DE102004005932B4

DE102004005932B4 - Fahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102004005932B4
Application number: DE102004005932A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Shizuoka Ishida; Masashi Shizuoka Tatsukawa
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2024-02-07
Also published as: FR2853393A1; JP2004241262A; US20070258259A1; US7631997B2; US20040184280A1; JP4047185B2; DE102004005932A1; US7255467B2; FR2853393B1

Abstract

Fahrzeugscheinwerfer (400) zum Aussenden von Licht in Vorwärtsrichtung eines Kraftfahrzeuges, wobei vorgesehen sind:
eine Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104), deren Hauptstrahlrichtung senkrecht zur Vorwärtsrichtung zeigt;
ein Reflektor (102), dessen optisches Zentrum auf der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) liegt, und der von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung erzeugtes Licht nach vorne reflektieren kann; und
ein Lichtdurchlassteil (108), das aus einem Material besteht, welches das Licht durchlässt, das von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) ausgesandt wird, und so ausgebildet ist, dass das Lichtdurchlassteil (108) die Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) abdeckt,
wobei das Lichtdurchlassteil (108) in seinem vorderen Abschnitt einen Teil des von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung erzeugten Lichtes in Vorwärtsrichtung ablenkt, und in seinem hinteren Abschnitt einen anderen Teil des von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) erzeugten Lichtes zu dem Reflektor (102) hindurchlässt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung einen Fahrzeugscheinwerfer zum Aussenden von Licht in Vorwärtsrichtung eines Kraftfahrzeuges.
Es ist bereits ein LED-Modul (Modul mit einer lichtemittierenden Diode) bekannt, das den Wirkungsgrad der Nutzung des Lichtes verbessert, unter Verwendung eines reflektierenden Spiegels, wie dies beispielsweise in der Veröffentlichung einer offengelegten japanischen Patentanmeldung JP 2002-94 129 A beschrieben wird. Bei diesem LED-Modul wird von einer Lichtaussendevorrichtung ausgesandtes Licht durch einen konkaven Spiegel reflektiert, der auf einer rückwärtigen Oberfläche aus Formharz vorgesehen ist.
Ein Fahrzeugscheinwerfer, der beispielsweise als üblicher Scheinwerfer, Nebelleuchte oder Abbiegeleuchte für Kraftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge, Motorräder und dergleichen ausgebildet ist, sollte aus Sicherheitsgründen ein Lichtverteilungsmuster mit hoher Genauigkeit erzeugen. Daher ist es erforderlich, das von der Lichtaussendevorrichtung ausgesandte Licht mit hoher Genauigkeit zu steuern. Wenn keine ausreichende Berücksichtigung des zu erzeugenden Lichtverteilungsmusters erfolgt, wird in einigen Fällen die effiziente Nutzung des Lichtes schwierig.
Die WO 01/73 860 A2 beschreibt eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer LED-Lichtaussendevorrichtung, einem Reflektor und einem Lichtdurchlassteil. Die US 4 698 730 A offenbart eine Diode mit einer LED, einer Harzlinse und einer transparenten Kappe. Die DE 102 03 388 A1 beschreibt eine Fahrzeuglampe, die eine Leuchtdiode verwendet, und einen Reflektor und ein Lichtdurchlassteil aufweist.
Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Fahrzeugscheinwerfers und eines Lichtaussendemoduls, welche die voranstehend geschilderten Schwierigkeiten überwinden können, die im Stand der Technik auftreten. Diese und weitere Ziele können durch die Kombinationen erzielt werden, die in den unabhängigen Patentanspruch angegeben sind. In den abhängigen Patentansprüchen sind weitere vorteilhafte und beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angegeben.
Die oben genannte Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Fahrzeugscheinwerfer zum Aussenden von Licht in Vorwärtsrichtung eines Kraftfahrzeuges auf: eine Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung; einen Reflektor, dessen optisches Zentrum auf der Halbleiterlichtaussendevorrichtung liegt, und der von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung erzeugtes Licht in Vorwärtsrichtung reflektieren kann; und ein Lichtdurchlassteil, das aus Material besteht, welches das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung ausgesandte Licht durchlässt, und so ausgebildet ist, dass das Lichtdurchlassteil die Halbleiterlichtaussendevorrichtung abdeckt, wobei das Lichtdurchlassteil einen Teil des von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung erzeugten Lichtes in Vorwärtsrichtung ablenkt, und einen anderen Teil des von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung erzeugten Lichtes zum Reflektor hin durchlässt.
