用于机动车、具有用于探测故障状态的保险装置的照明装置和用于探测故障状态的方法

摘要

本发明涉及一种用于机动车的照明装置(10)，该照明装置具有：激光源(16)，所述激光源被设计用于发射光(16a)；反射器(14)，包括反射侧(14a)和外侧(14b)，所述反射侧被设计用于反射光并且包括能导电的层，所述外侧背离反射侧(14a)并且与反射侧对置地布置。此外，该照明装置具有用于探测照明装置(10)的故障状态的保险装置(12)。该保险装置(12)具有至少一个电感传感器(12a)，所述电感传感器相对于反射器(14)布置在外侧，从而反射器(14)的外侧(14b)朝向电感传感器(12a)，并且反射器(14)的反射侧(14a)背离电感传感器(12a)，其中所述保险装置(12)被设计用于，借助电感传感器(12a)来检测反射器(14)的反射侧(14a)的至少一个区域的温度变化。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的照明装置，其中照明装置具有：激光源，所述激光源 被设计用于发射光；反射器，具有反射侧和外侧，所述反射侧被设计用于反射光并且包括能 导电的层，所述外侧背离反射侧并且与反射侧对置地布置。此外，照明装置具有用于探测照 明装置的故障状态的保险装置/安全装置。此外，本发明涉及一种用于借助保险装置探测用 于机动车的照明装置的故障状态的方法。

背景技术

由现有技术已知用于机动车的大灯/前灯，其使用激光器作为光源、特别是激光二 极管。在此，激光源的光通常入射到波长转换元件、例如发光物质上，该波长转换元件将相 干的、单色的激光转换成白色的且不再相干的光。由发光物质射出的光通过反射器来反射 并且经由大灯的光射出面射出。在大灯中使用激光源同时具有很大优点，即由此可以获得 非常高的照明强度并且能实现构造空间非常高效的布置，这是因为可以非常紧凑地构成和 布置激光源、例如激光二极管。

然而在使用激光源时的问题在于，激光对于人眼来说可能非常危险。因此必须确 保，激光不能从大灯的光射出面射出。因此由现有技术已知保险装置，其探测功能性故障并 且在故障的情况下切断激光源。

例如文献US2011/0063115A1描述了一种大灯，其具有激光源和作为保险装置的 一部分的光敏传感器。在背侧布置在反射器之后的激光源的激光在此通过在反射器中的穿 孔耦入到反射器中并且射到发光物质上，该发光物质本身又发射光，所述光部分地射到反 射器上并且由反射器反射。在此，反射器具有另一个穿孔，在该穿孔处在反射器背侧布置光 敏传感器。如果存在故障，则该光敏传感器可以通过在光敏传感器的位置处的强度变化来 检测故障，于是可以切断激光源。

此外，用于具有激光源的大灯的保险装置由文献WO2013/096984A1中已知。该保 险装置使用不同的传感器，以便确定安全临界状态，并且在确定了这种状态时切断激光源。 一方面，传感器设置在大灯本身中，例如用于定位激光源的位置传感器、监测磷光剂或发光 物质的状态的磷光传感器、以及用于大灯单元的玻璃罩传感器。另一方面，车辆方面的传感 器和控制信号还被用于，例如探测车辆的事故或碰撞，例如加速度传感器或气囊控制器的 信号。

这种保险装置的使用因此仅能以非常高的技术耗费来实现。此外，在光产生区域 中、即在反射器的反射侧上使用传感器时不能避免对照明质量的干扰影响，而当在背侧布 置在反射器上时需要在反射器面中切口和穿孔，这一点同样对大灯的光特性产生不利影 响，这是因为由此缩小了反射器的可用于反射的面积。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种具有用于探测用于机动车的照明装置的故障状 态的保险装置的照明装置并且提出一种用于探测故障状态的方法，借助该照明装置和该方 法能以尽可能可靠的、简单的且尽可能少地干扰光的耦出或照明特性的方式实现对照明装 置的监测。

