DE10005795A1 - Controllable headlights - Google Patents
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Abstract
Description
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Scheinwerfer mit einem steuerbaren Lichtlenkungssystem.This invention relates to a headlamp with a controllable Light control system.
Für Scheinwerfer, insbesondere für Autoscheinwerfer sind steuerbare Lichtlen kungssysteme bekannt, die nicht nur verschiedene Lichtintensitäten, Abblend- und Fernlichtfunktionen zur Verfügung stellen, sondern auch eine seitliche Aus leuchtung in der Kurve bzw. eine horizontale Leuchtweitenregulierung ermögli chen. Möglichkeiten dies zu realisieren ergeben sich durch Flüssigkeitsgesteuer te oder durch Piezo- bzw. elektromagnetisch gesteuerte in dem Scheinwerfer an geordnete optische Linsen.Controllable light guides are used for headlights, in particular for car headlights known systems that not only different light intensities, dimming and provide high beam functions, but also a side off Illumination in the curve or horizontal headlight range adjustment possible chen. Possibilities for realizing this result from liquid control te or by piezo or electromagnetically controlled in the headlamp ordered optical lenses.
Die US 5,438,486 beschreibt eine in der Form veränderbare Linse zum Einsatz in Autoscheinwerfern, die aus einem transparenten, scheibenartigen Hohlkörper besteht, dessen eine flächige Seite aus einem elastischen Material gebildet ist. Der Hohlkörper ist mit einer ebenfalls transparenten Flüssigkeit gefüllt, so daß die eine Seite aus elastischem Material bei Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks konvex gewölbt und damit die Brennweite der Linse geändert wird, um die aus geleuchteten Bereiche zwischen Abblendlicht und Fernlicht umzuschalten. In nerhalb der Linse können Drosselklappen oder untereinander verbundene Ein zelkammern angeordnet sein, um eine Verschiebung der Flüssigkeit während der Beschleunigung zu verhindern. Als Leuchtquelle ist eine konventionelle Glüh lampen/Reflektor-Anordnung gewählt.US 5,438,486 describes a shape-changeable lens for use in car headlights that consist of a transparent, disc-like hollow body consists of one flat side is formed from an elastic material. The hollow body is filled with a likewise transparent liquid, so that one side made of elastic material when increasing the fluid pressure convex and thus the focal length of the lens is changed to that of switch illuminated areas between low beam and high beam. In Throttle valves or interconnected ones can be located inside the lens zelkammern be arranged to shift the liquid during the To prevent acceleration. A conventional glow is the light source lamps / reflector arrangement selected.
Aus der DE 196 48 620 A1 ist ein Beleuchtungssystem mit einer durch Verände rung des Flüssigkeitsdrucks veränderbaren Linse zur Einstellung des Beleuch tungsfeldes bekannt. Hier wird mittels einer Glühlampe/Hohlspiegel/Linse-An ordnung sowohl ein stufenlos veränderbarer Beleuchtungskegel als auch eine Beeinflussung der Form des Lichtkegels des Beleuchtungssystems ermöglicht.From DE 196 48 620 A1 is a lighting system with one by changes Liquid pressure adjustable lens to adjust the lighting tion field known. Here is an incandescent lamp / concave mirror / lens both an infinitely variable lighting cone and one Allows influencing the shape of the light cone of the lighting system.
Aus der US 5.747.273 sind zur feineren Einstellung der Form und Verteilung des Beleuchtungsfeldes für Beleuchtungssysteme in Theatern Felder von nach dem oben angegebenen Prinzip arbeitenden flexiblen Linsen beschrieben. Hier werden jeweilige Hohlräume, die jeweils einer Linse zugeordnet sind, durch eine Wabenstruktur gebildet, über die als flexibles transparentes Material eine Mem bran gespannt ist. Alle Hohlräume oder einzelne Hohlraumgruppen stehen fluidisch untereinander in Verbindung, so daß bei Beaufschlagung mit Druck alle Linsen oder die bestimmten Gruppen von Linsen gleichartig ausgewölbt werden. Neben runden oder hexagonalen Linsen werden auch Zylinderlinsen genannt. Hier werden ebenfalls alle Linsen von einer gemeinsamen Glühlampen/Reflektor- Anordnung durchstrahlt.From US 5,747,273 are for finer adjustment of the shape and distribution of the lighting field for lighting systems in theaters fields from to described flexible lenses working principle described above. Here respective cavities, which are each assigned to a lens, by a Honeycomb structure formed over which a meme as a flexible transparent material bran is excited. All cavities or individual groups of cavities are fluid in connection with each other, so that when pressure is applied all Lentils or certain groups of lenses are bulged out in the same way. In addition to round or hexagonal lenses, cylindrical lenses are also mentioned. Here, too, all lenses are replaced by a common light bulb / reflector Arrangement shines through.
In der DE 36 28 421 A1 ist ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei dem zur Beeinflussung der Form des auf die Fahrbahn gelangenden Lichtstrahls eine Glühlampe mit einem Reflektor, eine im Brennpunkt des Reflektors festste hende Blende und eine entlang der optischen Achse verschiebbare nachgeschal tete Linse vorgesehen sind.DE 36 28 421 A1 describes a headlight for motor vehicles, at to influence the shape of the light beam reaching the road an incandescent lamp with a reflector, one fixed in the focal point of the reflector existing aperture and a reshaped slidable along the optical axis tete lens are provided.