Der Reflektor kann so ausgebildet sein, dass er das Lichtdurchlassteil von der Rückseite der Halbleiterlichtaussendevorrichtung abdeckt, und das Lichtdurchlassteil kann aufweisen: ein hinteres Dichtungsteil, das die Form einer Viertelkugel aufweist, deren Zentrum um die Halbleiterlichtaussendevorrichtung angeordnet ist, wobei das hintere Dichtungsteil die Halbleiterlichtaussendevorrichtung von hinten aus abdichtet; und ein vorderes Dichtungsteil, welches eine Form aufweist, bei welcher ein Krümmungsradius einer Oberfläche im Querschnitt parallel zur Richtung der Lichtaussendung durch den Fahrzeugscheinwerfer kleiner ist als der Krümmungsradius einer Oberfläche der Viertelkugel, wobei das vordere Dichtungsteil einstückig mit dem hinteren Dichtungsteil ausgebildet ist, um die Halbleiterlichtaussendevorrichtung von deren Vorderseite aus abzudichten.
Der Fahrzeugscheinwerfer kann weiterhin eine Linse aufweisen, die das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung erzeugte Licht in Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeuges richten kann, wobei der Reflektor das reflektierte Licht auf die Linse einfallen lässt, und das Lichtdurchlassteil einen Teil des von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung erzeugten Lichtes in Vorwärtsrichtung ablenkt, damit dieser Teil des Lichtes auf die Linse einfällt.
Der Fahrzeugscheinwerfer kann weiterhin ein Lichtsperrteil aufweisen, das zwischen dem Halbleiterlichtaussendeteil und der Linse angeordnet ist, und einen Teil des von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung erzeugten Lichtes blockieren kann, wobei der Reflektor das reflektierte Licht in der Nähe eines Randes des Lichtsperrteils sammelt, die Linse zumindest einen Teil einer Abschneidelinie ausbildet, zum Festlegen einer Grenze zwischen einem hellen Bereich und einem dunklen Bereich in einem Lichtverteilungsmuster des Fahrzeugscheinwerfers, auf Grundlage der Form des Randes des Lichtsperrteils, und das Lichtdurchlassteil in Vorwärtsrichtung einen Teil des von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung erzeugten Lichtes ablenkt, damit der Teil des Lichtes in der Nähe des Randes des Lichtsperrteils hindurchgeht.
Der Reflektor kann das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung erzeugte Licht im wesentlichen in Horizontalrichtung reflektieren, und das Lichtdurchlassteil kann einen Teil des Lichtes, das in Vorwärtsrichtung von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung erzeugt wird, im wesentlichen zur Horizontalrichtung ablenken.
Die voranstehende Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung auch eine Unterkombination der voranstehend geschilderten Merkmale darstellen. Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.
So kann beispielsweise ein Fahrzeugscheinwerfer, bei welchem die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, als üblicher Scheinwerfer ausgebildet sein, als Nebelleuchte, oder als Abbiegeleuchte, für Kraftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge, Motorräder und dergleichen.
In den Figuren zeigt:
1 ein Beispiel für den Aufbau eines Fahrzeugscheinwerfers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Beispiel für den Aufbau einer Lichtquelleneinheit;
3 einen Vertikalquerschnitt B-B einer Lichtquelle;
4 einen Horizontalquerschnitt A-A der Lichtquelle;
5 eine Darstellung eines Beispiels für ein Lichtverteilungsmuster;
6 einen Vertikalquerschnitt eines weiteren Beispiels für eine Lichtquelle;
7 einen Vertikalquerschnitt eines weiteren Beispiels für eine Lichtquelle;
8 einen Vertikalquerschnitt eines weiteren Beispiels für eine Lichtquelle;
9 einen Vertikalquerschnitt eines weiteren Beispiels für eine Lichtquelle;
10 ein weiteres Beispiel für den Aufbau der Lichtquelleneinheit;
11 ein weiteres Beispiel für den Aufbau der Lichtquelleneinheit.
Die Erfindung wird nunmehr auf Grundlage der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, wobei nicht der Umfang der vorliegenden Erfindung begrenzt werden soll, sondern die Erfindung erläutert werden soll. Es sind nicht sämtliche Merkmale und deren Kombinationen, die bezüglich der Ausführungsformen beschrieben werden, unbedingt für die Erfindung erforderlich.
1 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines Fahrzeugscheinwerfers 400 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dem Fahrzeugscheinwerfer 400 gemäß diesem Beispiel wird angestrebt, das von einer Lichtquelle erzeugte Licht mit hohem Wirkungsgrad zu nutzen. Der Fahrzeugscheinwerfer 400 ist ein Fahrzeugscheinwerfer zum Aussenden von Abblendlicht, und in ihm sind mehrere Lichtquelleneinheiten 100 aufgenommen, die im wesentlichen entlang einer Horizontallinie angeordnet sind, wobei eine Leuchtenkammer durch eine transparente Abdeckung 402 und einen Leuchtenkörper 404 gebildet wird.
Die Lichtquelleneinheiten 100 weisen den gleichen oder einen ähnlichen Aufbau auf, und sind so in der Leuchtenkammer aufgenommen, dass ihre optischen Achsen in einem Winkel nach unten von etwa 0,3 bis 0,6 Grad in bezug auf die Längsrichtung eines Kraftfahrzeuges verlaufen, wenn der Fahrzeugscheinwerfer 400 an der Karosserie des Fahrzeuges befestigt ist.
