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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Anzahl von Leuchtdioden als Licht- quellen, welche in Arrays angeordnet sind, wobei jeder Array zumindest eine Leuchtdiode enthält, und wobei weiters die Leuchtdioden derart angeordnet sind, dass das aus einem Array stammende Licht eine bestimmte Hauptausstrahlrichtung aufweist.
Im modernen Fahrzeugbau geht der Trend verstärkt in Richtung der Verwendung von Schein- werfern für Kurvenlicht. Mit solchen Scheinwerfern kann der auf die vor dem Fahrzeug liegende Strasse projizierte Lichtkegel in Abhängigkeit vom Lenkeinschlag mit bewegt werden, wodurch dem Fahrer auch bei Kurvenfahrt eine optimale Sicht gewährleistet ist. Solche Kurvenlichtscheinwerfer sind für Projektionssysteme als auch bei Freiflächenscheinwerfern hinlänglich bekannt.
Ein weiterer Trend für moderne Fahrzeugscheinwerfer betrifft die Verwendung von Leuchtdio- den als Lichtquellen. Bei Verwendung hinreichend starker Leuchtdioden ist in der Regel die Ver- wendung einer geringen Anzahl solcher Leuchtdioden für einen Einsatz in einen Hauptscheinwer- fer für ein Kraftfahrzeug ausreichend.
Fahrzeugscheinwerfer, bei denen Leuchtdioden als Lichtquellen zum Einsatz kommen, sind beispielsweise bekannt aus der EP1270324A2, der DE4228895C2 sowie derDE10009782A1. Die EP1270324A2 beschreibt einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem zweidimensionalen Array aus einer Vielzahl von elektronischen Leuchtelementen, die dafür eingerichtet sind, eine Vielzahl von zueinander parallelen Lichtbündeln zu emittieren. Eine Sammellinse ist im Abstand ihrer Brennwei- te im Wesentlichen parallel zu der Fläche des Arrays angeordnet, um das Licht von dem Array zu empfangen. Weiters ist eine Ansteuerelektronik für die Leuchtelemente vorgesehen, die dafür eingerichtet ist, die Leuchtelemente einzeln oder in Gruppen selektiv leuchten zu lassen.
Dies ergibt einen Fahrzeugscheinwerfer mit veränderlicher Leuchtcharakteristik, der mechanisch besonders einfach aufgebaut, störungssicher und reaktionsschnell ist. Allerdings lässt sich mit einem solchen Fahrzeugscheinwerfer ein Kurvenlicht nicht realisieren.
Ein weiterer Fahrzeugscheinwerfer, bei dem Leuchtdioden als Lichtquellen verwendet sind, ist in der DE4228895C2 beschrieben. Allerdings lässt sich auch mit einem solchen Fahrzeugscheinwerfer kein Kurvenlicht realisieren.
In der DE10009782A1 ist schliesslich ein Fahrzeugscheinwerfer beschrieben, bei dem eine Vielzahl von Leuchtdioden in verschiedenen Arrays angeordnet sind. Je nach Art der zu erzeugen- den Lichtverteilung werden unterschiedliche Arrays angesteuert. Auf diese Weise kann einfach zwischen verschiedenen Lichtfunktionen wie Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht und Kurvenlicht umgeschaltet werden. Zur Erzeugung von Kurvenlicht weist der Fahrzeugscheinwerfer zwei seitli- che Teilbereiche auf, die derart angeordnet sind, dass bei einem Betrieb der dort befindlichen Leuchtdioden ein Kurvenlichtbündel erzeugt wird. Weiters ist in diesem Dokument ausgeführt, dass die Leuchtdioden im Wesentlichen über eine konkav gekrümmte Fläche verteilt angeordnet sind.
Mit dem in diesem Dokument beschriebenen Fahrzeugscheinwerfer ist es grundsätzlich mög- lich, ein Kurvenlicht zu erzeugen. Allerdings handelt es sich bei diesem Kurvenlicht um ein stati- sches Kurvenlicht, das lediglich durch selektives Ansteuern der in dem Array befindlichen Leucht- dioden etwas variiert werden kann. Ein dezidiertes Mitbewegen des Kurvenlichtbündels in Abhän- gigkeit beispielsweise von dem Lenkeinschlag des Fahrzeugs ist allerdings mit einem solchen Scheinwerfer nicht realisierbar.
Vor diesem Hintergrund ist es ein Ziel der Erfindung, auf technologisch einfache und kosten- günstige Art und Weise einen Kurvenlichtscheinwerfer unter Verwendung von Leuchtdioden als Lichtquellen für einen Scheinwerfer zu schaffen, wobei mit dem Scheinwerfer ein dynamisches Kurvenlicht über einen grossen Bereich des Lenkeinschlages realisierbar sein soll.
Diese Aufgabe wird mit einem eingangs erwähnten Scheinwerfer dadurch gelöst, dass erfin- dungsgemäss die Hauptabstrahlrichtungen verschiedener Arrays unter unterschiedlichen Horizon- talwinkeln zu einer die Fahrzeuglängsachse enthaltenden Vertikalebene in einen im Wesentlichen vor dem Fahrzeug liegenden Bereich gerichtet sind, und in Abhängigkeit von dem Lenkeinschlag des Fahrzeugs die Leuchtdioden jeweils verschiedener Arrays angesteuert werden und/oder die Leuchtdioden einzelner Arrays mit unterschiedlicher Leuchtstärke betrieben werden.