Allen zuvor beschriebenen Scheinwerfern ist gemeinsam, daß ein Parabolspiegel oder ähnliches als Reflektor verwendet wird, um durch das von der Glühlampe erzeugte Licht ein paralleles Lichtbündel zu erhalten, welches durch die nachge schaltete Linse bzw. das nachgeschaltete Linsensystem beeinflußt wird. Dies hat jedoch zum einen den Nachteil, daß selbst bei geometrisch idealer Form des Spiegels nicht alle Strahlen parallel sind, weil die Lichtquelle, hier die Lampen wendel, nicht punktförmig ist, sondern eine endliche Ausdehnung aufweist. Wei ter bestehen hier die Nachteile, daß die Herstellung der Spiegel aufwendig ist und der montierte Scheinwerfer in Bezug auf seine Größe, d. h. Leuchtfläche eine relativ große Tiefe aufweist.All previously described headlights have in common that a parabolic mirror or the like is used as a reflector to pass through by the bulb generated light to obtain a parallel light beam, which by the nachge switched lens or the downstream lens system is affected. this has but on the one hand the disadvantage that even with a geometrically ideal shape of the Not all rays are parallel because the light source, here the lamps helix, is not punctiform, but has a finite extent. Wei ter there are the disadvantages that the production of the mirror is expensive and the mounted headlamp in terms of its size, d. H. Luminous area has a relatively large depth.
Die Verwendung von Leuchtdiodenfeldern als Rücklicht ermöglicht eine flache Bauweise, ist jedoch nicht als Scheinwerfer geeignet. Die Herstellung eines sol chen Leuchtdiodenfeldes ist in dem Aufsatz von T. Ashley et al. "Optical Concen trators for Light Emitting Diodes", SPIE, Vol. 3289 (1998), Seiten 43 bis 50 be schrieben.The use of light-emitting diode fields as a rear light enables a flat design, but is not suitable as a headlight. The manufacture of such a light-emitting diode array is described in the article by T. Ashley et al. "Optical Concen trators for Light Emitting Diodes", SPIE, Vol. 3289 ( 1998 ), pages 43 to 50 be described.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen einfach herzustel lenden Scheinwerfer mit einem steuerbaren Lichtlenkungssystem anzugeben.Accordingly, the object of the invention is to produce one in a simple manner Specify dim headlights with a controllable light control system.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen gattungsgemäßen Scheinwerfer nach dem Patenanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den nachgeordneten Unteransprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by a generic headlight according to patent claim 1 . Advantageous further developments are specified in the subordinate claims.
Der Scheinwerfer nach der Erfindung weist ein Feld von n Einzellichtemmittern auf, wobei jedem Lichtemitter genau ein oder mehrere optische Lichtlenkungselemente zugeordnet werden, die einen jeweiligen von dem zugeordneten Lichte mitter ausgesandten Lichtstrahl beeinflussen, indem vorzugsweise ihre Brenn weite oder relative Lage bezüglich des Emitters verstellbar ist, oder indem durch Änderung der Brechung der Ablenkungswinkel einstellbar ist. Durch solche vor zugsweise flüssigkeitsgesteuerte oder durch piezo- oder elektromagnetisch ge steuerte vorzugsweise mikrooptische Elemente, die sich vorzugsweise vor jedem Einzellichtemitter individuell ansteuern lassen, kann ein gewünschtes Beleuch tungsfeld erzeugt werden, da die Erzeugung paralleler Strahlen und eines ge wünschten Beleuchtungsfeldes nicht mehr auf einer Kombination einer Glüh wendel oder eines Lichtemitters mit einem Parabolspiegel und einer Linse oder Linsengruppe beruht, sondern auf n in einem Feld angeordneten Einzelemittern mit jeweils einer vorgeschalteten Linse oder Linsengruppe. Neben des optischen Lichtlenkungselementes kann zur Veränderung der relativen Lage des Lichtlen kungselementes zum Einzellichtemitter der Einzellichtemitter selbst durch min destens einen Aktor verstellbar sein.The headlight according to the invention has an array of n individual light emitters on, with each light emitter exactly one or more optical light directing elements are assigned to each one of the associated lights affect the emitted light beam, preferably by their focal wide or relative position is adjustable with respect to the emitter, or by Change the refraction of the deflection angle is adjustable. Through such before preferably liquid-controlled or by piezo or electromagnetic preferably controlled micro-optical elements, which are preferably in front of each Individual light emitters can be controlled individually, a desired lighting tion field are generated because the generation of parallel beams and a ge desired lighting field no longer on a combination of glow helix or a light emitter with a parabolic mirror and a lens or Lens group, but on n individual emitters arranged in one field each with an upstream lens or lens group. In addition to the optical Lichtlenkungselementes can change the relative position of Lichtlen kungselementes to the individual light emitter the individual light emitters themselves by min at least one actuator can be adjustable.
Nach der Erfindung wird ähnlich wie nach dem Stand der Technik mittels durch den Druck eines Fluids veränderbaren Linsen eine Leuchtweitenregulierung vor genommen, die nicht nur Abblend- und Fernlichtfunktionen zur Verfügung stellt, sondern auch eine stufenlose horizontale Leuchtweitenregulierung ermög licht. Weiter wird vorzugsweise mittels zweier zusätzlicher, durch den Druck ei nes Fluids veränderbarer Linsen eine Leuchtbreiten- und/oder Seitenausleuch tungsregulierung vorgenommen, die ebenfalls stufenlos verstellbar ist, um zum Beispiel bei Kurvenfahrten eine vorausschauende Ausleuchtung der Straße zu erhalten.According to the invention is similar to the state of the art by means of the pressure of a fluid changeable lens a headlight range adjustment taken that not only low and high beam functions are available provides, but also a stepless horizontal headlight range adjustment light. Next is preferably by means of two additional, by the pressure egg Nes fluid changeable lenses a light width and / or side illumination tion regulation made, which is also infinitely adjustable to For example, when cornering, anticipatory lighting of the road receive.
Alternativ zu den durch den Druck eines Fluids veränderbaren Linsen können nach der Erfindung durch ein Fluid von Brechung auf Transmission schaltbare Prismen oder durch Aktoren verschiebbare optische Elemente, vorzugsweise eine durch Aktoren verschiebbare Linse fester Brennweite, vorgesehen werden.As an alternative to the lenses that can be changed by the pressure of a fluid according to the invention switchable by a fluid from refraction to transmission Prisms or optical elements displaceable by actuators, preferably one fixed focal length lens that can be moved by actuators.