Der Fahrzeugscheinwerfer 400 sendet Licht in Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeuges aus, auf Grundlage des Lichtes, das von diesen Lichtquelleneinheiten 100 ausgesandt wird, um so ein vorbestimmtes Lichtverteilungsmuster auszubilden. Der Fahrzeugscheinwerfer 400 kann mehrere Lichtquelleneinheiten 100 aufweisen, die jeweils unterschiedliche Lichtverteilungseigenschaften haben. Alternativ kann der Fahrzeugscheinwerfer 400 eine einzelne Lichtquelleneinheit 100 aufweisen, um ein Lichtverteilungsmuster auf Grundlage des Lichtes zu erzeugen, das von dieser einzelnen Lichtquelleneinheit 100 ausgesandt wird.
2 zeigt ein Beispiel für den Aufbau der Lichtquelleneinheit 100. Die Lichtquelleneinheit 100 bei diesem Beispiel ist eine Lichtquelleneinheit des Projektortyps, welche Licht aussendet, das reflektiert und an einem Ort in der Nähe der optischen Achse gesammelt wird, in Vorwärtsrichtung über eine Linse. Die Lichtquelleneinheit 100 weist eine Lichtquelle 114 auf, einen Reflektor 102, ein Lichtsperrteil 112 und eine Linse 110.
Die Lichtquelle 114 ist ein Beispiel für ein Lichtaussendemodul, welche das in dem Fahrzeugscheinwerfer 400 (vgl. 1) eingesetzte Licht erzeugt. Bei diesem Beispiel ist die Lichtquelle 114 ein LED-Modul, welches weißes Licht erzeugt, und umfasst eine Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104, ein Substrat 106, und ein Lichtdurchlassteil 108.
Bei diesem Beispiel ist die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 eine Vorrichtung mit einer lichtemittierenden Diode (LED), die blaues Licht erzeugt, und das blaue Licht auf Phosphore (nicht gezeigt) auffallen lässt, die zwischen der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 und dem Lichtdurchlassteil 108 vorgesehen sind, wodurch die Phosphore zur Erzeugung von gelbem Licht veranlasst werden, also der Komplementärfarbe zu blau. Auf diese Weise erzeugt die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 weißes Licht.
Bei einem alternativen Beispiel kann die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 die Phosphore zur Erzeugung von weißem Licht veranlassen, durch Bestrahlung der Phosphore mit ultraviolettem Licht. Auf diese Weise kann die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 auch weißes Licht erzeugen.
Das Substrat 106 ist ein plattenförmiges Bauteil, welches die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 festlegt, die sich auf seiner oberen Oberfläche befindet. Das Lichtdurchlassteil 108 ist ein Formteil, das aus einem Material besteht, welches weißes Licht durchlassen kann, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugt wird, und so ausgebildet ist, dass es die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 abdeckt. Das Lichtdurchlassteil 108 ist dazu vorgesehen, die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 von oberhalb so abzudichten, dass das Lichtdurchlassteil gegenüberliegend dem Substrat 106 angeordnet ist, wobei die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 sandwichartig dazwischen eingeschlossen ist.
Bei diesem Beispiel weist das Lichtdurchlassteil 108 eine Form auf, bei welchem ein Teil, das nahe an der Vorderseite des Kraftfahrzeuges angeordnet werden soll, ebener ist als ein Teil, das nahe an der Rückseite des Kraftfahrzeuges angeordnet werden soll. Infolge dieser Form kann das Lichtdurchlassteil 108 im wesentlichen das gesamte Licht in Vorwärtsrichtung ablenken, das nach oben in Vorwärtsrichtung durch die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugt wird, so dass dieses Licht auf die Linse 110 auftrifft. In diesem Fall kann das Lichtdurchlassteil 108 zumindest einen Teil des in Vorwärtsrichtung von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 ausgesandten Lichtes ablenken, in Richtung zur Vorderseite des Kraftfahrzeuges hin, also im wesentlichen in Horizontalrichtung.
Das Lichtdurchlassteil 108 lässt im wesentlichen das gesamte Licht, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 nach oben in Rückwärtsrichtung erzeugt wird, zum Reflektor 102 durch, beispielsweise dadurch, dass es das Licht geradlinig durchlässt. Daher kann das Lichtdurchlassteil 108 zumindest den Hauptanteil des Lichtes, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugt wird, auf die Linse 110 oder den Reflektor 102 mit geeignetem Einfallswinkel auffallen lassen.
Der Reflektor 102 ist ein kombinierter elliptischer, reflektierender Spiegel, der so vorgesehen ist, dass er sich über der Lichtquelle 114 von hinten bis zu einer Position oberhalb und vor der Lichtquelle 114 erstreckt, und ist so ausgebildet, dass er annähernd die Lichtquelle von hinten, von oben und von den Seiten der Lichtquelle 114 aus umgibt. Auf diese Weise reflektiert der Reflektor 102 annähernd das gesamte von Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 ausgesandte Licht in Vorwärtsrichtung zum Reflektor 102 hin, so dass das reflektierte Licht auf die Linse 110 einfällt. Der Reflektor 102 kann so ausgebildet sein, dass er das Lichtdurchlassteil 108 von der Rückseite der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 abdeckt.