所述目的通过根据独立权利要求所述的照明装置和方法来实现。本发明的有利的 设计方案在从属权利要求中给出。

根据本发明的用于机动车的照明装置具有激光源，所述激光源被设计用于发射 光。光在此通常理解成电磁辐射，优选理解成在包括可见光的波长范围、红外线范围和UV范 围的波长范围内的辐射。此外，照明装置具有反射器，该反射器具有反射侧，所述反射侧被 设计用于反射光并且包括能导电的层，该反射器还具有外侧，所述外侧背离反射侧并且与 反射侧对置地布置。此外，照明装置具有用于探测照明装置的故障状态的保险装置。为此， 该保险装置包括至少一个电感传感器，所述电感传感器相对于反射器布置在外侧，从而反 射器的外侧朝向电感传感器，并且反射器的反射侧背离电感传感器，其中所述保险装置被 设计用于，借助电感传感器来检测反射器的反射侧的至少一个区域的温度变化。

在此本发明基于下述认识，可以通过反射侧的局部或整体温度变化推断出故障状 态的存在。此外，本发明基于下述认识，温度变化的、通常视为干扰的且歪曲测量的影响在 电感传感器上能以特别有利的方式用于，借助电感传感器检测温度变化。电感传感器的根 据本发明的应用在此具有特别大的优点，即能以极其可靠的、快速的、精确的且无干扰的方 式来检测温度变化。上述情况可能通过通常的温度传感器无法实现，这是因为温度传感器 在外侧安装在反射器上时仅能以时间延迟经由外侧来检测温度变化并且不能直接检测反 射侧本身的温度变化。然而在故障情况下，这种时间延迟是不能接受的。为了能利用温度传 感器实现尽可能快速地测量反射器的反射面的温度变化，该温度传感器必须布置在反射面 本身上或至少布置在反射面侧的区域中，然而这一点又对照明特性带来巨大的干扰影响。 相反通过使用电感传感器，能直接地且无时间延迟地检测反射面本身的温度变化，并且同 时在外侧布置电感传感器。此外，而且通过电感式的温度变化检测在反射器中不需要凹槽、 通孔或切口，由此又避免了照明质量的降低。此外，电感传感器可以在技术方面非常简单地 且成本经济地构成，并且此外其不需要很多构造空间。通过在外侧的布置，该电感传感器未 降低照明装置的照明质量，并且反射器不必通过繁复的特殊加工来设置凹槽。而且针对反 射器的设计方案没有特殊的要求。通常的反射器可以具有进行反射的金属涂层，该涂层因 此还能导电。因此能实现对反射侧进行电感式的温度变化检测，而不必额外使反射器为此 做准备，这是因为反射侧的为了电感温度变化检测所需的导电能力已经通过反射涂层本身 提供。因此通过本发明，能以特别可靠的、简单的且未影响光的耦出或照明特性的方式实现 对照明装置的监测。

在本发明的一种有利的设计方案中，电感传感器包括线圈，其中该传感器被设计 用于，借助线圈产生随时间变化的、特别是周期性变化的磁场。上述情况能以简单的方式通 过将交流电压施加到线圈上来实现，或者通常通过为线圈加载具有随时间变化的电流强度 的电流。由此该电感传感器被设计用于，感应在反射器的反射侧的能导电的层中的感应电 流。通过线圈产生的、随时间变化的磁场在此特别在反射器的能导电的层中感应产生涡流。 同时，该涡流本身又产生磁场，其与线圈的磁场叠加。在此，能导电的层的温度变化改变了 涡流的电流强度并且进而改变由涡流产生的磁场、特别是在磁场强度方面。通过由涡流产 生的磁场与线圈的磁场的交互作用，因此能以简单的方式由电感传感器直接且快速地检测 能导电的层的温度变化。为此例如可以测量在线圈的磁场中的电阻，并且通过电阻变化来 检测在能导电的层的区域中的温度变化。