Die einzelnen Arrays eines Scheinwerfers leuchten in einen Bereich vor dem Fahrzeug. Die Abstrahlrichtung eines Arrays kann dabei zu einer Horizontalebene parallel sein oder in einem gewissen Bereich gegen diese Horizontalebene nach unten gerichtet sein. Weiters ist die Orientie- rung der Hauptabstrahlrichtung derart gewählt, dass die Projektionen der Ausstrahlrichtungen der
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einzelnen Arrays in die die Fahrzeuglängsachse enthaltende Horizontalebene unter unterschiedli- chen Horizontalwinkeln gegen die Fahrzeuglängsachse geneigt sind.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Arrays von Leuchtdioden, bei der jeweils bestimmte Arrays in eine bestimmte Hauptabstrahlrichtung Licht abstrahlen, sowie die selektive Ansteuerung, d. h. das selektive Ein- und gegebenenfalls auch wieder Ausschalten der Leuchtdio- den dieser Arrays bzw. das Betreiben der Leuchtdioden mit unterschiedlichen, variierenden Leuchtstärken in Abhängigkeit von dem Lenkeinschlag des Fahrzeugs, kann auf einfache Weise ein Kurvenlicht erzeugt werden.
Um eine möglichst weitreichende Ausleuchtung bei einer Kurvenfahrt zu erreichen, ist vorge- sehen, dass der Horizontalwinkel der Hauptabstrahlrichtungen zu der Fahrzeuglängsachse bis maximal 90 reicht.
Grundsätzlich können die Hauptabstrahlrichtungen der einzelnen Arrays sowohl von der Fahr- zeuglängsachse wegleuchten als auch zu dieser hinleuchten, und natürlich kann auch vorgesehen sein, dass bei einem Scheinwerfer gewisse Arrays von der Fahrzeuglängsachse wegleuchten und andere in Richtung der Fahrzeuglängsachse hinleuchten. Mit einem letzteren Scheinwerfer kann sowohl in eine Links- als auch in eine Rechtskurve geleuchtet werden.
Einfach und unkompliziert lässt sich allerdings ein Kurvenlichtscheinwerfer realisieren, wenn die Hauptausstrahlrichtungen von der Fahrzeuglängsachse in Vorwärtsrichtung weg gerichtet sind.
Bei dieser Ausführungsform wird bei einer Rechtskurve der rechts angeordnete Kurvenlichtschein- werfer, dessen Arrays bzw. Leuchtdioden nach rechts von der Fahrzeuglängsachse wegleuchten, aktiviert, bei einer Linkskurve der linke Scheinwerfer.
Besonders gut lässt sich das Licht steuern, wenn alle Leuchtdioden eines Arrays gleichgerich- tet sind.
Ein einfacher Aufbau des Scheinwerfers lässt sich realisieren, wenn die Arrays in Richtung der Hauptabstrahlrichtung gerichtet sind.
Bei einem solchen Scheinwerfer ist eine komplizierte Umlenkung durch Reflektoren, wie bei Arrays bzw. Dioden, die etwa nach oben leuchten, nicht notwendig.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest einige der Arrays in hori- zontaler Richtung zueinander versetzt angeordnet sind, und dass die zueinander versetzten Arrays unter verschiedenen Winkeln zu der Fahrzeuglängsachse angeordnet sind. Üblicherweise befinden sich die Arrays dabei in einer Ebene, vorzugsweise in einer Horizontalebene.
Optisch ansprechend, einfach zu realisieren und für ein optimales, homogenes Lichtbild von Vorteil ist es, wenn die Arrays entlang eines Bogens oder mehrerer vertikal übereinander angeord- neter Bögen angeordnet sind.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass ab einem gewissen Lenkeinschlag bestimmte Leuchtdioden bzw. Arrays mit voller Leuchtstärke eingeschaltet werden. Wesentlich besser lässt sich aber das Lichtbild bei einer Kurvenfahrt steuern, wenn die Leuchtdioden verschiedener Arrays in Abhängigkeit vom dem Lenkeinschlag des Fahrzeugs unterschiedlich stark angesteuert werden, beispielsweise indem in Abhängigkeit von dem Lenkeinschlag die Leuchtstärke sukzessive erhöht bzw. variiert wird.
Um den Scheinwerfer auch als Vorwärtslicht oder als Unterstützung für dieses verwenden zu können, bzw. um einen nahtlosen Übergang zwischen dem Geradeauslicht und dem Kurvenlicht zu realisieren, sind weiters Arrays vorgesehen, welche in Vorwärtsrichtung parallel zu der Fahrzeug- längsachse Licht abstrahlen.
In diesem Zusammenhang ist es dann auch von Vorteil, wenn die parallel zu der Fahrzeug- längsachse abstrahlenden Arrays die der Fahrzeuglängsachse nächst gelegenen Arrays sind.
Schliesslich kann noch vorgesehen sein, dass das von der Leuchtdioden stammende Licht über eine entsprechende Optik in Richtung der Hauptabstrahlrichtung des Arrays abgelenkt wird, wobei die Optik beispielsweise zumindest einen Reflektor für einen Array oder für jede Diode eines Arrays umfasst, welcher das von den Leuchtdioden des Arrays stammende Licht in Richtung der Hauptabstrahlrichtung ablenkt.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläuterte. In dieser zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Fahrzeugscheinwerfer von hin- ten,
Fig. 2 eine Ansicht des Scheinwerfers nach Figur 1 von der Mitte des Fahrzeuges aus gese-
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hen,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Scheinwerfer aus Figur 2 entlang der Linie A-A,
Fig. 4 eine perspektivische Vorderansicht des Scheinwerfers mitabgenommener Abdeckschei- be,
Fig. 5 eine perspektivische Vorderansicht des Scheinwerfers mit abgenommener Linsenschei- be,
Fig. 6 die Anordnung der Leuchtdioden des Fahrzeugscheinwerfer auf einem entsprechenden Trägerelement,
Fig. 7 -10 verschiedene Ansteuerkurven der Leuchtdioden in verschiedenen Arrays,
Fig. 11eine schematische Ansicht der Hardware zur Steuerung der Leuchtdioden, und
Fig.