Zumindest ein Teil des Reflektors 102 weist Brennpunkte F1 und F2 einer elliptischen Oberfläche in der Horizontalebene auf, die im wesentlichen die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 enthält. Bei diesem Beispiel weist dieser Teil des Reflektors 102 den Brennpunkt F1 auf der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 auf, und den Brennpunkt F2 in der Nähe des Vorderrandes des Lichtsperrteils 112. Der Reflektor 102 sammelt daher das reflektierte Licht an einem Ort in der Nähe des Vorderrandes des Lichtsperrteils 112. Es wird darauf hingewiesen, dass die Brennpunkte F1 und F2 ein Beispiel für ein optisches Zentrum sind, das ein Brennpunkt ist, ein Bezugspunkt bei der optischen Konstruktion, oder dergleichen. Weiterhin kann in Abhängigkeit von der Genauigkeit, die zur Ausbildung einer Abschneidelinie erforderlich ist, dieses Teil des Reflektors 102 den Brennpunkt F1 in einem vorbestimmten Bereich auf der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 aufweisen, welcher der erforderlichen Genauigkeit entspricht.
Das Lichtsperrteil 112 in ein plattenförmiges Bauteil, das zwischen der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 und der Linse 110 in der Horizontalebene vorgesehen ist, welche im wesentlichen die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 enthält und sperrt einen Teil des Lichtes, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugt wird, an seinem Vorderrand ab. Bei diesem Beispiel ist die obere Oberfläche des Lichtsperrteils 112 als reflektierender Spiegel ausgebildet. In diesem Fall sperrt das Lichtsperrteil 112 das auf es einfallende Licht dadurch, dass es dieses reflektiert. Das Lichtsperrteil 112 kann zulassen, dass das reflektierte Licht auf die Linse 110 einfällt. Hierdurch wird ermöglicht, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugte Licht mit hohem Wirkungsgrad zu nutzen.
Die Linse 110 ist eine aus Harz bestehende Linse, beispielsweise aus Polyethersulfon (PES), und bildet zumindest einen Teil des Lichtverteilungsmusters des Fahrzeugscheinwerfers 400 dadurch aus, dass sie das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugte Licht in Vorwärtsrichtung des Fahrzeuges schickt. Bei diesem Beispiel weist die Linse 110 ihren Brennpunkt in der Nähe des Vorderrandes des Lichtsperrteils 112 auf, und richtet das Licht, das im wesentlichen in der Nähe des Vorderrandes des Lichtsperrteils 112 durch den Reflektor 102 gesammelt wurde, in Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeuges, als im wesentlichen kollimiertes Licht. Auf diese Weise bildet die Linse 110 zumindest einen Teil einer Abschneidelinie aus, welche eine Grenze zwischen einem hellen Bereich und einem dunklen Bereich in dem Lichtverteilungsmuster festlegt, auf Grundlage der Form des Vorderrandes des Lichtsperrteils 112.
Es wird hierbei ein Fall betrachtet, bei dem ein Teil des von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugten Lichtes zwischen dem Reflektor 102 und der Linse 110 hindurchgeht. In diesem Fall fällt das Licht weder auf den Reflektor 102 noch auf die Linse 110 ein. Daher bringt dieses Licht keinen Beitrag zur Lichtverteilung infolge der Lichtquelleneinheit 100. Das Licht wird daher nicht effizient genutzt.
Beim vorliegenden Beispiel trifft jedoch zumindest der Hauptanteil des Lichtes, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugt wird, auf den Reflektor 102 oder die Linse 110 mit einem geeigneten Einfallswinkel auf. Daher kann das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugte Licht mit hohem Wirkungsgrad genutzt werden.
Weiterhin kann, wenn beispielsweise die Richtung des von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugten Lichtes unter Verwendung einer Form gesteuert wurde, eine ausreichende Genauigkeit nicht erzielt werden, wenn die Richtung des Lichtes ungeeignet war, das durch die Form hindurchgegangen ist. Daher konnte dieses Licht nicht zur Ausbildung des Lichtverteilungsmusters des Fahrzeugscheinwerfers eingesetzt werden. Beim vorliegenden Beispiel werden jedoch das Lichtdurchlassteil 108, das Lichtsperrteil 112, und die Linse 110 geeignet in bezug auf die Position der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 geformt, um das Lichtverteilungsmuster auszubilden. Daher wird bei diesem Beispiel ermöglicht, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugte Licht mit hohem Wirkungsgrad zu nutzen, so dass ein geeignetes Lichtverteilungsmuster erzeugt wird.