Werden als Einzellichtemitter zum Beispiel Leuchtdioden (LEDs), niedermoleku lare oder polymere OLEDs oder VCSELs verwendet, so wird erfindungsgemäß ein Scheinwerfer auf Einzelemitterbasis mit einem steuerbaren Lichtlenkungssystem in flacher Bauweise realisiert.As single light emitters, for example, light-emitting diodes (LEDs), low-molecular lare or polymeric OLEDs or VCSELs is used, so according to the invention Single emitter-based headlights with a controllable light control system realized in a flat design.
Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Scheinwerfer als Kraftfahrezeugschein werfer verwendet. Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines jeweiligen verstellbaren optischen Lichtlenkungselements vor jedem Einzellichtemitter wird auch für diesen Fall eine ausreichende Beleuchtungsstärke erreicht.The headlight according to the invention is preferably used as a motor vehicle registration certificate thrower used. Due to the inventive arrangement of a respective adjustable optical light directing element before each individual light emitter sufficient illuminance is also achieved in this case.
Die erfindungsgemäßen vorzugsweisen Ausgestaltungen können zur Erzielung einer Kombination gewünschter Funktionen miteinander kombiniert oder unter einander ausgetauscht werden.The preferred configurations according to the invention can be used to achieve this a combination of desired functions combined with each other or under be exchanged.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen auf Grundlage von beispielhaften bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläu tert. Es zeigen:The invention is based on schematic drawings Based on exemplary preferred embodiments further explained tert. Show it:
Fig. 1 ein mit drei Linsen pro einzelnem Lichtemitter versehenes Lichtlen kungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform nach der Erfin dung. Fig. 1 is provided with three lenses per individual light emitter light control system according to a first embodiment according to the inven tion.
Fig. 2 verschiedene Lichtlenkungsfunktionen des in der Fig. 1 dargestellten Lichtlenkungssystems. Fig. 2 different light control functions of the light control system shown in Fig. 1.
Fig. 3 das Funktionsprinzip des Befüllungssystems eines Linsenfeldes. Fig. 3 shows the principle of operation of the filling system of a lens array.
Fig. 4 das Befüllungssystem eines Linsenfeldes zur Seitenausleuchtung bzw. Leuchtbreitenregulierung. Fig. 4 shows the filling system of a lens array for side illumination or regulation of the light width.
Fig. 5 eine mögliche Zuordnung der in der Fig. 4 gezeigten Befüllungskanäle und daran angepaßten entsprechend der Fig. 1 ausgestalteten Linsen zu den Einzellichtemittern. FIG. 5 shows a possible assignment of the filling channels shown in FIG. 4 and lenses adapted to them in accordance with FIG. 1 to the individual light emitters.
Fig. 6 ein Lichtlenkungssystem mit Prismen und Linsen gemäß einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung. Fig. 6 shows a light control system with prisms and lenses according to a second embodiment according to the invention.
Fig. 7 verschiedene Lichtlenkungsfunktionen des in der Fig. 6 gezeigten Lichtlenkungssystems. FIG. 7 shows different light control functions of the light control system shown in FIG. 6.
Fig. 8 die Zuordnung von Befüllungskanälen und einzelnen Prismen sowie Linsen zu den Einzellichtemittern für das in der Fig. 6 gezeigte Licht lenkungssystem. Fig. 8 shows the assignment of filling channels and individual prisms and lenses to the individual light emitters for the light control system shown in Fig. 6.
Fig. 9 eine Leuchtweitenkontrollfunktion eines Lichtlenkungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform nach der Erfindung. Fig. 9 shows a headlamp light control function of a steering system according to a third embodiment of the invention.
Fig. 10 Lichtlenkungsfunktionen eines Lichtlenkungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform nach der Erfindung. Fig. 10 light control functions of a light control system according to a fourth embodiment according to the invention.
Fig. 11 eine Aufsicht auf einen Teilbereich des in der Fig. 10 gezeigten intel ligenten Lichtlenkungssystems. Fig. 11 is a plan view of a portion of the intelligent light control system shown in Fig. 10.
Nachfolgend wird in Bezug auf die Fig. 1 bis 5 ein erfindungsgemäßes Lichtlen kungssystem für einen Scheinwerfer gemäß einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung beschrieben.A light steering system according to the invention for a headlight according to a first embodiment according to the invention will be described below with reference to FIGS . 1 to 5.
Die Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung der ersten Ausführungsform nach der Erfindung, bei der jedem einzelnen Lichtemitter 4 eines Feldes von n Einzel lichtemittern durch den Druck eines Fluids veränderbare Linsen zugeordnet sind, nämlich eine erste befüllbare Linse 3 für Nah- und Fernlicht, d. h. zur stu fenlosen Leuchtweitenregulierung, und zwei zweite in Bezug auf das Feld der Einzellichtemitter 4 und der ersten Linsen 3 mit halbem Pitch, d. h. in der hori zontalen Dimension im halben Raster, angeordneten zweiten Linsen 2L, 2R zur stufenlosen Seitenbeleuchtung nach links bzw. nach rechts oder zur stufenlosen Strahlweitenregulierung. Fig. 1 shows a sectional view of the first embodiment according to the invention, in which each individual light emitter 4 of a field of n individual light emitters are assigned to lenses which can be changed by the pressure of a fluid, namely a first fillable lens 3 for near and high beam, ie for stepless headlight range control, and two second in relation to the field of individual light emitters 4 and the first lenses 3 with half pitch, ie in the horizontal dimension in half a grid, arranged second lenses 2 L, 2 R for stepless side lighting to the left or to the left right or for infinitely variable beam width regulation.