12 zeigt abschliessend beispielhaft noch die Abstrahlcharakteristik einer Leuchtdiode.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemässen Fahrzeugscheinwerfer in einer perspektivischen Rück- ansicht. Zu erkennen sind: Leuchtdioden 1 bis 7, welche auf einem Trägerelement 100 befestigt sind ; 200, eine Abdeckscheibe 400 sowie eine Linsenscheibe 500. Die Leuchtdioden sind in Arrays angeord- net, beispielsweise befinden sich die Leuchtdioden 1 in einem Array, ebenso die Leuchtdioden 2, 3, etc. Jeder dieser Arrays ist unter einem bestimmten Horizontalwinkel gegen die Fahrzeuglängs- achse geneigt. Die Fahrzeuglängsachse bzw. die Richtung dieser Achse ist mit einem Pfeil X in Figur 3 angedeutet. Dabei weist der Array, welcher den geringsten Abstand zu der Fahrzeugachse aufweist, auch den geringsten Winkel zu dieser Fahrzeugachse auf. Mit zunehmenden Abstand von der Fahrzeugachse nehmen auch die entsprechenden Winkel der Arrays zu.
Ausserdem ist noch anzumerken, dass bei der gezeigten Ausführungsform die Arrays so gerichtet sind, dass die Leuchtdioden jedes Arrays von der Fahrzeugachse weg leuchten.
Grundsätzlich könnten LED's aber zur Mitte des Fahrzeuges hin geneigt sein. Somit könnte bei Rechtseinschlag auch der linke Scheinwerfer Licht in die Rechtskurve strahlen und umgekehrt.
Grundsätzlich kann ein Array auch lediglich nur eine Leuchtdiode aufweisen. Bei der gezeigten Ausführungsform weist jeder Array zwei Leuchtdioden auf, die in dieselbe Richtung leuchten.
Natürlich sind auch Ausführungsformen, bei denen in einem Array etwa drei, vier oder auch mehr Leuchtdioden mit desselben Abstrahlrichtung angeordnet sind, möglich.
Wie Figur 1 zu entnehmen ist, kann der konkrete Scheinwerfer auch dadurch beschrieben wer- den, dass von einer Anordnung von einzelnen Dioden in im Wesentlichen horizontalen Bögen gesprochen wird. In dem gezeigten Beispiel ergeben sich durch die spezielle Anordnung der bei- den Bögen Arrays mit jeweils zwei Leuchtdioden. Beispielsweise bei einer etwas versetzten Anordnung der Bögen würden ebenfalls bei zwei Reihen von Leuchtdioden die Dioden selbst so zueinander versetzt sein, dass sich jeweils in einem Array lediglich eine Leuchtdiode befindet.
In Figur 2 ist der Scheinwerfers aus Figur 1 in einer Ansicht von der Fahrzeugmitte dargestellt, wiederum zu erkennen sind die beiden Reihen von Leuchtdioden, die Leuchtdioden 1 - 7 selbst, sowie die den Leuchtdioden zugeordneten Reflektoren 200.
In der Regel reicht bei Verwendung entsprechend starker Leuchtdioden eine Reihe von Leucht- dioden für ein gesetzeskonformes Lichtbild aus. Bei Verwendung schwächerer Leuchtdioden können aber auch zwei oder mehrere solcher horizontalen Reihen von Leuchtdioden für einen Scheinwerfer verwendet werden.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Scheinwerfer aus Figur 2 entlang der Linie A-A. Zu erkennen ist eine vertikalen Reihe von Leuchtdioden 1 - 7, die auf dem Trägerelemente 100 ent- lang eines Bogens befestigt sind. Die Vorwärtsrichtung des fahrzeuges bzw..eine zu der Fahr- zeuglängsachse parallele Richtung ist durch den Pfeil X im linken unteren Bereich der Figur ange- deutet.
Durch diese Anordnung entlang eines Bogens leuchtet jede Leuchtdiode (bzw. jede Leuchtdio- de eines Arrays) in Bezug auf ihre optische Achse bzw. ihre Hauptabstrahlrichtung 1' - 7' in eine etwas andere Richtung. Je nach Lenkeinschlag des Fahrzeuges werden nun bestimmte Leuchtdi- oden eingeschaltet oder ausgeschaltet. Auf diese Weise wird das Licht, d. h. der von den Leucht- dioden erzeugte Lichtkegel in jeweils unterschiedliche Richtungen gelenkt. Beispielsweise bei einem Leuchten der Dioden 1,2 und 3 wird der Lichtstrahl in .etwa in Richtung der Abstrahlrichtung 2' der Diode 2 gerichtet sein, während bei einem Leuchten der Dioden 3,4 und 5 der Lichtkegel in etwa in Richtung der Abstrahlrichtung 4' der Diode 4 gerichtet sein wird.