Die 3 und 4 zeigen Einzelheiten des Aufbaus der Lichtquelle 114. 3 ist ein Vertikalquerschnitt BB der Lichtquelle 114, während 4 ein entsprechender Horizontalquerschnitt AA ist.
In diesem Beispiel weist das Lichtdurchlassteil 108 ein hinteres Dichtungsteil 202 und ein vorderes Dichtungsteil 204 auf, welche zwei Teilen des Lichtdurchlassteils 108 entsprechen. Das hintere Dichtungsteil 202 weist eine Form wie eine Viertelkugel auf, deren Zentrum um die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 herum angeordnet ist, und dichtet die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 von hinten aus ab. Das hintere Dichtungsteil 202 lässt daher das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugte Licht nach oben in Richtung nach hinten durchgehen, im wesentlichen geradlinig.
Das vordere Dichtungsteil 204 weist eine ebenere Form auf als das hintere Dichtungsteil 202. Das vordere Dichtungsteil 204 ist einstückig mit dem hinteren Dichtungsteil 202 ausgebildet, wodurch die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 von ihrer Vorderseite aus abgedichtet wird. Das vordere Dichtungsteil 204 lenkt daher das in Vorwärtsrichtung nach oben von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugte Licht ab. Das vordere Dichtungsteils 204 weist eine Form auf, bei welcher ein Krümmungsradius einer Oberfläche im Querschnitt parallel zu jener Richtung, in welcher der Fahrzeugscheinwerfer 400 (vgl. 4) Licht aussendet, kleiner ist als der Krümmungsradius des Bauteils, das wie eine Viertelkugel ausgebildet ist, und beispielsweise als das hintere Dichtungsteil 202 dient. Bei diesem Beispiel wird ermöglicht, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugte Licht mit hohem Wirkungsgrad in der Lichtquelleneinheit 100 (vgl. 2) zu nutzen.
5 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Lichtverteilungsmuster 502, das von der Lichtquelleneinheit 100 erzeugt wird. Das Lichtverteilungsmuster 102 ist ein Abblendlicht-Lichtverteilungsmuster, das auf einer gedachten, vertikalen Leinwand erzeugt wird, die an einem Ort 25 Meter von der Lichtquelleneinheit 100 angeordnet ist.
Der Reflektor 102 bildet eine Grenze zwischen einem hellen Bereich und einem dunklen Bereich auf Grundlage der Form des Vorderrandes des Lichtsperrteils 112 aus, durch Fokussieren des Lichtes am Brennpunkt F2 in der Nähe des Vorderrandes des Lichtsperrteils 112. Die Linse 110 schickt dann das in der Nähe des Vorderrandes des Lichtsperrteils 112 fokussierte Licht nach vorne, um so eine horizontale Abschneidelinie 504 und eine diagonale Abschneidelinie 506 auszubilden, welche die Grenze zwischen hellen und dunklen Bereichen im Lichtverteilungsmuster 502 festlegen, auf Grundlage der Grenze zwischen den hellen und dunklen Bereichen, die in der Nähe des Vorderrandes des Lichtsperrteils 112 vorhanden ist.
Der Vorderrand des Lichtsperrteils 112 kann so geformt sein, dass beide Enden nach unten gedreht sind, gesehen von der Vorderseite aus, beispielsweise entsprechend der horizontalen Abschneidelinie 504 und der diagonalen Abschneidelinie 506. Weiterhin kann die Linse 110 das zu einer Position weg vom Brennpunkt F2 durch den Reflektor 102 reflektierte Licht auf einen Bereich mit Ausnahme der horizontalen Abschneidelinie 504 und der diagonalen Abschneidelinie 506 in dem Lichtverteilungsmuster 502 beispielsweise als diffuses Licht richten.
Bei diesem Beispiel lenkt das Lichtdurchlassteil 108 einen Teil des von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugten Lichtes nach vorne ab, so dass dieser Teil des Lichtes in der Nähe der Position des Brennpunktes der Linse 110 durchgeht, damit dieser Teil des Lichtes direkt auf die Linse 110 einfällt. In diesem Fall richtet die Linse 110 dieses einfallende Licht zu einem Bereich 508 direkt unterhalb eines Schnittpunktes der horizontalen Abschneidelinie 504 und der diagonalen Abschneidelinie 506, wobei der Bereich 508 der zentrale Bereich des Lichtverteilungsmusters 506 ist. Daher erzeugt die Lichtquelleneinheit 100 deutlich die horizontale Abschneidelinie 504 und die diagonale Abschneidelinie 506 in dem Zentralbereich (der sogenannten „heißen Zone”) des Lichtverteilungsmusters 502. Daher wird bei diesem Beispiel ermöglicht, wirksam das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugte Licht zu nutzen, damit ein geeignetes Lichtverteilungsmuster 502 ausgebildet wird.
