AT517409B1 - Leuchtmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer sowie Fahrzeugscheinwerfer - Google Patents

Leuchtmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer sowie Fahrzeugscheinwerfer Download PDF

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Abstract

Leuchtmodul (1) für einen Fahrzeugscheinwerfer (2), wobei das Leuchtmodul (1) zumindest ein durch Beleuchtung mit Laserlicht zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbares Leuchtelement (3) und zumindest ein lichtdurchlässiges Trägerelement (4) aufweist, wobei das Trägerelement (4) zumindest eine Lichteintrittsfläche (4a) und zumindest eine der Lichteintrittsfläche (4a) gegenüberliegende Lichtaustrittsfläche (4b) aufweist, wobei das zumindest eine Leuchtelement (3) zur Einstrahlung von Licht in die Lichteintrittsfläche (4a) an der zumindest einen Lichteintrittsfläche (4a) des Trägerelements (4) angeordnet ist, wobei a) die zumindest eine Lichtaustrittsfläche (4b) des Trägerelements (4) durch eine die Lichtaustrittsfläche (4b) umrandende lichtundurchlässige Maskierung (5) begrenzt ist oder b) die zumindest eine Lichtaustrittsfläche (4b) bis an Seitenflächen (6a bis 6d) des Trägerelements (4) heranreicht, wobei zumindest eine Seitenfläche (6b) zwei aneinander angrenzende Seitenabschnitte (6b‘, 6b‘‘) aufweist, die zur Ausbildung einer Hell-Dunkel-Grenze zueinander geneigt sind.

Description

Beschreibung
LEUCHTMODUL FÜR EINEN FAHRZEUGSCHEINWERFER
[0001] Die Erfindung betrifft ein Leuchtmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer, wobei das Leuchtmodul zumindest ein durch Beleuchtung mit Laserlicht zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbares Leuchtelement und zumindest ein lichtdurchlässiges Trägerelement aufweist, wobei das Trägerelement zumindest eine Lichteintrittsfläche und zumindest eine der Lichteintrittsfläche gegenüberliegende Lichtaustrittsfläche aufweist.
[0002] Leuchtmodule gemäß dem Stand der Technik, welche ein mit Laserlicht zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbares Leuchtelement aufweisen, haben den Nachteil, dass das durch das Leuchtelement abgestrahlte Licht im Allgemeinen ungerichtet ist und in Bezug auf eine nachgeschaltete Optik mittels zusätzlicher Bauteile positioniert oder geformt werden muss.
[0003] US 2011279007 A1 zeigt eine Scheinwerferkonfiguration mit Lasern und einem fluoreszierenden Element, welches als Sekundärlichtquelle dient. Das fluoreszierende Element wird nicht durchleuchtet und es gibt somit keine Eintritts- oder Austrittsöffnung. WO 2014174843 A1, JP 2013242996 A sowie US 2005207162 A1 zeigen Scheinwerferelemente, welche jeweils ein lichtleitendes Element aufweisen. Diese Dokumente offenbaren allerdings keine fluoreszierenden Beschichtungen der lichtleitenden Elemente an deren Lichteintrittsflächen.
[0004] Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, diesen Nachteil zu beheben. Diese Aufgabe wird mit einem Leuchtmodul der eingangs genannten Art gelöst, bei welchen erfindungsgemäß das zumindest eine Leuchtelement zur Einstrahlung von Licht in die Lichteintrittsfläche an der zumindest einen Lichteintrittsfläche des Trägerelements angeordnet ist, wobei [0005] a) die zumindest eine Lichtaustrittsfläche des Trägerelements durch eine die Lichtaustrittsfläche umrandende lichtundurchlässige Maskierung begrenzt ist oder [0006] b) die zumindest eine Lichtaustrittsfläche bis an Seitenflächen des Trägerelements heranreicht, wobei zumindest eine Seitenfläche zwei aneinander angrenzende Seitenabschnitte aufweist, die zur Ausbildung einer Hell-Dunkel-Grenze zueinander geneigt sind.
[0007] Bei einer Ausführungsform gemäß Punkt b) könnte die Neigung der Seitenflächen zwischen 15° und 90° betragen. Im Rahmen dieser Offenbarung wird unter dem Ausdruck „Laserlicht" ein von einer Laserlichtquelle abgestrahltes Licht mit einer Wellenlänge zwischen 550 und 200 nm verstanden. Vorzugsweise wird blaues Licht mit Wellenlänge von ca. 450 nm eingesetzt. Bei dem Leuchtelement kann es sich beispielsweise um einen Phosphor handeln. Vorteilhaftenweise kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement aus Glas besteht.