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Anhand des horizontalen Schnittes nach Figur 3 ist der Aufbau auf in präzisierender Weise noch einmal kurz beschrieben : Leuchtdioden 1, 2, 3,4, 5,6, 7 sind auf einem Träger 100 montiert. Die Hauptabstrahlrichtung der einzelnen Leuchtdioden bzw. deren optische Achse ist jeweils mit dem Bezugszeichen 1' bis 7' gekennzeichnet. Jeder der Leuchtdioden ist ein Reflektor 200 zugeordnet, und in Abstrahlrichtung vor den Leuchtdioden sowie dem jeweils zugeordneten Reflektor befinden sich Linsen 300, wobei bei der gezeigten Ausführungsform die Linsen 300 einstückig aus einem Material, einem Linsenträger 500, gebildet sind. Grundsätzlich könnte natür- lich jeweils eine Einheit bestehend aus Leuchtdiode, Reflektor und zugeordneter Linse separat in den Scheinwerfer montiert sein.
In Abstrahlrichtung vor den Linsen 300 ist weiters eine Abdeck- scheibe 400 ohne optische Struktur angeordnet; natürlich könnte diese Abdeckscheibe 400 auch eine optische Struktur, beispielsweise in Form von Prismen, zur Homogenisierung des auf die Fahrbahn abgestrahlten Lichtkegels aufweisen.
Figur 4 zeigt weiters noch den erfindungsgemässen Scheinwerfer in einer perspektivischen Vor- deransicht mit abgenommener Abdeckscheibe, gut zu erkennen sind in diesem Fall die einzelnen Linsen 300, welche in einem Stück 500 gefertigt sind.
Figur 5 schliesslich zeigt nochmals den Scheinwerfer mit abgenommenem Linsenelement 500, gut zu erkennen sind in dieser Figur einerseits die Leuchtdioden 1 - 7, ebenso wie der Träger 100 für die Leuchtdioden, sowie die Reflektoren 200 für die Leuchtdioden.
Figur 6 zeigt abschliessend noch das Trägerelement 100 mit den beiden Reihen von Leuchtdioden 1 - 7.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leuchtdioden nicht nur ein- bzw. ausgeschaltet werden, sondern dass je nach Lenkeinschlag die Dioden auch stärker oder schwächer leuchten. Bei geringem Lenkeinschlag beispielsweise könnte vorgesehen sein, dass lediglich die Dioden 1 zu leuchten beginnen, mit zunehmendem Winkel beziehungswei- se Lenkeinschlag nach links beginnen die Leuchtdioden 1 stärker zu leuchten, und ab einem gewissen Lenkeinschlag werden die Leuchtdioden 2 zugeschaltet, diese beginnen also mit zu leuchten.
Vorzugsweise werden dabei die Leuchtdioden 2 dann zugeschaltet, wenn die Leuchtdioden 1 mit maximaler Stärke leuchten. Bei zunehmendem Lenkeinschlag werden die weiteren Leuchtdio- den sukzessive zugeschaltet, bis bei einem bestimmten Winkel alle Leuchtdioden leuchten. Bei Überschreiten eines bestimmten Winkels werden dann sukzessive, beginnend bei den Leuchtdio- den 1 diese wieder abgeschaltet, um den Lichtkegel in einen grossen Winkel ablenken zu können.
Vorzugsweise werden dabei die Leuchtdioden kontinuierlich mit weniger Leistung angesteuert oder ganz abgeschaltet.
Bei der hier vorgestellten Ausführungsform befinden sich die Leuchtdioden entlang eines beziehungsweise zweier Bögen, die sich im Wesentlichen je in einer Horizontalebene befinden.
Grundsätzlich können die Leuchtdioden aber auch in vertikaler Richtung zueinander versetzt sein, beispielsweise indem Leuchtdiode 1 etwas höher angeordnet ist als die Leuchtdioden 2 etc.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass alle Leuchtdioden bzw. Arrays von Leuchtdioden übereinander angeordnet sind, wobei die einzelnen Leuchtdioden bzw. Arrays unter verschiedenen Winkeln zu der Fahrzeuglängsachse geneigt sind und von dieser weg leuchten.
Um wie oben beschrieben nicht nur das Ein- und Ausschalten der Leuchtdioden zu realisieren, sondern auch eine Variation der Leuchtstärke der Leuchtdioden zu erlauben, ist eine entsprechen- de elektronische Steuerung notwendig. Beispielsweise erfolgt diese Steuerung dabei mittels Puls- weitenmodulation.
In der Zeichnung dargestellt sind jeweils Leuchtdioden, denen ein Reflektor sowie eine Linse zugeordnet sind. Grundsätzlich könnte aber auch vorgesehen sein, dass jeder Leuchtdioden lediglich ein Reflektor beziehen für sie lediglich eine Linse zugeordnet ist, und es ist auch denkbar, dass die Leuchtdioden auch ohne zusätzlichen Reflektor oder zusätzliche Linse zum Einsatz kommt.
In den Figuren ist ein Scheinwerfer für die linke Fahrzeugseite dargestellt, der also bei einem nach links gerichteten Lenkeinschlag mitleuchtet. Es wäre aber auch denkbar, die Leuchtdioden dieses linken (bzw. des entsprechenden rechten Scheinwerfers) derart anzuordnen, dass die Leuchtdioden auch bei einem nach rechts gerichteten Einschlag (links gerichteten Einschlag) mitleuchten, indem bestimmte Leuchtdioden auch nach rechts (links) leuchten.
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Der in den Figuren gezeigte Scheinwerfer dient lediglich als Ergänzung zu einem bestehenden Hauptscheinwerfer für Geradeausfahrt, d. h. die Lichtquellen dieses Kurvenlichtscheinwerfer wer- den zu dem Licht des Hauptscheinwerfers je nach Bedarf zugeschaltet. Grundsätzlich könnte natürlich der gezeigte Scheinwerfer selbst auch für Geradeausfahrt dienen, wäre dann aber dem- entsprechend abzuändern. Beispielsweise könnte in diesem Fall vorgesehen sein, dass in Fahrt- richtung gesehen rechts von der Leuchtdiode 1 weitere Leuchtdioden vorgesehen sind, die im Wesentlichen gerade nach vorne, d. h. im Wesentlichen parallel zu Fahrzeuglängsachse, leuchten.