6 ist eine Vertikalquerschnittsansicht eines anderen Beispiels für eine Lichtquelle 114. Bei diesem Beispiel ist die vordere Oberfläche des vorderen Dichtungsteils 204 wie eine Fresnel-Linse ausgebildet. In diesem Fall können die Abmessungen des vorderen Dichtungsteils 204 verringert werden, verglichen mit jenen des vorderen Dichtungsteils 204, das unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde, und mit gestrichelten Linien in 6 dargestellt ist. Weiterhin können in diesem Fall die Abmessungen der Lichtquelle 114 verkleinert werden. Abgesehen von den voranstehend geschilderten Ausnahmen, weisen die in 6 dargestellten Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in 3 gleiche oder ähnliche Funktionen auf wie die Bauteile in 3, und daher wird auf ihre erneute Beschreibung verzichtet.
7 zeigt einen Vertikalquerschnitt bei einem weiteren Beispiel für eine Lichtquelle 114. Bei diesem Beispiel weist das vordere Dichtungsteil 204 ein erstes Teil 604 und ein zweites Teil 606 auf. Das erste Teil 604 ist einstückig mit dem hinteren Dichtungsteil 202 ausgebildet, besteht aus dem selben Material wie das hintere Dichtungsteil 202, und dichtet die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 von deren Vorderseite aus ab. Das zweite Teil 606 besteht aus einem Material, dessen Brechungsindex größer ist als jener des ersten Teils 604, und umgibt das erste Teil 604 von der Vorderseite des ersten Teils 604 ab. Das zweite Teil 606 lenkt daher Licht in Vorwärtsrichtung ab, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 über das erste Teil 604 aus einfällt.
Bei diesem Beispiel besteht ein Teil des vorderen Dichtungsteils 204 aus einem Material, dessen Brechungsindex größer ist als jener des Dichtungsteils 102. In diesem Fall kann die Oberfläche des vorderen Dichtungsteils 204 so ausgeformt sein, dass ihr Krümmungsradius größer ist als jener des vorderen Dichtungsteils 204, das unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde. Auch bei diesem Beispiel können daher die Abmessungen des vorderen Dichtungsteils 204 verkleinert werden.
Abgesehen von den voranstehend geschilderten Unterschieden weisen die in 7 dargestellten Bauteile mit den selben Bezugszeichen wie in 3 die gleichen oder ähnliche Funktionen wie die Bauteile in 3 auf, und daher wird auf ihre erneute Beschreibung verzichtet. Bei einem anderen Beispiel kann das vordere Dichtungsteil 204 vollständig aus einem Material bestehen, dessen Brechungsindex größer ist als jener des hinteren Dichtungsteils 202.
8 zeigt einen Vertikalquerschnitt eines weiteren Beispiels für eine Lichtquelle 114. Bei diesem Beispiel weist das Lichtdurchlassteil 108 zusätzlich ein Ablenkteil 602 auf. Weiterhin sind das hintere Dichtungsteil 202 und das vordere Dichtungsteil 204 einstückig oder vereinigt miteinander ausgebildet, so dass sie annähernd halbkugelförmig sind. In diesem Fall kann das vordere Dichtungsteil 204 annähernd die Form einer Viertelkugel aufweisen.
Das Ablenkteil 602 besteht aus einem Material, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugtes Licht durchlassen kann, beispielsweise aus dem selben Material wie jenem des vorderen Dichtungsteils 204, und ist so ausgebildet, dass es die Vorderseite des vorderen Dichtungsteils 204 abdeckt. Weiterhin ist der Krümmungsradius der vorderen Oberfläche des Ablenkteils 602 kleiner als jener der vorderen Oberfläche des vorderen Dichtungsteils 204. Das Ablenkteil 602 lenkt daher Licht in Vorwärtsrichtung ab, das über das vordere Dichtungsteil 204 von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 aus einfällt. Auch in diesem Fall wird ermöglicht, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugte Licht mit hohem Wirkungsgrad in der Lichtquelleneinheit (vgl. 2) zu nutzen. Weiterhin kann bei diesem Beispiel die Lichtquelle 114 einfach dadurch ausgebildet werden, dass das Ablenkteil 602 zu einem Allzweck-LED-Modul hinzugefügt wird, das beispielsweise halbkugelförmig ist.
Das Ablenkteil 602 kann aus einem Material bestehen, dessen Brechungsindex größer ist als jener des vorderen Dichtungsteils 204. In diesem Fall können die Abmessungen des Ablenkteils 602 verkleinert werden. Weiterhin kann das Ablenkteil 602 so angeordnet sein, dass es getrennt von dem vorderen Dichtungsteil 204 angeordnet ist oder an seiner hinteren Oberfläche mit der vorderen Oberfläche des vorderen Dichtungsteils 204 in Berührung steht. Abgesehen von den voranstehend geschilderten Unterschieden, weisen die in 8 gezeigten Bauteile mit den selben Bezugszeichen wie in 3 die gleichen oder ähnliche Funktionen auf wie die Bauteile in 3, und daher wird auf deren erneute Beschreibung verzichtet.