[0008] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Lichteintrittsfläche und die zumindest eine Lichtaustrittsfläche zueinander parallel sind.
[0009] Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis der Lichteintrittsfläche zur Lichtaustrittsfläche zwischen 1:1 und 1:10 beträgt, das Verhältnis des Wertes der Lichtaustrittsfläche gemessen in mm2 zu dem Wert des Abstands zwischen der Lichteintritts- und Lichtaustrittsfläche gemessen in mm kleiner als 2:1 ist und das Verhältnis des Wertes der Lichteintrittsfläche gemessen in mm2 zu dem Wert des Abstands zwischen der Lichteintritts- und Lichteintrittsfläche gemessen in mm kleiner als 1:2 ist. Bei einer Fernlichtanwendung reicht typischerweise ein Lichtbild mit einer Winkelbreite von +/-5° aus. Bei einer typischen Linsenbrennweite von 40mm würde das eine Ausdehnung in der Bildebene von 10mm bedeuten. Verringert sich die Brennweite wird auch dieser Wert kleiner, aber auch die erreichbaren Intensitäten werden reduziert. Um möglichst hohe Intensitäten für den Einsatz des Leuchtmoduls als Fernlicht zu erreichen, macht es Sinn, den Leuchtfleck, also den durch Laserlicht angeregten Bereich des Leuchtelements, sehr klein (0.1mm < D < 1mm) und damit konzentriert auszugestalten und zusätzlich den Abstand zwischen Lichteintritts- und Lichtaustrittsfläche groß zu wählen um die störende Gelbfärbung am Rand des Winkelbereichs abzuschatten. Um die Funktion sinnvoll umzusetzen, ergibt sich eine minimale Distanz zwischen Lichteintritts- und Austrittsfläche von 10mm, bei größeren Distanzen reduziert sich die Lichtnutzungseffizienz des Systems, aber die erreichbare maximale Intensität wird erhöht. Bei einer Anwendung für homogene Ausleuchtung, bei der keine hohen Intensitäten gefordert sind, ist es sinnvoll, einen größeren Leuchtfleck (1mm < D < 10mm) umzusetzen. Hier kann die Distanz zwischen Lichteintritt- und Lichtaustritt auch kleiner 10mm sein. Es gibt aber auch Anwendungen, wo eine hohe Distanz zur Homogenisierung der Beleuchtung eingesetzt wird. Sogenannte Integratorstäbe (Lichteintritt- und austrittsflächen typischerweise ident, Distanz sehr hoch) können genutzt werden, um Lichtbündel verschiedener Lichtquellen zu einem möglichst homogenen Einzellichtbündel zu kombinieren.
[0010] Zudem kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement eine planparallele Platte ist, die vorzugsweise eine Dicke von zumindest 0,2 mm aufweist.
[0011] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Maskierung aus einer Lackschicht, einem Polymer oder einer metallischen Beschichtung besteht. Eine Maskierung bestehend aus einer metallischen Beschichtung bildet eine reflektierende Oberfläche, die insbesondere bei Hochenergieanwendungen Vorteile aufweist, da eine solche Beschichtung besonders robust ist.
[0012] Zur Abbildung einer Hell-Dunkel-Grenze direkt am Trägerelement, kann vorgesehen sein, dass die Maskierung die Lichtaustrittsfläche auf eine im Wesentlichen sechseckige geometrische Form begrenzt, welche aus einer Rechteckfläche und einem auf einer Hälfte der Rechteckfläche aufsitzenden Trapezfläche besteht, wobei eine Seitenlinie der Trapezfläche eine Seitenlinie der Rechteckfläche fluchtend verlängert. Die Neigung der Seitenlinie der Trapezfläche, welche der fluchtend verlängernden Seitenlinie gegenüberliegt beträgt zum Beispiel zwischen 15 und 90°.
[0013] Weiterer Aspekt Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer umfassend ein erfin-dungsgemäßes Leuchtmodul und eine Laserlichtquelle zur Anregung des Leuchtmoduls bzw. Leuchtelements.
[0014] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Fahrzeugscheinwerfer ferner eine Projektionslinse, insbesondere eine asphärische Projektionslinse, zur Abbildung des von dem Leuchtmodul abgestrahlten Lichtes auf einen vor dem Fahrzeugscheinwerfer liegenden Bereich aufweist.
[0015] Dabei kann es günstig sein, wenn die zumindest eine Lichtaustrittsfläche des Leuchtmo-duls einen der Bildfeldwölbung der Projektionslinse angepassten Verlauf aufweist. Dadurch ist möglich, dass jeder Punkt an der Lichtaustrittsfläche mit den gleichen geometrischen Eigenschaften durch die Linse abgebildet wird, wodurch Abbildungsfehler vermieden werden können.