Natürlich könnte auch vorgesehen sein, dass eine Reihe oder mehrere gerade gerichtete Leucht- dioden in Bögen ober- und/oder unterhalb der Leuchtdioden für Kurvenlicht angeordnet sind. Auf diese Weise kann auf Platz sparende Art und Weise ein kombinierter Scheinwerfer für Kurvenlicht und Geradeausfahrt realisiert werden.
Fig. 7 - 10 zeigen beispielhafte Ansteuerungen von LED's in Abhängigkeit des Lenkwinkels a, wobei hier von jeweils einer LED Led1, Led2,... Led5 pro Array ausgegangen wird. Grundsätzlich werden aber auch bei mehreren LED's in einem Array diese gleichartige angesteuert, die folgen- den Überlegungen gelten also sinngemäss. Weiters wird davon ausgegangen, dass der LED- Scheinwerfer lediglich zur Erzeugung des Kurvenlichtes dient, und dass das Licht für Geradeaus- fahrt von einem eigenen Scheinwerfer stammt. Die innenliegenden Leuchtdiode ist dabei mit Led1 bezeichnet, die in diesem Beispiel aussen liegende Leuchtdiode ist die Diode Led5.
Entsprechend Fig. 7 sind bis zu einem Lenkeinschlag von a= 5 alle LED's ausgeschaltet. Bei einem Lenkeinschlag von 5 beginnt die erste Leuchtdiode Led1 zu leuchten, dabei wird diese Diode lediglich eingeschaltet und nicht gedimmt, die Diode leuchtet also in diesem Beispiel mit ihrer vollen Leuchtstärke. Bei Erreichen von 15 wird die zweite Leuchtdiode Led2 zugeschaltet, wiederum mit voller Leuchtstärke. Die weiteren Leuchtdioden werden bei 25 , 35 , 45 zugeschal- tet, sodass ab einem Winkel von 45 alle fünf Leuchtdioden bzw. die Leuchtdioden aller fünf Arrays mit voller Leuchtstärke in die Kurve leuchten.
Figur 8 zeigt einen ähnlichen Verlauf, allerdings werden hier die LED's nicht abrupt auf volle Leuchtstärke geschaltet, sondern gedimmt, d.h. die Leuchtstärke steigt jeweils kontinuierlich, beispielsweise wie gezeigt linear von 0 auf den Maximalwert an (Led1 wird bereits bei a > 0 eingeschaltet und erreicht die maximale Leuchtstärke bei a = 5 , Led 2 : a > 10 , Maximum bei a = 15 , etc. )
Figur 9 zeigt eine Ansteuerung, bei der die Leuchtstärke der LED's wiederum abrupt auf ihren Maximalwert gesetzt werden (LED Led1 bei a = 5 , Led2 bei a = 12,5 , Led3 bei a = 20 , Led4 bei a = 27,5 , Led5 bei a = 35 ). Allerdings werden bei Überschreiten eines gewissen Winkels die ersten drei LED's sukzessive wieder abgeschaltet (Led1 bei a = 20 , Led2 bei a = 27,5 , Led3 bei a = 35 ).
Figur 10 zeigt eine ähnliche Situation, lediglich mit dem Unterschied, dass die LED's kontinuier- lich, beispielsweise linear von 0 auf den Maximalwert und auch wieder kontinuierlich vom Maxi- malwert auf Null gesetzt werden.
Figur 11zeigt noch auf einfache Weise die Ansteuerung der LED's. Die LED's werden dabei von einer Ansteuerelektronik ANE angesteuert, wobei diese Ansteuerung entsprechend dem Lenkwinkeleinschlag a des Fahrzeugs als Input-Parametererfolgt.
Figur 12 zeigt abschliessend beispielhaft noch die Abstrahlcharakteristik einer Leuchtdiode.
Typisch für dieses Abstrahlverhalten ist, dass die Intensität des abgestrahlten Lichts ab einem gewissen Winkelabstand von der Vorwärtsrichtung bei 0 mit zunehmendem Winkelabstand stark abnimmt. Je nach Leuchtdiode weist die Intensität bei 0 ein Maximum auf, oder hat wie bei der gezeigten Charakteristik bei 0 einen leichten Einbruch im lntensitätsverlauf, während die Maxima bei etwa +/- 25 liegen. Der Grossteil des Lichtstroms wird dabei aus einem Bereich von ca. 60 um die Hauptabstrahlrichtung emittiert.
Wird ein Array von lediglich einer Leuchtdiode gebildet, so ist unter dem Begriff "Hauptabstrahi- richtung" die Vorwärtsrichtung der Diode bei 0 zu verstehen, in welcher Richtung die abgestrahlte Intensität entweder ihr Maximum aufweist oder wobei diese Richtung eine Symmetrieachse für die Maxima in der Intensitätsverteilung darstellt.
Bei mehreren Dioden bezeichnet die "Hauptabstrahlrichtung" wiederum entweder die Richtung des Maximums der Intensitätsverteilung des abgestrahlten Lichtes oder eine Symmetrieachse in der Intensitätsverteilung bezogen auf die Maxima.
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The invention relates to a vehicle headlamp with a number of light-emitting diodes as light sources, which are arranged in arrays, each array containing at least one light-emitting diode, and further wherein the light-emitting diodes are arranged such that the light originating from an array has a certain main emission direction.