Im dargestellten Fall sind die Einzellichtemitter 4 auf einem gemeinsamen Sub strat 5 angeordnet und jeweils mit einem Reflektor 1 versehen. Über jedem Re flektor 1 sind zwei zweite Linsen 2L, 2R und darüber eine erste Linse 3 angeord net. Im oberen Teil der Fig. 1 sind unbefüllte erste Linsen 3 und befüllte zwei te Linsen 2L, 2R gezeigt, d. h. daß ein jeweiliger von einem Einzellichtemitter 4 ausgehender Strahl durch die davor angeordnete erste Linse 3 nicht und die da vor angeordneten Linsen 2L, 2R beeinflußt wird. Im unteren Teil der Fig. 1 ist gezeigt, daß die jeweiligen ersten Linsen 3 ebenfalls mit einem Fluid befüllt sind.In the case shown, the individual light emitters 4 are arranged on a common sub strate 5 and each provided with a reflector 1 . Above each Re reflector 1 , two second lenses 2 L, 2 R and above a first lens 3 are net angeord. In the upper part of FIG. 1 unfilled first lenses 3 and two filled lenses 2 L, 2 R are shown, ie that a respective beam emanating from an individual light emitter 4 does not pass through the first lens 3 arranged in front of it and the lenses 2 L arranged there before , 2 R is influenced. In the lower part of FIG. 1 it is shown that the respective first lenses 3 are also filled with a fluid.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung genau einer Linsengruppe zu jedem Einzelemitter eines Feldes von n Einzelemittern kann die Strahlausrichtung im Vergleich mit dem beschriebenen Stand der Technik aufgrund der verringerten Abbildungsfehler präziser erfolgen. Weiter ist es durch die Verwendung eines Feldes von n Einzellichtemittern zusätzlich möglich, einen flachen Scheinwerfer aufzubauen.Due to the arrangement according to the invention, exactly one lens group for each Single emitter of a field of n single emitters can be the beam alignment in Comparison with the described prior art due to the reduced Mapping errors occur more precisely. It is further through the use of a field of n individual light emitters additionally possible, a flat headlight build up.
Die Fig. 2 zeigt beispielhaft für einen in der Fig. 1 gezeigten Einzellichtemit ter 4 wie ein von diesem ausgehender Lichtstrahl von einer jeweiligen ersten Linse 3 oder zweiten Linse 2L, 2R beeinflußt wird. Im oberen linken Teil der Fig. 2 ist der Fall gezeigt, daß weder die erste Linse 3 noch eine zweite Linse 2L, 2R mit Druck beaufschlagt sind. Deshalb werden die von dem Einzellichtemitter 4 abgestrahlten und den zugehörigen Reflektor 1 reflektierten Lichtstrahlen durch die durch den Druck eines Fluids veränderbaren Linsen 3, 2L, 2R nicht beeinflußt und im wesentlichen als paralleles Lichtbündel abgestrahlt. Fig. 2 shows an example of a single light shown in Fig. 1 ter 4 how a light beam emanating therefrom is influenced by a respective first lens 3 or second lens 2 L, 2 R. In the upper left part of Fig. 2, the case is shown that neither the first lens 3 nor a second lens 2 L, 2 R are pressurized. Therefore, the light rays emitted by the individual light emitter 4 and the associated reflector 1 are not influenced by the lenses 3 , 2 L, 2 R which can be changed by the pressure of a fluid and are emitted essentially as a parallel light beam.
Im oberen rechten Teil der Fig. 2 ist gezeigt, daß die von dem Einzell lichtemitter 4 über den Reflektor 1 abgestrahlten parallelen Lichtstrahlen durch eine befüllte erste Linse 3 gebündelt werden. Abhängig von dem Fluiddruck än dert sich die Krümmung der Linsenoberfläche der ersten Linse 3, wodurch der Brennpunkt verschoben werden kann, d. h. die Leuchtweite variabel reguliert werden kann. Die zweiten Linsen 2L, 2R sind wiederum nicht gefüllt, wodurch diese den Strahl nicht beeinflussen.In the upper right part of FIG. 2 it is shown that the parallel light beams emitted by the single-cell light emitter 4 via the reflector 1 are bundled by a filled first lens 3 . Depending on the fluid pressure, the curvature of the lens surface of the first lens 3 changes , as a result of which the focal point can be shifted, ie the light range can be variably regulated. The second lenses 2 L, 2 R are again not filled, so that they do not affect the beam.
Im unteren Teil der Fig. 2 ist links eine mit Druck beaufschlagte zweite Linse 2L gezeigt, die links über dem Einzellichtemitter 4 angeordnet ist, und rechts eine mit Druck beaufschlagte zweite Linse 2R, die rechts über dem Einzell lichtemitter angeordnet ist. Die jeweiligen anderen beiden Linsen sind nicht ge füllt, wodurch diese den Strahlgang wiederum nicht beeinflussen. Es ist zu er kennen, daß eine gefüllte zweite Linse 2L den erzeugten Lichtstrahl nach links und eine gefüllte zweite Linse 2R den erzeugten Lichtstrahl nach rechts ablen ken bzw. aufweiten. Auf diese Weise kann eine gerichtete Seitenausleuchtung bzw. in dem Fall, daß beide zweite Linsen 2L, 2R gefüllt sind, abhängig vom Fluiddruck eine beliebige Leuchtweitenregulierung vorgenommen werden. Na türlich ist auch der Grad der Seitenausleuchtung über den Fülldruck bestimm bar.In the lower part of FIG. 2, a pressurized second lens 2 L is shown on the left, which is arranged on the left above the individual light emitter 4 , and on the right a pressurized second lens 2 R, which is arranged on the right above the individual cell emitter. The respective other two lenses are not filled, which in turn does not affect the beam path. It is to be known that a filled second lens 2 L deflects the generated light beam to the left and a filled second lens 2 R deflects or widens the generated light beam to the right. In this way, a directed side illumination or in the event that both second lenses 2 L, 2 R are filled, any headlight range adjustment can be carried out depending on the fluid pressure. Of course, the degree of side illumination can also be determined via the filling pressure.