[0016] Die Erfindung ist im Folgenden anhand beispielhafter und nicht einschränkender Ausführungsformen näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht ist. Darin zeigt [0017] Figur 1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemä ßen Leuchtmoduls, [0018] Figur 2 eine Rückansicht des Leuchtmoduls aus Figur 1, [0019] Figur 3 eine Seitenansicht des Leuchtmoduls gemäß Figuren 1 und 2, [0020] Figur 4 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines
Leuchtmoduls, [0021] Figur 5 eine schematische Draufsicht auf das Leuchtmodul gemäß Figur 4 und [0022] Figur 6 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugscheinwerfers mit einem erfindungsgemäßen Leuchtmodul.
[0023] In den folgenden Ausführungsbeispielen bezeichnen - sofern nicht anders angegeben -gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
[0024] Figur 1 zeigt eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls 1. Darin ist ein Leuchtmodul 1 für einen in Figur 6 dargestellten Fahrzeugscheinwerfer 2 erkennbar, wobei das Leuchtmodul 1 zumindest ein durch Beleuchtung mit
Laserlicht zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbares Leuchtelement 3 aufweist. Das Leuchtelement 3 ist an der in Figur 2 gezeigten Rückseite eines lichtdurchlässigen Trägerelements 4 angeordnet, an der eine Lichteintrittsfläche 4a ausgebildet ist, wobei das Leuchtelement 3 Licht über die Lichteintrittsfläche 4a in das Trägerelement 4 einstrahlt. Die in Figur 1 gezeigte Vorderseite des Trägerelements 4 weist eine der Lichteintrittsfläche 4a gegenüberliegende Lichtaustrittsfläche 4b auf, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine lichtundurchlässige Maskierung 5 umrandet und damit begrenzt ist. Die Maskierung 5 kann beispielsweise aus einer Lackschicht, einem Polymer oder einer metallischen Schicht bestehen. Die Maskierung 5 begrenzt die Lichtaustrittsfläche 4b auf eine im Wesentlichen sechseckige geometrische Form, welche aus einer Rechteckfläche 4b' und einer auf einer Hälfte der Rechteckfläche aufliegenden Trapezfläche 4b" besteht, wobei eine Seitenlinie der Trapezfläche 4b" eine Seitenlinie der Rechteckfläche 4b' fluchtend verlängert. Damit kann in einfacher Weise eine Hell-Dunkel-Grenze bereits direkt an der Lichtaustrittsfläche 4b des Leuchtmoduls 1 ausgebildet werden.
[0025] Figur 3 zeigt eine Seitenansicht des Leuchtmoduls 1 gemäß den Figuren 1 und 2. Die Lichteintrittsfläche 4a und die Lichtaustrittsfläche 4b sind vorzugsweise zueinander parallel. Die Dicke d des Trägerelements 4 beträgt vorzugsweise zumindest 0,2 mm.
[0026] Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Leuchtmoduls 1. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform weist das Leuchtmodul 1 keine Maskierung 5 auf. Das Trägerelement 4 ist so geformt, dass die Lichtaustrittsfläche 4b bis an die Seitenflächen 6a bis 6d des Trägerelement 4 heranreicht, wobei zumindest eine Seitenfläche 6b aneinander angrenzende Seitenabschnitte 6b' und 6b" aufweist, die zur Ausbildung einer Hell-Dunkel-Grenze zueinander geneigt sind. Die Lichtaustrittsfläche 4b wird daher direkt durch die Seitenflächen 6a bis 6d begrenzt.
[0027] Figur 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Leuchtmodul 1 gemäß Figur 4. Ähnlich zu dem Leuchtmodul 1 gemäß den Figuren 1 bis 3 weist das Leuchtmodul 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ebenso ein Leuchtelement 3 auf, welches Licht in die Lichteintrittsfläche 4a einstrahlt. Dieses Licht kann zudem über die Seitenflächen 6a bis 6d, die reflektierend ausgeführt sind, hin zu der Lichtaustrittsfläche 4b reflektiert werden. Dadurch ist es möglich, die Lichteintrittsfläche 4a kleiner als die Lichtaustrittsfläche 4b auszuführen.
