63 W
Lüfter Aus	Fahrtwind	+120 W	+98 W	+67 W
Lüfter Ein	kein Fahrtw.	+22 W	+1 W	-8 W
Lüfter Aus	kein Fahrtw.	+140 W	+110 W	+82 W

Ansprüche

1. Verfahren zur Temperaturregulierung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer (1), welcher in seinem Scheinwerfer-Innenraum (3) eine Anzahl von LED-Lichtquellen (2) zur Erzeugung von einer oder mehreren Lichtfunktionen aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Betrieb des Scheinwerfers laufend die aktuell dem Scheinwerfer-Innenraum (3) zugeführte Leistungszufuhr ermittelt wird, weiters laufend die aktuell mögliche Leistungsabgabe aus dem Scheinwerfer-Innenraum (3) ermittelt wird, aus der ermittelten zugeführten Leistungszufuhr und der möglichen Leistungsabgabe eine Leistungsbilanz gebildet wird, und an Hand der Leistungsbilanz eine Entscheidung getroffen wird, ob und welche Wärmeregulierungsmaßnahmen für den Scheinwerfer-Innenraum (3) durchzuführen sind, wobei
zur Ermittlung der Leistungszufuhr ein Satz von für die Leistungszufuhr des Scheinwerfers (1) relevanten Leistungszufuhr-Parametern gemessen wird, wobei der Satz von Leistungszufuhr-Parametern folgende Parameter umfasst: Leistungsabgabe der Lichtquellen, Temperatur im Motorraum des Kraftfahrzeuges, Sonneneinstrahlung,
und wobei
ein Satz von für die Leistungsabgabe des Scheinwerfers (1) relevanten Leistungsabgabe-Parametern gemessen wird, wobei der Satz von Leistungsabgabe-Parametern folgende Parameter umfasst: Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorraumtemperatur des Kraftfahrzeuges, Außentemperatur, Sonneneinstrahlung,
und wobei
an Hand des Satzes von Leistungszufuhr-Parametern die dem Scheinwerfer-Innenraum (3) zugeführte Leistungszufuhr ermittelt wird und an Hand des Satzes von Leistungsabgabe-Parametern die aus dem Scheinwerfer-Innenraum (3) abgebbare Leistungsabgabe ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Leistungsbilanz größer und/oder größer gleich Null ist, Wärmeregulierungsmaßnahmen durchgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidung, ob und welche Wärmeregulierungsmaßnahmen für den Scheinwerfer-Innenraum (3) durchzuführen sind, weiters von der Temperatur im Scheinwerfer-Innenraum (3) sowie von dem Ausmaß der Leistungsbilanz abhängig gemacht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Leistungszufuhr und der Leistungsabgabe mittels eines mathematischen Modells des Scheinwerfers erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbilanz bereits vor Inbetriebnahme und/oder nach der Außerbetriebnahme des Scheinwerfers ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die laufende Ermittlung der Leistungsbilanz in regelmäßigen Abständen erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeregulierungsmaßnahme das Aktivieren von zumindest einem Lüfter für den Innenraum des Fahrzeugscheinwerfers vorgesehen ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeregulierungsmaßnahme das Dimmen von einer, mehreren oder allen LED-Lichtquellen vorgesehen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei niedrigeren Temperaturen bei einer positiven Leistungsbilanz vorerst der oder die Lüfter aktiviert wird/werden, bevor alternativ oder zusätzlich LED-Lichtquellen gedimmt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidung hinsichtlich der Frage, ob und welche Wärmeregulierungsmaßnahmen für den Scheinwerfer-Innenraum (3) durchzuführen sind, laufend getroffen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidung für jede ermittelte Leistungsbilanz oder für bestimmte ermittelte Leistungsbilanzen neu getroffen wird/werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von für die Leistungsabgabe des Scheinwerfers (1) relevanten Leistungsabgabe-Parametern weiters den Parameter Niederschlag (Regen) umfasst.

Claims

1. A method for temperature regulation in a motor vehicle headlight (1), which in its headlight interior (3) has a number of LED light sources (2) for generating one or more light functions,
characterised in that
the power supply actually supplied to the headlight interior (3) is determined in an ongoing manner during operation of the headlight, the power output actually possible from the headlight interior (3) is also determined in an ongoing manner, a power balance is formed from the determined supplied power supply and the possible power output, and a decision is made on the basis of the power balance as to whether and which heat regulation measures are to be carried out for the headlight interior (3), wherein
in order to determine the power supply, a set of power supply parameters relevant for the power supply of the headlight (1) is measured, wherein the set of parameters following power supply parameters comprises: power output of the light sources, temperature in the engine compartment of the motor vehicle, solar radiation,
and wherein
a set of power output parameters relevant for the power output of the headlight (1) is measured, wherein the set of parameters following the power output parameters comprises: vehicle speed, engine compartment temperature of the motor vehicle, external temperature, solar radiation,
and wherein
the power supply supplied to the headlight interior (3) is determined on the basis of the set of power supply parameters and the power output that can be output from the headlight interior (3) is determined on the basis of the set of power output parameters.