Die Fig. 3 zeigt am Beispiel der ersten Linsen 3 den Aufbau von nach der Er findung verwendbaren durch den Druck eines Fluids veränderbaren Linsen. Das hier gezeigte Lenkungssystem für die Leuchtweitenregulierung besteht aus zwei dünnen Kunststoffplatten, die innen mit Kanälen für die Flüssigkeitssteuerung versehen sind. Die die Linsen 3 enthaltende Oberfläche kann zum Beispiel aus einem dehnbaren Silikonpolymer als Membran hergestellt werden. Hierzu wird ein dehnbares Silikonpolymer mit einer transparenten dünnen festen Polymer platte 3a verbunden, die runde Öffnungen mit dem den sphärischen Linsen ent sprechenden Durchmessern und Pitch enthält. Dadurch entsteht ein transpa rentes Membranenfeld. Durch die geschlossene Verbindung des Membranenfel des mit einer festen Polymerplatte 3b ermöglicht die gezielte Änderung des Überdrucks eine Veränderung der Brennweite des Linsenfeldes aufgrund des Unterschiedes in der Dehnbarkeit zwischen den Bereichen der runden Öffnun gen des Membranfeldes, also der Linsen 3, und den Bereichen dazwischen. Fig. 3 shows the example of the first lens 3, the structure of the inventively usable by the pressure of a fluid changeable lenses. The steering system for headlight range control shown here consists of two thin plastic plates that are provided with channels for fluid control on the inside. The surface containing the lenses 3 can be produced, for example, from a stretchable silicone polymer as a membrane. For this purpose, a stretchable silicone polymer is connected to a transparent thin solid polymer plate 3 a, which contains round openings with the diameters and pitch corresponding to the spherical lenses. This creates a transparent membrane field. Due to the closed connection of the membrane field with a solid polymer plate 3 b, the targeted change in the overpressure enables a change in the focal length of the lens field due to the difference in the extensibility between the regions of the round openings of the membrane field, that is to say the lenses 3 , and the regions in between .
Im oberen Teil der Fig. 3 ist gezeigt, wie das aus Einzellinsen 3 bestehende Feld mit einem Gleichgewichtsdruck P0 beaufschlagt wird, der keine Wölbung der Linsen 3 hervorruft. Der untere Teil der Fig. 3 zeigt eine Beaufschlagung mit einem für die Wölbung der Linsen 3 notwendigen Überdruck P. Abhängig von der Stärke des Überdrucks P kann die Wölbung der Linsen 3 des Membra nenfeldes und damit deren Brennpunkt, d. h. Leuchtweite, bestimmt werden.In the upper part of FIG. 3 it is shown how the field consisting of individual lenses 3 is subjected to an equilibrium pressure P 0 which does not cause the lenses 3 to bulge. The lower part of Fig. 3 shows an application with an overpressure P necessary for the curvature of the lenses 3. Depending on the strength of the overpressure P, the curvature of the lenses 3 of the membrane field and thus their focal point, ie the light range, can be determined.
In Bezug auf die Fig. 4 wird am Beispiel der zweiten Linsen 2L, 2R für die Leuchtweitenregulierung beschrieben, wie anstelle der in Bezug auf die Fig. 3 beschriebenen sphärischen Linsenfelder auch zylindrische Linsenfelder verwen det werden können.With reference to FIG. 4, the example of the second lens 2 L, 2 R for the headlight range adjustment is described, as instead of the spherical lens fields described with reference to FIG. 3, cylindrical lens fields can also be used.
Zur Herstellung solcher zylindrischer Linsenfelder mit Linsen 2L, 2R wird über einer transparenten, dünnen, festen, mit Kanälen L, R versehenen Polymerplatte eine nicht strukturierte dehnbare Folie direkt auf die oberen Ränder der Flüs sigkeitskanäle L, R aufgeklebt. Diese Ränder ersetzen die nichtdehnbaren Berei che der in der Fig. 3 gezeigten sphärischen Felder.To produce such cylindrical lens fields with lenses 2 L, 2 R, a non-structured stretchable film is glued directly onto the upper edges of the liquid channels L, R over a transparent, thin, solid polymer plate provided with channels L, R. These edges replace the inextensible areas of the spherical fields shown in FIG. 3.
Die Fig. 4 zeigt beispielhaft eine mit zwei Kanälen L, R versehene Polymerplat te 2b, wobei beide Kanäle L, R in der Polymerplatte 2b enden, d. h. jeweils nur ein offenes Ende aufweisen. Die Kanäle L, R sind jeweils so ausgestaltet, daß sie in Längsrichtung abwechselnd nebeneinanderliegen, d. h. in ihrer Querrichtung z. B. die Reihenfolge L, R, L, R gebildet ist. FIG. 4 shows an example provided with two channels L, R Polymerplat te 2 b, where both channels L, R in the polymer sheet b 2 ends, that each have only one open end. The channels L, R are each designed so that they lie alternately next to each other in the longitudinal direction, ie in their transverse direction z. B. the order L, R, L, R is formed.
Die Fig. 5 zeigt schematisch die Zuordnung von in der Fig. 4 gezeigten Kanä len in der mit Kanälen versehenen Polymerplatte 2b zu den Einzellichtemittern 4, wobei die Polymerplatte 2b nur als Ausschnitt gezeigt ist. Es ist zu erkennen, daß jedem Einzellichtemitter 4 zwei Kanäle L, R in der Polymerplatte 2b zuge ordnet sind. Fig. 5 diagrammatically shows the assignment of in Fig. 4 len Kanae shown in the channeled polymer sheet b 2 to the individual light emitters 4, wherein the polymer sheet b 2 is only shown as a section. It can be seen that each individual light emitter 4 is assigned two channels L, R in the polymer plate 2 b.