[0028] Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugscheinwerfers 2 mit einem erfindungsgemäßen Leuchtmodul 1. Der Fahrzeugscheinwerfer 2 umfasst ein erfindungsgemäßes Leuchtmodul 1, eine Laserlichtquelle 7 zur Anregung des Leuchtmoduls 1 und eine Projektionslinse 8 zur Abbildung des von dem Leuchtmodul 1 abgestrahlten Lichtes auf einen vor dem Fahrzeugscheinwerfer 2 liegenden Bereich. Die Lichtaustrittsfläche 4b weist vorteilhafterweise eine an die Bildfeldwölbung E der Projektionslinse 8 angepasste Form auf, sodass jeder Punkt an der Lichtaustrittsfläche 4b mit den gleichen Abbildungseigenschaften durch die Projektionslinse 8 abgebildet wird.
[0029] In Anbetracht dieser Lehre ist der Fachmann in der Lage, ohne erfinderisches Zutun zu anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsformen aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Wesentlich sind die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken, die durch einen Fachmann in Kenntnis dieser Beschreibung in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden können und trotzdem als solche aufrechterhalten bleiben.

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    1. Leuchtmodul (1) für einen Fahrzeugscheinwerfer (2), wobei das Leuchtmodul (1) zumindest ein durch Beleuchtung mit Laserlicht zur Ausstrahlung von sichtbarem Licht anregbares Leuchtelement (3) und zumindest ein lichtdurchlässiges Trägerelement (4) aufweist, wobei das Trägerelement (4) zumindest eine Lichteintrittsfläche (4a) und zumindest eine der Lichteintrittsfläche (4a) gegenüberliegende Lichtaustrittsfläche (4b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Leuchtelement (3) zur Einstrahlung von Licht in die Lichteintrittsfläche (4a) an der zumindest einen Lichteintrittsfläche (4a) des Trägerelements (4) angeordnet ist, wobei a) die zumindest eine Lichtaustrittsfläche (4b) des Trägerelements (4) durch eine die Lichtaustrittsfläche (4b) umrandende lichtundurchlässige Maskierung (5) begrenzt ist oder b) die zumindest eine Lichtaustrittsfläche (4b) bis an Seitenflächen (6a bis 6d) des Trägerelements (4) heranreicht, wobei zumindest eine Seitenfläche (6b) zwei aneinander angrenzende Seitenabschnitte (6b', 6b") aufweist, die zur Ausbildung einer Hell-Dunkel-Grenze zueinander geneigt sind.
  2. 2. Leuchtmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (4) aus Glas besteht.
  3. 3. Leuchtmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichteintrittsfläche (4a) und die zumindest eine Lichtaustrittsfläche (4b) zueinander parallel sind.
  4. 4. Leuchtmodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Lichteintrittsfläche (4a) zur Lichtaustrittsfläche (4b) zwischen 1:1 und 1:10 beträgt, das Verhältnis des Wertes der Lichtaustrittsfläche (4b) gemessen in mm2 zu dem Wert des Abstands zwischen der Lichteintritts- und Lichtaustrittsfläche (4b) gemessen in mm kleiner 2:1 ist und das Verhältnis des Wertes der Lichteintrittsfläche (4a) gemessen in mm2 zu dem Wert des Abstands zwischen der Lichteintritts- und Lichtaustrittsfläche (4b) gemessen in mm kleiner 1:2 ist.
  5. 5. Leuchtmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (4) eine planparallele Platte ist, die vorzugsweise eine Dicke von zumindest 0,2 mm aufweist.
  6. 6. Leuchtmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierung (5) aus einer Lackschicht, einem Polymer oder einer metallischen Beschichtung besteht.
  7. 7. Leuchtmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierung (5) die Lichtaustrittsfläche (4b) auf eine im Wesentlichen sechseckige geometrische Form begrenzt, welche aus einer Rechteckfläche und einer auf einer Hälfte der Rechteckfläche aufsitzenden Trapezfläche besteht, wobei eine Seitenlinie der Trapezfläche eine Seitenlinie der Rechteckfläche fluchtend verlängert.
  8. 8. Fahrzeugscheinwerfer (2), insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend ein Leuchtmodul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und eine Laserlichtquelle (7) zur Anregung des Leuchtelements (3).
  9. 9. Fahrzeugscheinwerfer (2) nach Anspruch 8, wobei der Fahrzeugscheinwerfer (2) ferner eine Projektionslinse (8), insbesondere eine asphärische Projektionslinse, zur Abbildung des von dem Leuchtmodul (1) abgestrahlten Lichtes auf einen vor dem Fahrzeugscheinwerfer (2) liegenden Bereich aufweist.
  10. 10. Fahrzeugscheinwerfer (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtaustrittsfläche (4b) des Leuchtmoduls (1) einen der Bildfeldwölbung (E) der Projektionslinse (8) angepassten Verlauf aufweist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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