In modern vehicle construction, the trend is increasingly towards the use of headlights for cornering lights. With such headlamps, the light cone projected onto the road ahead of the vehicle can be moved in dependence on the steering angle, whereby the driver is ensured optimum visibility even when cornering. Such bend headlights are well known for projection systems as well as in open space headlights.
Another trend for modern vehicle headlamps relates to the use of light emitting diodes as light sources. When using sufficiently strong light-emitting diodes, the use of a small number of such light-emitting diodes is generally sufficient for use in a headlight for a motor vehicle.
Vehicle headlights in which light-emitting diodes are used as light sources are known, for example, from EP1270324A2, DE4228895C2 and DE10009782A1. EP1270324A2 describes a vehicle headlamp comprising a two-dimensional array of a plurality of electronic lighting elements adapted to emit a plurality of parallel light beams. A condenser lens is spaced apart from its focal length substantially parallel to the surface of the array to receive the light from the array. Furthermore, a control electronics for the lighting elements is provided, which is adapted to let the light elements individually or in groups selectively lit.
This results in a vehicle headlamp with variable luminous characteristics, which is mechanically very simple, interference-free and responsive. However, with such a vehicle headlight a cornering light can not be realized.
Another vehicle headlamp, in which light-emitting diodes are used as light sources, is described in DE4228895C2. However, even with such a vehicle headlight no cornering light can be realized.
In DE10009782A1 finally a vehicle headlamp is described, in which a plurality of light-emitting diodes are arranged in different arrays. Depending on the type of light distribution to be generated, different arrays are activated. In this way, it is easy to switch between different lighting functions such as dipped beam, high beam, fog light and cornering light. In order to generate cornering light, the vehicle headlight has two lateral partial regions, which are arranged in such a way that a curve light bundle is generated during operation of the light-emitting diodes located there. Furthermore, it is stated in this document that the light emitting diodes are distributed substantially over a concave curved surface.
With the vehicle headlight described in this document, it is basically possible to generate a cornering light. However, this cornering light is a static cornering light that can be slightly varied only by selectively activating the light emitting diodes in the array. However, it is not possible to realize a decided movement of the bend light bundle as a function of the steering angle of the vehicle, for example, with such a headlight.
Against this background, it is an object of the invention to provide in a technologically simple and cost-effective manner a bend headlight using light-emitting diodes as light sources for a headlight, with the headlight dynamic curve light over a large area of the steering angle should be realized ,
This object is achieved with a headlamp mentioned above in that, according to the invention, the main emission directions of different arrays are directed at different horizontal angles to a vertical plane containing the vehicle longitudinal axis into an area lying substantially in front of the vehicle, and depending on the steering angle of the vehicle the LEDs are each driven different arrays and / or the light emitting diodes of individual arrays are operated with different luminosity.
The individual arrays of a headlight shine in an area in front of the vehicle. The emission direction of an array can be parallel to a horizontal plane or directed in a certain range against this horizontal plane down. Furthermore, the orientation of the main emission direction is chosen such that the projections of the emission directions of the
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individual arrays in which the vehicle longitudinal axis containing horizontal plane are inclined at different horizontal angles to the vehicle longitudinal axis.
By the arrangement according to the invention of the arrays of light-emitting diodes, in which particular arrays emit light in a specific main emission direction, as well as the selective activation, d. H. the selective switching on and possibly also switching off the LEDs of these arrays or the operation of the LEDs with different, varying luminous intensity as a function of the steering angle of the vehicle, a curve light can be generated in a simple manner.
In order to achieve the widest possible illumination when cornering, it is provided that the horizontal angle of the main emission directions to the vehicle longitudinal axis reaches a maximum of 90.
In principle, the main radiation directions of the individual arrays can both illuminate away from and illuminate the vehicle's longitudinal axis, and of course it can also be provided that certain arrays of a headlight illuminate away from the vehicle's longitudinal axis and others illuminate in the direction of the vehicle's longitudinal axis. With a latter headlight can be lit in both a left and a right turn.
Simple and uncomplicated, however, a cornering light can be realized when the main emission directions are directed away from the vehicle longitudinal axis in the forward direction.
In this embodiment, in a right-hand turn, the right-hand bend headlight, whose arrays or light emitting diodes light away to the right from the vehicle longitudinal axis, activated, in a left turn the left headlight.
The light can be controlled particularly well if all light emitting diodes of an array are rectified.
A simple construction of the headlight can be realized if the arrays are directed in the direction of the main emission direction.
In such a headlamp is a complicated deflection by reflectors, as in arrays or diodes, which shine about upwards, not necessary.
In a further embodiment it is provided that at least some of the arrays are arranged offset in the horizontal direction to each other, and that the mutually offset arrays are arranged at different angles to the vehicle longitudinal axis. Usually, the arrays are in a plane, preferably in a horizontal plane.
Optically appealing, easy to realize, and an advantage for an optimum, homogeneous light image, when the arrays are arranged along one or more arcs arranged vertically one above the other.
In principle, provision can be made for certain light-emitting diodes or arrays to be switched on at full brightness starting at a certain steering angle. Much better, however, can control the light image when cornering when the light emitting diodes of different arrays are driven differently depending on the steering angle of the vehicle, for example by successively increased or varied depending on the steering angle, the luminosity.
In order to be able to use the headlight also as forward light or as support for it, or to realize a seamless transition between the straight light and the cornering light, further arrays are provided which emit light in the forward direction parallel to the vehicle longitudinal axis.
In this context, it is also advantageous if the arrays radiating parallel to the longitudinal axis of the vehicle are the arrays closest to the vehicle longitudinal axis.