在本发明的一种有利的设计方案中，所述激光源通过下述方式布置：所述激光源 在运行时向着反射器的反射侧的方向如此射出激光，使得激光的光束的至少一条假设的、 直线形的延长线射到反射器的反射侧上，即例如，激光束的延长线与反射侧的交点沿激光 束的传播方向位于激光束与反射器的外侧的假设交点之前。特别是在此可以假设，激光源 以单一的光束的形式发射激光。此外可以如此理解光束的假设的、直线形的延长线，还可以 设置其它元件，例如发光物质元件，激光被射入到该元件上，从而激光束本身不射到反射器 的反射侧上，而光束的假设的延长线射到反射侧上，即好像例如不存在发光物质元件。换句 话说，反射器的反射侧沿激光源的光射出方向与反射器的外侧相比更接近激光源，并且激 光因此直接射入到反射器中。上述情况一方面具有突出的优点，即不必在反射器中设置穿 孔，激光经由该穿孔耦入到反射器中，因此这一点又防止了由于反射器的附加反射区域的 损失而对照明质量产生负面影响。在此，激光源可以相对于反射器布置在反射侧，特别是在 平面反射器的情况下，该反射器布置在激光源和至少一个电感传感器之间。在非平面的反 射器、特别是弯曲反射器的情况下，反射器的周缘边界定义了反射器的光射出口的边界，反 射的光通过该光射出口射出，该激光源能以相同的方式布置，即反射器布置在激光源和电 感传感器之间，或者该激光源还可以如此布置，使得激光束经由反射器的光射出口耦入到 反射器中。上述情况能使得激光侧向耦入到反射器中，从而激光源本身不必设置在反射器 内部，这一点又降低了干扰影响。在该设计方案中的主要优点在于，在故障情况下—例如在 发光物质上的损害、发光物质元件的位置改变或发光物质的饱和，从而射入的激光以未转 换的方式穿透发光物质，激光在这类功能性故障的情况下直接射到反射器的反射侧上，这 导致了特别是在反射侧的激光射入的区域中温度升高，并然后几乎立即能通过电感传感器 来检测温度升高。因为在激光源的这类布置中在大多数故障情况下出现，激光直接射到反 射侧上，所以能特别可靠地检测由此引起的非常快速的且强烈的温度升高。此外在激光源 的这种布置中还未形成下述风险，即在出现损坏时该激光直接经由反射器的光射出面向外 射出。

在本发明的另一特别有利的设计方案中，电感传感器、特别是电感传感器的线圈 以机械接触的方式布置在反射器的外侧上。由此得出了电感传感器的最佳工作模式，这是 因为使得电感传感器与反射侧的间距最小化。因此同时可以使传感器的检测区域最大化。 此外通过这种设计方案得出了构造空间特别有效的布置。此外为了优化工作模式而规定， 线圈轴线沿着反射侧、即沿反射侧的切线方向取向。

在本发明的另一有利的设计方案中，所述反射器由不能导电的材料、例如塑料构 成，该材料至少被涂敷能导电的层，从而反射器的外侧由不能导电的材料形成。这种设计方 案一方面能够实现反射器的成本特别经济的设计。然而另一方面这种设计方案的突出优点 首先在于，通过电感传感器仅检测在反射器的反射侧上的温度变化，这是因为反射器的其 余的且包括外侧的部分—其由不能导电的材料制成—不与线圈的变化的磁场交互作用。由 此能明显更精确地检测反射器的反射侧的温度变化。

在本发明的另一有利的设计方案中，保险装置被设计用于，只要借助电感传感器 探测的反射器的反射侧的区域的温度和/或温度变化超过预先确定的第一限值和/或低于 预先确定的第二限值，则切断光源。如上所述的故障状态表现为，激光直接射到反射器的反 射侧上，这一点导致了在反射侧的这个区域中的强烈的温度升高。因此在探测出温度升高 时切断激光源是特别有利的。此外还可以规定，也在下述情况下切断激光源：温度变化低于 限值。因此例如可以附加地考虑下述情况，其中由于反射侧的损坏至少部分地不再以相应 于有效的、无故障的正常状态的光强度照射，而是以较小的光强度照射。这种故障状态—如 当发光物质例如已经在其位置中改变，而激光没有直接射到反射器上时，或者当发光物质 的转换效率由于过强的变热和/或接近饱和范围而降低时，或者当激光源已经在其位置中 改变，从而发光物质和反射器都不由激光照射时—还可以表现为在反射侧的至少一个区域 中的温度降低，其中温度降低同样通过电感传感器来检测，并且可以在低于第二限值时切 断激光源。因此以特别简单的方式并以特别快速的方式可靠地探测多种故障和功能障碍。