Als Alternative zum direkten Aufkleben der dehnbaren Folie auf die Ränder der Kanäle kann anstelle des zylindrischen Linsenfeldes ein sphärisches Linsenfeld über den Kanälen angeordnet werden, wie es ebenfalls in der Fig. 5 gezeigt ist. Die Fertigung dieses sphärischen Linsenfeldes geschieht analog zu der Ferti gung der ersten Linsen 3, wobei jedoch ensprechend der Kanäle der halbe Pitch verwendet wird, da mittels der zweiten Linsen 2L, 2R die Seitenausleuchtung bzw. Leuchtbreitenregulierung vorgenommen wird, weswegen - wie zuvor be schrieben - jeweils zwei zweite Linsen 2L, 2R vor einen Einzellichtemitter 4 an geordnet sind, d. h. eine zweite Linse für jeden über einem Einzellichtemitter 4 angeordneten Kanal L, R.As an alternative to gluing the stretchable film directly onto the edges of the channels, a spherical lens field can be arranged over the channels instead of the cylindrical lens field, as is also shown in FIG. 5. The manufacture of this spherical lens field is done analogously to the manufacture of the first lenses 3 , but with half the pitch being used according to the channels, since by means of the second lenses 2 L, 2 R the side illumination or luminous width regulation is carried out, which is why - as before wrote - two second lenses 2 L, 2 R are arranged in front of a single light emitter 4 , ie a second lens for each channel L, R arranged over a single light emitter 4 .
Die Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung, bei der im Unterschied zur zuvor erläuterten ersten Ausführungsform nach der Erfindung die zweiten Linsen 2L, 2R, die die zu der Abstrahlungsrichtung des gesamten Emitterfeldes schräg verlaufenden Strahlen noch mehr seitlich ablenken, also über die beiden unabhängigen Kanalsysteme die Funktion der Seitenbeleuch tung erfüllen, da eine unabhängige Aktivierung des linken und/oder rechten Linsensystems der zweiten Linsen 2L, 2R ermöglicht wird, durch ein festes Pris menfeld mit einem Prisma 7 mit zwei Abblendflächen pro Einzellichtemitter 4 er setzt ist, wobei sich die Prismen 7 innerhalb einer mit einer Immersionsflüssig keit befüllbaren hohlen Platte befinden, die für jedes Prisma 2 jeweils an eine Ablenkfläche anstoßende Befüllungskanäle 6 aufweist. Ein jeweiliges Prisma 7 ist so angeordnet, daß auftreffende Lichtstrahlen bei Befüllung beider Befül lungskanäle 6 aufgrund der Transmission ohne Beeinflussung durchgelassen werden, im Falle eines jeweiligen nicht gefüllten Befüllungskanals 6 jedoch die durch den Teil des Prismas 7 gehenden Strahlen, der an dem nicht befüllten Be füllungskanal 6 liegt, durch Brechung abgelenkt werden. Fig. 6 shows a second embodiment according to the invention in which, unlike the aforementioned first embodiment of the invention, the second lens 2 L, 2 R, which deflect the oblique to the direction of irradiation of the entire emitter array extending beams more laterally, so Perform the function of the side lighting via the two independent channel systems, since independent activation of the left and / or right lens system of the second lenses 2 L, 2 R is made possible by a fixed prism field with a prism 7 with two dimming areas per single light emitter 4 is set, wherein the prisms 7 are within a speed with an immersion liquid fillable hollow plate, which has for each prism 2 each abutting a deflecting filling channels 6 . A respective prism 7 is arranged in such a way that incident light rays when filling both filling channels 6 are let through due to the transmission without interference, in the case of a respective unfilled filling channel 6, however, the rays going through the part of the prism 7 , which is at the unfilled Be filling channel 6 is deflected by refraction.
In der Fig. 6 ist gezeigt, daß die Abblend- und Fernlichtfunktionen, d. h. die Leuchtweitenregulierung, die in der ersten Ausführungsform nach der Erfindung durch ein zusätzliches Feld erster Linsen 3 realisiert ist, im oberen Teil der Fig. 6 ohne Überdruck und im unteren Teil der Fig. 6 mit Überdruck befüllt sind. In Fig. 6 it is shown that the low and high beam functions, ie the headlight range control, which is realized in the first embodiment according to the invention by an additional field of first lenses 3 , in the upper part of Fig. 6 without excess pressure and in the lower part of FIG. 6 are charged with overpressure.
Die Fig. 7 zeigt analog zur Fig. 2 die Lichtlenkungsfunktion für die zweite Ausführungsform nach der Erfindung. Im oberen linken Teil ist eine ohne Über druck befüllte erste Linse 3 und befüllte Befüllungskanäle 6 gezeigt, wodurch die mittels des Einzellichtemitters 4 und des Reflektors 1 erzeugten parallelen Strahlen ohne Beeinflussung durch das Prisma 7 und die erste Linse 3 hin durchgehen. Im oberen rechten Teil wird eine Bündelung der erzeugten paralle len Strahlen durch die mit Druck beaufschlagte erste Linse 3 erreicht. FIG. 7 shows, analogously to FIG. 2, the light control function for the second embodiment according to the invention. In the upper left part, a first lens 3 filled with overpressure and filled filling channels 6 is shown, whereby the parallel beams generated by means of the individual light emitter 4 and the reflector 1 pass through without being influenced by the prism 7 and the first lens 3 . In the upper right part a bundling of the generated parallel rays is achieved by the pressurized first lens 3 .
Der untere Teil zeigt links eine Seitenauslenkung nach links und rechts eine Seitenauslenkung nach rechts durch eine jeweilige Entlehrung des linken an die linke Abblendfläche des Prismas 7 angrenzenden bzw. rechten an die rechte Ab blendfläche des Prismas 7 angrenzenden Befüllungskanals 6. Durch die Entleh rung beider Befüllungskanäle erfolgt eine definierte Strahlaufweitung.The lower part of the left shows a lateral deflection to the left and right of a lateral deflection to the right by a respective emptying of the left against the left Abblendfläche of the prism 7 or the right adjacent to the right from glare surface of the prism 7 adjoining filling duct. 6 By borrowing both filling channels, a defined beam expansion takes place.
Die Fig. 8 zeigt für ein Feld von 3 × 3 Einzellichtemittern 4 die jeweilige Zuord nung eines Prismas 7 mit zwei Befüllungskanälen 6 zu einem Einzellichtemitter 4. Weiter ist für die Leuchtweitenregulierung ein Feld aus 3 × 3 ersten Linsen 3 für die Abblend- und Fernlichtfunktion gezeigt, von denen sich jeweils eine erste Linse 3 über einem Einzellichtemitter 4 befindet. Fig. 8 shows a field of 3 x 3 individual light emitters 4, the respective voltage Assign a prism 7 with two filling channels 6 into a single light emitter 4. Furthermore, a field of 3 × 3 first lenses 3 for the low and high beam function is shown for the headlight range control, of which a first lens 3 is located above a single light emitter 4 .