9 zeigt einen Vertikalquerschnitt eines weiteren Beispiels für eine Lichtquelle 114. Bei diesem Beispiel ist das Ablenkteil 602 so ausgebildet, dass es die oberen Oberflächen und die seitlichen Oberflächen der hinteren und vorderen Dichtungsteile 202 bzw. 204 abdeckt. Ein Teil des Ablenkteils 602, das nahe an der Hinterseite des Kraftfahrzeuges angeordnet werden soll, kann eine Form in Form einer Kugelschale aufweisen, deren Dicke im wesentlichen konstant ist. Ein Teil des Ablenkteils 602, das nahe an der Vorderseite des Kraftfahrzeuges angeordnet werden soll, kann eine Form aufweisen, bei welcher die Dicke zur Vorderseite hin allmählich zunimmt.
Infolge des voranstehend geschilderten Aufbaus ermöglicht es das Ablenkteil 602, dass Licht, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 über das hintere Dichtungsteil 202 einfällt, geradlinig durch es hindurchgeht. Weiterhin lenkt das Ablenkteil 602 Licht in Vorwärtsrichtung ab, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 über das vordere Dichtungsteil 204 aus einfällt. Auch bei diesem Beispiel wird ermöglicht, die Lichtquelle 114 einfach auszubilden. Abgesehen von den voranstehend geschilderten Unterschieden, weisen die in 9 gezeigten Bauteile mit den selben Bezugszeichen wie in 8 die gleichen oder ähnliche Funktionen wie die Bauteile in 8 auf, und daher wird auf ihre erneute Beschreibung verzichtet.
10 zeigt ein weiteres Beispiel für den Aufbau der Lichtquelleneinheit 100. Bei diesem Beispiel lenkt das Lichtdurchlassteil 108 Licht, das nach oben in Vorwärtsrichtung von der Lichtquelle 114 erzeugt wird, nach unten in Vorwärtsrichtung ab. Das Lichtdurchlassteil 108 lässt vorzugsweise das abgelenkte Licht in der Nähe des Vorderrandes des Lichtsperrteils 112 hindurchgehen. In diesem Fall lässt das Lichtdurchlassteil 108 dieses Licht auf einen Ort noch näher an der Abschneidelinie des Lichtverteilungsmusters auftreffen.
Daher wird bei diesem Beispiel ermöglicht, das Lichtverteilungsmuster in geeigneterer Weise auszubilden. Abgesehen von den voranstehend geschilderten Unterschieden weisen die in 10 gezeigten Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in 2 die gleichen oder ähnliche Funktionen wie in 2 auf, und wird auf deren erneute Beschreibung verzichtet.
11 zeigt ein weiteres Beispiel für den Aufbau der Lichtquelleneinheit 100. Die Lichtquelleneinheit 100 bei diesem Beispiel ist eine parabelförmige Lichtquelleneinheit, die Licht in Vorwärtsrichtung unter Verwendung einer parabelförmigen, reflektierenden Oberfläche aussendet, und weist den Reflektor 102 und die Lichtquelle 114 auf. Die Lichtquelle 114 weist die Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 auf, das Substrat 106, und das Lichtdurchlassteil 108.
Bei diesem Beispiel lenkt das Lichtdurchlassteil 108 im wesentlichen das gesamte Licht, das nach oben in Vorwärtsrichtung von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugt wird, im wesentlichen in die Horizontalrichtung ab. Weiterhin lässt das Lichtdurchlassteil 108 im wesentlichen das gesamte Licht, das nach oben in Rückwärtsrichtung von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugt wird, geradlinig durch es hindurchgehen, wodurch dieses Licht zum Reflektor 102 geschickt wird.
Der Reflektor 102 ist ein parabelförmiger, reflektierender Spiegel, der einen Brennpunkt in der Nähe der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 aufweist. Der Reflektor 102 reflektiert das Licht, das nach oben in Rückwärtsrichtung von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugt wird, im wesentlichen in Horizontalrichtung. Bei diesem Beispiel wird ermöglicht, im wesentlichen das gesamte Licht, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugt wird, mit hohem Wirkungsgrad im wesentlichen in die Horizontalrichtung zu schicken.
Die Lichtquelleneinheit 100 kann Licht, das von dem Lichtdurchlassteil 108 abgelenkt wird, und Licht, das durch den Reflektor 102 reflektiert wird, auf einen Bereich mit Ausnahme der Abschneidelinie in dem Lichtverteilungsmuster beispielsweise als diffuses Licht einfallen lassen. Auch in diesem Fall wird ermöglicht, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung 104 erzeugte Licht mit hohem Wirkungsgrad zu nutzen, um so in geeigneter Weise das Lichtverteilungsmuster auszubilden. Abgesehen von den voranstehend geschilderten Unterschieden weisen die in 11 gezeigten Bauteile mit den selben Bezugszeichen wie in 2 die gleichen oder ähnliche Funktionen wie die Bauteile in 2 auf, und daher wird auf eine erneute Beschreibung verzichtet.