在本发明的另一有利的设计方案中，该保险装置具有多个电感传感器。在此为每 个电感传感器分配预先确定的检测区域，并且电感传感器在反射器的外侧上的数量和布置 优选为下述方式，即反射器的至少大部分且优选反射器的整个反射侧由电感传感器的检测 区域覆盖。因此可以确保，能特别快速且可靠地检测在反射器的反射侧的每个区域中的温 度变化—即使该温度变化仅在局部出现。

多个电感传感器在此还具有其它优点，本发明的设计方案能通过下述方式实现多 个电感传感器的设置，所述保险装置被设置用于，在反射器的反射侧的部分区域中局部温 度升高的情况下以几何的方式确定部分区域的位置。例如可以为此可以设置至少两个或三 个电感传感器。三个电感传感器的非线性布置—即电感传感器如此布置，使得其形成非退 化三角形—在此是特别有利的，这是因为如此可以非常精确地确定温度变化的几何位置。 几何位置的确定在此例如可以用于随后的故障分析。因此能非常快速地确定可能的损坏的 位置并且将其排除。

根据本发明的方法用于借助保险装置来探测用于机动车的照明装置的功能性故 障。在此，照明装置具有：激光源，所述激光源被设计用于发射光；和反射器，具有反射侧，所 述反射侧被设计用于反射光且包括能导电的层，该反射器还具有外侧，所述外侧背离反射 侧并且与反射侧对置地布置。在根据本发明的方法中，反射器的反射侧的至少一个区域的 温度变化通过保险装置的至少一个电感传感器来检测，所述电感传感器相对于反射器布置 在外侧，从而反射器的外侧朝向电感传感器，并且反射器的反射侧背离电感传感器。

针对根据本发明的照明装置和其设计方案所述的特征、特征组合和其优点以相同 的方式适用于根据本发明的方法。此外，结合根据本发明的照明装置和其设计方案所述的 具体特征能通过其它方法步骤实现根据本发明的方法的改进方案。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节由权利要求、下面对优选实施例的描述以及借助 附图给出。

具体实施方式

在此，唯一附图示出了根据本发明的实施例的用于机动车的照明装置10的示意 图，该照明装置具有保险装置12。照明装置10、例如机动车的大灯在此示意性地具有弯曲的 反射器14。反射器14的几何形状可以分别根据应用情况和要提供的照明强度分布任意构 成，例如还可以非对称和/或被削角。此外，照明装置10具有激光源16和波长转换元件18、特 别是发光物质元件。激光源16、例如激光二级管如此取向，使得由激光源16发射的光束16a 射到波长转换元件上。波长转换元件将射入的、基本上单色的和相干的激光16a转换成其它 波长的光18a、特别是多种不同波长的光18a，从而优选基本上白光18a由波长转换元件18射 出。

此外，照明装置10在需要时还可以具有其它元件、特别是光学元件，如透镜、反光 镜等。由波长转换元件18射出的光18a然后至少部分地由反射器14反射并且通过照明装置 10的光射出面射出。

为此，反射器14具有反射侧14a和与反射侧14a对置的、背离反射侧14a的外侧14b。 在此波长转换元件18如此相对于反射器14布置，使得反射器14的反射侧14a朝向波长转换 元件18并且反射器14b的外侧背离波长转换元件18。在此如示出的那样，波长转换元件18还 可以侧向错开地相对于反射器14布置，或者说未布置在反射器14的对称轴线上。因此可以 实现，被反射的光本身不再或以较小分量射到波长转换元件18上，并且因此波长转换元件 18本身不能干扰性地对照明强度分布产生作用。