Für die Abblend- und Fernlichtfunktion kann alternativ gemäß einer dritten Ausführungsform nach der Erfindung auch ein Prismenfeld mit Prismen 8 und Befüllungskanälen 9 eingesetzt werden, das pro Einzelemitter 4 genau ein Pris ma 8 zuordnet, welches um etwa 90° gegenüber den in der Fig. 4 gezeigten Prismen 7 zur Leuchtbreiten- oder Seitenausleuchtungsregulierung gedreht ist, wie es die Fig. 9 in ihrem unteren Teil zeigt. Im oberen Teil der Fig. 9 ist die Ablenkung des von einem Einzelemitter 4 ausgehenden Strahls nach unten durch ein Einzelprisma 8 für den Fall gezeigt, daß in dem an die eine Abblendflä che des Einzelprismas 8 angrenzenden Befüllungskanal 9 keine Immersionsflüs sigkeit vorhanden ist. Für den Fall einer Auffüllung des Befüllungskanals 9 mit einer Immersionsflüssigkeit wird der von dem Einzellichtemitter 4 erzeugte Lichtstrahl nicht nach unten abgelenkt. Alternativ kann diese Ausführungsform zur Leuchtweitenregulierung in zwei Stufen, beispielsweise zur Anpassung an den Beladungszustand, eingesetzt werden.For the high and low beam function of a third embodiment, a prism array with prisms 8 and filling channels may alternatively according to the invention are employed 9, per individual emitters 4 exactly one Pris ma allocates 8, by about 90 ° with respect to the in the Fig. 4 shown prisms 7 for light width or side illumination regulation is rotated, as shown in FIG. 9 in its lower part. In the upper part of FIG. 9, the deflection of the beam emanating from a single emitter 4 is shown downward through a single prism 8 for the case that no filling fluid 9 is present in the filling channel 9 adjacent to the single prism 8 of the single prism. If the filling channel 9 is filled with an immersion liquid, the light beam generated by the individual light emitter 4 is not deflected downward. Alternatively, this embodiment can be used for headlight range control in two stages, for example to adapt to the loading condition.
In Bezug auf die Fig. 10 und 11 wird eine vierte Ausführungsform nach der Erfindung beschrieben, gemäß der im Unterschied zu den zuvor beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen die Lichtlenkung durch ein Feld von n durch Aktoren verschiebbaren optischen Lichtlenkungselementen geschieht.A fourth embodiment according to the invention is described with reference to FIGS. 10 and 11, according to which, in contrast to the first to third embodiments described above, the light is guided by an array of n optical light-directing elements which can be displaced by actuators.
Optische Lichtlenkungselemente können wiederum Linsen oder von Brechung auf Transmission umschaltbare Prismen sein. Als Aktoren können piezoelektrisch, elektromagnetisch oder elektrostatisch angetriebene Aktoren Verwendung fin den.Optical light directing elements can in turn use lenses or refraction Transmission switchable prisms. Piezoelectric, electromagnetic or electrostatically driven actuators Use fin the.
Die Fig. 10 zeigt in ihrem oberen Teil eine Anordnung, bei der eine Linse 10 mit fester Krümmung oberhalb eines Einzellichtemitters 4 angeordnet ist und durch einen oder mehrere erste Aktoren 11 in z-Richtung, und zweite Aktoren 14 in x- und y-Richtung verstellt werden kann. Dabei wird die an einem Träger ring 12 befestigte Linse 10 gegenüber einer parallel zu dem Feld von Einzel lichtemittern 4 angeordneten Trägerplatte 13 in x- und y-Richtung von den Ak toren 14 bewegt, während die Trägerplatte 13 durch die ersten Aktoren 11 in z- Richtung bewegt wird. Denkbar ist auch die Verwendung von Linsen, deren Brennweite durch beispielsweise Druck- oder Zugspannung, gegebenenfalls mit tels zusätzlicher Aktoren, veränderbar ist. Fig. 10 shows in its upper part, an arrangement is arranged in which a lens 10 with a fixed curvature above a single light emitter 4 and through one or more first actuators 11 in z-direction and second actuators 14 in x- and y-direction can be adjusted. The lens 10 attached to a carrier ring 12 is moved in relation to a carrier plate 13 arranged parallel to the field of individual light emitters 4 in the x and y directions by the actuators 14 , while the carrier plate 13 is moved by the first actuators 11 in z. Direction is moved. It is also conceivable to use lenses whose focal length can be changed by, for example, compressive or tensile stress, if necessary using additional actuators.
Hier werden für die Abblend- bzw. Fernlichtfunktion die Mikrolinsen 10 mit fe ster Krümmung in Richtung der optischen Achse des austretenden Lichtbündels des Einzelemitters verschoben, also entlang der z-Achse. Für die Kurvenlicht funktion bzw. die Seitenausleuchtung wird die Linse 10 horizontal in die ge wünschte Richtung (x-Achse) verschoben. Für eine zusätzlich zur Abblend- bzw. Fernlichtfunktion vorhandene Leuchtweitenregulierung z. B. zur Anpassung ei nes Fahrzeugs an unterschiedliche Beladungszustände wird die Linse in vertika ler Richtung (y-Achse) verschoben. Alternativ dazu können beide Funktionen auch dadurch erreicht werden, daß für eine Linse 10 Aktoren 11 für die z-Ver schiebung vorhanden sind, die unterschiedlich stark angesteuert werden. Da durch ergibt sich eine Verkippung der Linse 10, die ebenfalls als Kurvenlicht bzw. zur Leuchtweitenregulierung verwendet werden kann. Diese Verkippung kann auch mit einer Verschiebung in x-Richtung bzw. y-Richtung kombiniert werden, um so dem Effekt der jeweiligen seitlichen Ablenkung noch zu verstär ken.Here, the microlenses 10 are shifted with fe ster curvature in the direction of the optical axis of the emerging light beam of the single emitter for the dipped or high beam function, that is, along the z-axis. For the cornering light function or the side illumination, the lens 10 is moved horizontally in the desired direction (x-axis). For an existing headlight range control in addition to the low beam or high beam function, e.g. B. to adapt egg nes vehicle to different loading conditions, the lens is moved in the vertical direction (y-axis). As an alternative to this, both functions can also be achieved in that 10 actuators 11 for the z displacement are provided for a lens and are actuated to different extents. Since there is a tilting of the lens 10 , which can also be used as a cornering light or for headlight range control. This tilting can also be combined with a displacement in the x-direction or y-direction, so as to intensify the effect of the respective lateral deflection.