Finally, it can also be provided that the light originating from the light-emitting diodes is deflected by a corresponding optics in the direction of the main emission direction of the array, the optics comprising, for example, at least one reflector for an array or for each diode of an array, which comprises the light-emitting diodes of the array Arrays derived light deflects in the direction of the main emission.
In the following the invention is explained in more detail with reference to the drawing. In this shows
1 shows a perspective view of a vehicle headlight according to the invention from the rear,
FIG. 2 shows a view of the headlamp according to FIG. 1 from the center of the vehicle.
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hen,
3 shows a section through the headlight of Figure 2 taken along the line A-A,
4 is a front perspective view of the headlamp mitabgenommener cover,
5 shows a perspective front view of the headlamp with the lens disc removed,
6 shows the arrangement of the LEDs of the vehicle headlight on a corresponding support element,
7-10 show different drive curves of the light-emitting diodes in different arrays,
11 is a schematic view of the hardware for controlling the LEDs, and
FIG.
Finally, FIG. 12 shows, by way of example, the emission characteristic of a light-emitting diode.
FIG. 1 shows a vehicle headlight according to the invention in a perspective rear view. Evident are: LEDs 1 to 7, which are mounted on a support member 100; 200, a cover plate 400 and a lens disk 500. The LEDs are arranged in arrays, for example, the LEDs 1 are in an array, as are the light-emitting diodes 2, 3, etc. Each of these arrays is at a certain horizontal angle to the vehicle longitudinal axis inclined. The vehicle longitudinal axis or the direction of this axis is indicated by an arrow X in FIG. In this case, the array which has the smallest distance to the vehicle axis, even the smallest angle to this vehicle axle. With increasing distance from the vehicle axle, the corresponding angles of the arrays also increase.
It should also be noted that in the embodiment shown, the arrays are directed so that the light emitting diodes of each array shine away from the vehicle axis.
In principle, however, LEDs could be inclined towards the center of the vehicle. Thus, the right-hand headlight could radiate light into the right-hand bend and vice versa.
In principle, an array can also have only one light-emitting diode. In the embodiment shown, each array has two LEDs that shine in the same direction.
Of course, embodiments in which about three, four or even more light-emitting diodes are arranged in the same direction of radiation in an array possible.
As can be seen from FIG. 1, the specific headlight can also be described by referring to an arrangement of individual diodes in substantially horizontal arcs. In the example shown, the special arrangement of the two arcs results in arrays each having two light-emitting diodes. For example, in a slightly staggered arrangement of the arcs would also be in two rows of light emitting diodes, the diodes are offset from each other so that in each case only one light emitting diode is in an array.
In FIG. 2, the headlight of FIG. 1 is shown in a view from the center of the vehicle, the two rows of light-emitting diodes, the light-emitting diodes 1-7 themselves, and the reflectors 200 assigned to the light-emitting diodes, can be seen again.
As a rule, when using correspondingly strong light-emitting diodes, a series of light-emitting diodes is sufficient for a law-compliant light image. When using weaker LEDs but also two or more such horizontal rows of light emitting diodes can be used for a headlight.
FIG. 3 shows a section through the headlight from FIG. 2 along the line A-A. A vertical row of light-emitting diodes 1-7, which are fastened on the carrier elements 100 along an arc, can be seen. The forward direction of the vehicle or a direction parallel to the vehicle longitudinal axis is indicated by the arrow X in the lower left area of the figure.
As a result of this arrangement along an arc, each light-emitting diode (or each light-emitting diode of an array) shines in a somewhat different direction with respect to its optical axis or its main emission direction 1 '- 7'. Depending on the steering angle of the vehicle, certain light-emitting diodes are now switched on or off. In this way, the light, i. H. the light cone generated by the light emitting diodes directed in each case in different directions. For example, when the diodes 1, 2 and 3 are illuminated, the light beam will be directed in .meas. In the direction of the emission direction 2 'of the diode 2, while when the diodes 3, 4 and 5 shine, the light cone is approximately in the direction of the emission direction 4'. the diode 4 will be directed.
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On the basis of the horizontal section of Figure 3, the structure is briefly described in a precise manner: LEDs 1, 2, 3,4, 5,6, 7 are mounted on a support 100. The main emission direction of the individual light-emitting diodes or their optical axis is denoted in each case by the reference numeral 1 'to 7'. Each of the light-emitting diodes is assigned a reflector 200, and in the emission direction in front of the light-emitting diodes and the respective associated reflector are lenses 300, wherein in the embodiment shown, the lenses 300 are integrally formed from a material, a lens carrier 500. In principle, of course, in each case a unit consisting of light-emitting diode, reflector and associated lens could be mounted separately in the headlight.
In the emission direction in front of the lenses 300, a cover plate 400 without an optical structure is further arranged; Of course, this cover plate 400 could also have an optical structure, for example in the form of prisms, for homogenizing the light cone emitted onto the roadway.
FIG. 4 further shows the headlight according to the invention in a perspective front view with the cover disc removed, the individual lenses 300 which are manufactured in one piece 500 being easily recognizable in this case.
Finally, FIG. 5 once again shows the headlamp with the lens element 500 removed, the light-emitting diodes 1-7, as well as the carrier 100 for the light-emitting diodes, as well as the reflectors 200 for the light-emitting diodes, are clearly recognizable in this figure.
Finally, FIG. 6 also shows the carrier element 100 with the two rows of light-emitting diodes 1-7.