2. The method according to Claim 1, characterised in that, if the power balance is greater than and/or greater than or equal to zero, heat regulation measures are carried out.

3. The method according to Claim 1 or 2, characterised in that the decision as to whether and which heat regulation measures are to be carried out for the headlight interior (3) is also made depending on the temperature in the headlight interior (3) and on the magnitude of the power balance.

4. The method according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the power supply and the power output are determined by means of a mathematical model of the headlight.

5. The method according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the power balance is determined already before the headlight is commissioned and/or once the headlight has been decommissioned.

6. The method according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the power balance is determined in an ongoing manner at regular intervals.

7. The method according to one of Claims 1 to 6, characterised in that the activation of at least one ventilator for the interior of the vehicle headlight is provided as heat regulation measure.

8. The method according to one of Claims 1 to 7, characterised in that the dimming of one, more, or all LED light sources is provided as heat regulation measure.

9. The method according to Claim 7 and 8, characterised in that, at low temperatures with a positive power balance, the ventilator or ventilators is/are activated for the time being before LED light sources are dimmed alternatively or additionally.

10. The method according to one of Claims 1 to 9, characterised in that the decision with regard to the question whether and which heat regulation measures are to be carried out for the headlight interior (3) is made in an ongoing manner.

11. The method according to Claim 10, characterised in that the decision is made anew for each determined power balance or for certain determined power balances.

12. The method according to one of Claims 1 to 11, characterised in that the set of power output parameters relevant for the power output of the headlight (1) also includes the parameter constituted by precipitation (rain).

Revendications

1. Procédé de régulation de la température dans un phare (1) de véhicule automobile, qui présente dans son espace interne (3) de phare un nombre de sources lumineuses à DEL (2) pour générer une ou plusieurs fonctions d'éclairage,
caractérisé par le fait que
pendant le fonctionnement du phare, l'alimentation en puissance fournie actuellement à l'espace interne (3) du phare est déterminée en continu, la sortie de puissance actuellement possible provenant de l'espace interne (3) du phare est en outre déterminée en continu, un bilan de puissance est réalisé à partir de l'alimentation en puissance fournie déterminée et de la sortie de puissance possible, et une décision est prise en fonction du bilan de puissance, concernant si et quelles mesures de régulation thermique doivent être appliquées pour l'espace interne (3) du phare, dans lequel
un ensemble de paramètres d'alimentation en puissance pertinents pour l'alimentation en puissance du phare (1) est mesuré pour déterminer l'alimentation en puissance, l'ensemble de paramètres d'alimentation en puissance comprenant les paramètres suivants : sortie de puissance des sources lumineuses, température dans le compartiment moteur du véhicule automobile, ensoleillement,
et dans lequel
un ensemble de paramètres de sortie de puissance pertinents pour la sortie de puissance du phare (1) est mesuré, l'ensemble de paramètres de sortie de puissance comprenant les paramètres suivants : vitesse du véhicule, température du compartiment moteur du véhicule automobile, température extérieure, ensoleillement,
et dans lequel
l'alimentation en puissance fournie à l'espace interne (3) du phare est déterminée en fonction de l'ensemble de paramètres d'alimentation en puissance et la sortie de puissance apte à être livrée en sortie à partir de l'espace interne (3) du phare est déterminée en fonction de l'ensemble de paramètres de sortie de puissance.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour le cas dans lequel le bilan de puissance est supérieur et/ou supérieur ou égal à zéro, des mesures de régulation thermique sont appliquées.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la décision concernant si et quelles mesures de régulation thermique doivent être appliquées pour l'espace interne (3) du phare est en outre rendue dépendante de la température dans l'espace interne (3) du phare ainsi que de l'ampleur du bilan de puissance.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la détermination de l'alimentation de puissance et de la sortie de puissance a lieu au moyen d'un modèle mathématique du phare.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le bilan de puissance est déterminé déjà avant la mise en service et/ou après la mise hors service du phare.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la détermination continue du bilan de puissance a lieu à des intervalles réguliers.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'activation d'au moins un ventilateur pour l'espace interne du phare de véhicule est prévue comme mesure de régulation thermique.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la variation de l'intensité lumineuse d'une, de plusieurs ou de toutes les sources lumineuses à DEL est prévue comme mesure de régulation thermique.

9. Procédé selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que, à des températures inférieures, lors d'un bilan de puissance positif, le ou les ventilateurs est/sont activés en premier lieu, avant que l'on fasse varier l'intensité lumineuse des sources de lumière à DEL de manière alternative ou supplémentaire.

10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la décision concernant la question de savoir si et quelles mesures de régulation thermique doivent être appliquées pour l'espace interne (3) du phare est prise en continu.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la décision est prise à nouveau pour chaque bilan de puissance déterminé ou pour certains bilans de puissance déterminés.

12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que l'ensemble de paramètres de sortie de puissance pertinents pour la sortie de puissance du phare (1) comprend en outre le paramètre de précipitation (pluie).

Zeichnung