Vorteilhaft können die optischen Elemente unabhängig voneinander verschoben werden, wobei die Verschiebbarkeit entlang nur der y-, z- oder x-Achse oder in allen drei Raumrichtungen gegeben sein. The optical elements can advantageously be shifted independently of one another are, the displaceability along only the y, z or x axis or in be given in all three spatial directions.
Die Fig. 11 zeigt eine Aufsicht auf einem Teil der in Fig. 10 gezeigten vierten Ausführungsform nach der Erfindung, in der die beiden Aktoren 14 für die x- und y-Richtung mit einem Versatz von 90° zueinander dargestellt sind. Entspre chend den Aktoren 14 gegenüberliegend sind zwei federnde Elemente 15 ange ordnet. FIG. 11 shows a plan view of part of the fourth embodiment according to the invention shown in FIG. 10, in which the two actuators 14 for the x and y directions are shown with an offset of 90 ° to one another. Accordingly, the actuators 14 opposite two resilient elements 15 are arranged.
Neben einer Verstellung des optischen Lichtlenkungselementes durch Aktoren ist es auch möglich, den Einzellichtemitter durch mindestens einen Aktor relativ zum optischen Lichtlenkungselement zu verstellen. Als Lichtlenkungselemente können die zuvor in den Ausführungsformen beschriebenen Lichtlenkungsele mente verwendet werden. Ebenso kann ein Lichtlenkungselement auch eine vor zugsweise mikrooptische Linse fester oder variabler Brennweite sein. Die Ver stellbarkeit des Einzellichtemitters ist vorzugsweise entlang der optischen Achse und/oder entlang einer oder beiden Richtungen senkrecht hierzu. Der Einzell lichtemitter selbst oder eine den oder mehrere Einzellichtemitter aufweisende Anordnung, die beispielsweise auch den oder die Reflektoren umfassen kann, ist hierzu verstellbar. Zur gleichzeitigen Verstellung mehrerer Lichtlenkungsele mente oder/und Einzellichtemitter können diese mechanisch gekoppelt sein.In addition to an adjustment of the optical light control element by actuators it is also possible to make the individual light emitter relative by at least one actuator to adjust the optical light control element. As light control elements can the light guide elements described above in the embodiments elements can be used. Likewise, a light control element can also be a front preferably micro or fixed focal length. The Ver The adjustability of the individual light emitter is preferably along the optical axis and / or along one or both directions perpendicular to it. The single cell light emitter itself or one or more individual light emitters Arrangement, which can also include the reflector or reflectors, for example adjustable for this. For the simultaneous adjustment of several light control elements elements or / and individual light emitters, these can be mechanically coupled.
Alle vier beschriebenen Ausführungsformen können zur Erzielung einer Kombi nation gewünschter Funktionen miteinander kombiniert werden.All four described embodiments can be used to achieve a combination nation of desired functions can be combined.
Als Einzelemitter können zum Beispiel LEDs, niedermolekulare oder polymere OLEDs, VCSELs verwendet werden, wobei als optische Elemente Mikrolinsen oder Mikroprismen Verwendung finden.LEDs, low molecular weight or polymer can be used as single emitters OLEDs, VCSELs are used, microlenses being used as optical elements or microprisms are used.
Natürlich sind auch andere optische Elemente mit entsprechenden Eigenschaf ten einsetzbar, beispielsweise ist ein Ersatz der refraktiven Elemente durch dif fraktive Elemente, wie Gitter, denkbar.Of course, there are also other optical elements with corresponding properties ten usable, for example a replacement of the refractive elements by dif fractive elements such as grids are conceivable.
Erfindungsgemäß ist somit für einen Scheinwerfer ein Feld aus n optischen Lichtlenkungselementen für die Leuchtweitenregulierung bzw. Abblend- und Fernlichtfunktion, ein Feld aus 2n optischen Lichtlenkungselementen zur Leuchtbreiten- und/oder Seitenausleuchtungsregulierung oder ein Feld aus n durch Aktoren verschiebbaren optischen. Elementen zur gleichzeitigen Erfüllung beider Funktionen bei einem Feld von n Einzellichtemittern vorgesehen, wobei die optischen Lichtlenkungselemente in den ersten beiden Fällen aus durch Druck eines Fluids veränderbaren Linsen oder durch ein Fluid von Brechung auf Transmission schaltbaren Prismen (ein Prisma mit m Abblendflächen ent spricht m Lichtlenkungselementen) und im dritten Fall aus durch Aktoren ver schiebbaren optischen Elementen mit festen Eigenschaften bestehen.According to the invention, a field of n optical elements is therefore for a headlight Light control elements for headlight range control or dimming and High beam function, a field of 2n optical light control elements for Luminous width and / or side lighting regulation or a field of n optical shiftable by actuators. Elements for simultaneous fulfillment both functions are provided in a field of n individual light emitters, where the optical light directing elements in the first two cases Pressure of a fluid changeable lens or by a fluid of refraction prisms switchable on transmission (a prism with m anti-glare speaks m light control elements) and in the third case by actuators sliding optical elements with fixed properties.
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