In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the LEDs are not only switched on or off, but that, depending on the steering angle, the diodes also shine stronger or weaker. At low steering angle, for example, it could be provided that only the diodes 1 begin to light, with increasing angle or steering angle to the left, the light emitting diodes 1 start to shine more strongly, and from a certain steering angle, the light emitting diodes 2 are switched on, so they also start with to shine.
Preferably, the light-emitting diodes 2 are then switched on when the light-emitting diodes 1 light up to their maximum intensity. As the steering angle increases, the other LEDs are switched on successively until all LEDs light up at a certain angle. If a certain angle is exceeded, these are then successively switched off, starting at the light emitting diodes 1, in order to be able to deflect the light cone into a large angle.
Preferably, the light-emitting diodes are continuously driven with less power or switched off completely.
In the embodiment presented here, the light-emitting diodes are located along one or two arcs which are essentially each in a horizontal plane.
In principle, however, the light-emitting diodes can also be offset from each other in the vertical direction, for example by light-emitting diode 1 being arranged somewhat higher than the light-emitting diodes 2, etc.
But it can also be provided that all LEDs or arrays of LEDs are arranged one above the other, wherein the individual light-emitting diodes or arrays are inclined at different angles to the vehicle longitudinal axis and light away from this.
In order not only to realize the switching on and off of the LEDs, as described above, but also to allow a variation of the luminous intensity of the LEDs, a corresponding electronic control is necessary. For example, this control takes place by means of pulse width modulation.
Shown in the drawing are light emitting diodes, which are associated with a reflector and a lens. In principle, however, it could also be provided that each light-emitting diode only relate to one reflector for which it is assigned only one lens, and it is also conceivable that the light-emitting diodes also be used without an additional reflector or additional lens.
In the figures, a headlamp for the left side of the vehicle is shown, which also illuminates with a left-facing steering angle. However, it would also be conceivable to arrange the light-emitting diodes of this left-hand light (or of the corresponding right-hand headlight) in such a way that the light-emitting diodes also light up when the impact is turned to the right (left-directed impact), since certain light-emitting diodes also light to the right (left).
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The headlight shown in the figures serves only as a supplement to an existing headlight for driving straight ahead, d. H. the light sources of this bend headlight are switched on to the light of the main headlight as needed. In principle, of course, the headlight itself could also be used for driving straight ahead, but would then have to be modified accordingly. For example, it could be provided in this case that viewed in the direction of travel, to the right of the light-emitting diode 1, further light-emitting diodes are provided, which are essentially straight forward, ie. H. essentially parallel to the vehicle longitudinal axis, shine.
Of course, it could also be provided that a row or more straight-line light-emitting diodes are arranged in arches above and / or below the light emitting diodes for cornering light. In this way, a combined headlight for cornering light and driving straight ahead can be realized in a space-saving manner.
FIGS. 7-10 show exemplary actuations of LEDs as a function of the steering angle a, with one LED Led1, Led2,... Led5 per array being assumed here. Basically, however, even with several LEDs in an array, these are controlled in the same way, so the following considerations apply mutatis mutandis. Furthermore, it is assumed that the LED headlamp only serves to generate the cornering light and that the light for straight-ahead driving originates from a separate headlamp. The internal light-emitting diode is denoted by Led1, the light-emitting diode lying outside in this example is the diode Led5.
According to FIG. 7, all LEDs are switched off up to a steering angle of a = 5. At a steering angle of 5, the first LED Led1 starts to light, this diode is only turned on and not dimmed, so the diode lights in this example with their full brightness. When reaching 15, the second LED Led2 is switched on, again with full brightness. The other light-emitting diodes are switched on at 25, 35, 45, so that from an angle of 45 all five light-emitting diodes or the light-emitting diodes of all five arrays shine into the curve with full brightness.
Figure 8 shows a similar course, but here the LEDs are not switched abruptly to full brightness, but dimmed, i. the luminous intensity increases continuously, for example, as shown, from 0 to the maximum value (Led1 is already switched on at a> 0 and reaches the maximum luminous intensity at a = 5, Led 2: a> 10, maximum at a = 15, etc. )
FIG. 9 shows a control in which the luminous intensity of the LEDs is again set abruptly to their maximum value (LED Led1 at a = 5, Led2 at a = 12.5, Led3 at a = 20, Led4 at a = 27.5, Led5 at a = 35). However, when a certain angle is exceeded, the first three LEDs are successively switched off again (Led1 at a = 20, Led2 at a = 27.5, Led3 at a = 35).
FIG. 10 shows a similar situation, with the only difference that the LEDs are set continuously, for example linearly from 0 to the maximum value and also again continuously from the maximum value to zero.
FIG. 11 shows in a simple way the activation of the LEDs. The LEDs are driven by a control electronics ANE, wherein this control takes place according to the steering angle of the vehicle A as an input parameter.
Finally, FIG. 12 shows, by way of example, the emission characteristic of a light-emitting diode.
Typical of this radiation behavior is that the intensity of the emitted light decreases sharply at a certain angular distance from the forward direction at 0 with increasing angular distance. Depending on the light-emitting diode, the intensity has a maximum at 0 or, as in the case of the characteristic shown at 0, has a slight dip in the intensity curve, while the maxima are approximately +/- 25. The majority of the luminous flux is emitted from a range of about 60 around the main emission direction.
If an array of only one light-emitting diode is formed, then the term "main direction" means the forward direction of the diode at 0, in which direction the radiated intensity either has its maximum or wherein this direction is an axis of symmetry for the maxima in the intensity distribution represents.
In the case of several diodes, the "main emission direction" again denotes either the direction of the maximum of the intensity distribution of the emitted light or an axis of symmetry in the intensity distribution with respect to the maxima.
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