此外，激光源16通过下述方式布置：所述激光源在运行时使激光16a沿反射器14的 反射侧14a的方向如此射出，使得激光16a的光束的至少一条假设的直线形的延长线16b射 到反射器14的反射侧14a上，即例如，激光束16a的延长线16b与反射侧14a的交点S1沿激光 束16a的传播方向位于激光束16a的延长线16b与反射器14的外侧14b的假设的交点S2之前。 因此，激光源16直接射入到反射器14中，而不必在反射器表面中设置凹部。

反射器14的反射侧14a此外具有能导电的且进行反射的、特别是金属涂层或者由 这种涂层形成。其余的反射器14优选由不能导电的材料、例如由塑料形成。

为了在损坏或故障的情况下确保，未经转换的激光16a不能经由光射出面向外射 出，设置了保险装置12，所述保险装置包括至少一个电感传感器12a。示例性地，在此示出了 三个电感传感器12a。电感传感器12a的几何布置在此与反射器几何形状相关。电感传感器 12a具有预先给定的检测区域。因此，电感传感器12a的数量和布置优选如此设计，使得检测 区域覆盖大部分和优选覆盖整个反射侧14a，从而能检测在反射侧14a的每个区域中的温度 变化。电感传感器12a在此分别包括线圈12b，其线圈轴线A优选沿反射器14的外侧14b或反 射侧14a的切线方向取向。此外，所述线圈12b尽可能靠近地布置在外侧14b处并且优选以接 触的方式布置在反射器14的外侧14b上。由此，能尽可能大地保持电感传感器12a的检测区 域、优化灵敏度和精确性，并且能将电感传感器12b固定在特别紧凑的布置中。

所述线圈12b用在其电流强度方面随时间变化的电流、例如交流电加载。由此引起 了磁场，磁场的磁场强度或磁通密度同样在数值方面随时间变化。由此在反射器14的反射 侧14a的导电层中又感应产生涡流，该涡流本身又产生磁场。因为反射侧14a的温度变化引 起了通过涡流产生的磁场的变化，所以温度变化可以通过该磁场与线圈磁场的交互作用来 检测。金属反射器表面、即反射侧14a的热变化例如可以通过在线圈12b的磁场中的电阻的 变化进行测量。电感传感器12a此外可以与控制装置或评估装置12c耦合，所述控制装置或 评估装置评估传感器信号并且根据评估逻辑在无功能性故障状态和故障状态之间进行区 分。在以检测的方式探测出故障状态时，控制装置或评估装置12c可以切断激光源16。必要 时该控制装置或评估装置12c还可以借助传感器信号确定温度提高的几何位置并且例如为 了随后的故障分析目的而存储该几何位置。对此在反射器14的外侧14b上布置至少三个线 圈12b是特别适合的。

因此以有利的方式能直接且无延迟地检测反射侧14a的温度变化，而电感传感器 12a本身不必设置在反射侧14a上。如果在反射侧14a的区域中检测的温度变化例如超过预 先确定的值，则所述保险装置12切断激光源16。

从而以有利的方式可以通过在光学表面、即反射侧14a上的温度变化快速且可靠 地识别出高能光系统、如基于激光的大灯的故障状态和功能性故障。通过在光学相关表面 的背侧、即反射器14的外侧14b上的电感传感器12a，可以确定转换后的在总和和位置方面 的辐射能量，特别是通过由在故障情况下的局部温度变化引起磁场的变化。由于激光源16 直接射入到反射器14中，所以可以附加地使下述风险最小化，即在故障情况下该激光16a直 接、即没有由反射器14反射而从照明装置10中射出。总之从而可以有利地直接监测照明周 围环境的光射出面，切断在故障情况下的临界辐射，并且此外通过使用电感传感器12a在光 生成部之外使得干扰影响最小化。