Wie aus den voranstehenden Ausführungsformen deutlich geworden sein sollte, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht, das von der Halbleiterlichtaussendevorrichtung erzeugte Licht mit hohem Wirkungsgrad zu nutzen.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen erläutert und beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, dass Fachleute auf diesem Gebiet zahlreiche Änderungen und Substitutionen vornehmen können, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweisen, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben und von den beigefügten Patentansprüchen umfasst sein sollen.

Claims

Fahrzeugscheinwerfer (400) zum Aussenden von Licht in Vorwärtsrichtung eines Kraftfahrzeuges, wobei vorgesehen sind: eine Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104), deren Hauptstrahlrichtung senkrecht zur Vorwärtsrichtung zeigt; ein Reflektor (102), dessen optisches Zentrum auf der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) liegt, und der von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung erzeugtes Licht nach vorne reflektieren kann; und ein Lichtdurchlassteil (108), das aus einem Material besteht, welches das Licht durchlässt, das von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) ausgesandt wird, und so ausgebildet ist, dass das Lichtdurchlassteil (108) die Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) abdeckt, wobei das Lichtdurchlassteil (108) in seinem vorderen Abschnitt einen Teil des von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung erzeugten Lichtes in Vorwärtsrichtung ablenkt, und in seinem hinteren Abschnitt einen anderen Teil des von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) erzeugten Lichtes zu dem Reflektor (102) hindurchlässt.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (102) so ausgebildet ist, dass er das Lichtdurchlassteil (108) von der Rückseite der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) aus abdeckt, und das Lichtdurchlassteil (108) aufweist: ein hinteres Dichtungsteil (202), das die Form einer Viertelkugel aufweist, deren Zentrum um die Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) herum angeordnet ist, wobei das hintere Dichtungsteil die Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung von hinten aus abdichtet; und ein vorderes Dichtungsteil (204), welches eine solche Form aufweist, dass der Krümmungsradius einer Oberfläche im Querschnitt parallel zur Richtung der Lichtaussendung des Fahrzeugscheinwerfers (400) kleiner ist als der Krümmungsradius einer Oberfläche der Viertelkugel, wobei das vordere Dichtungsteil (204) einstückig mit dem hinteren Dichtungsteil (202) ausgebildet ist, um die Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) von deren Vorderseite aus abzudichten.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linse (110) vorgesehen ist, die das von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) erzeugte Licht in Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeuges schickt, wobei der Reflektor (102) das reflektierte Licht auf die Linse (110) einfallen lässt, und das Lichtdurchlassteil (108) in Vorwärtsrichtung einen Teil des von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) erzeugten Lichtes ablenkt, damit dieser Teil des Lichtes auf die Linse (110) einfällt.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtsperrteil (112) zwischen der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) und der Linse (110) vorgesehen ist und einen Teil des von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) erzeugten Lichtes blockiert, wobei der Reflektor (102) das reflektierte Licht in der Nähe eines Randes des Lichtsperrteils (112) sammelt, die Linse (110) zumindest einen Teil einer Abschneidelinie zur Festlegung einer Grenze zwischen einem hellen Bereich und einem dunklen Bereich in einem Lichtverteilungsmuster des Fahrzeugscheinwerfers (400) ausbildet, auf Grundlage der Form des Randes des Lichtsperrteils (112), und das Lichtdurchlassteil (108) in Vorwärtsrichtung einen Teil des von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) erzeugten Lichtes ablenkt, damit dieser Teil des Lichtes in der Nähe des Randes des Lichtsperrteils (112) hindurchgeht.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (102) das von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) erzeugte Licht in Horizontalrichtung reflektiert, und das Lichtdurchlassteil (108) einen Teil des in Vorwärtsrichtung von der Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung (104) erzeugten Lichtes zur Horizontalrichtung hinablenkt.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des durch das Lichtdurchlassteil in Richtung der Vorderseite durchgelassenen Lichts die Umgebung eines Brennpunkts der Linse durchlauft.
Fahrzeugscheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (102) eine gekrümmte Gestalt aufweist und an einer Vorderseite offen ist, um die Halbleiter-Lichtaussendevorrichtung zu umgeben.
Fahrzeugscheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtdurchlassteil ein hinteres Dichtungsteil (202), das wie eine Viertelkugel ausgebildet ist, und ein vorderes Dichtungsteil (204) umfasst, das so gestaltet ist, dass ein Radius einer Krümmung einer Oberfläche eines Querschnitts parallel zur Vorwärtsrichtung kleiner als ein Radius einer Krümmung einer Oberfläche des hinteren Dichtungsteils ist.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtdurchlassteil ein Ablenkteil (602) umfasst, das die Vorderseite des vorderen Dichtungsteils abdeckt, wobei ein Krümmungsradius der vorderen Oberfläche des Ablenkteils (602) kleiner als jener der vorderen Oberfläche des vorderen Dichtungsteils (204) ist.