DE102004020708B4

DE102004020708B4 - Projektoroptikgruppe zur Bildung und Projektion einer Richtcharakteristik mit hohem Gradienten für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102004020708B4
Application number: DE102004020708A
Authority: DE
Inventors: Edwin Mitchell Saline Sayers; Jeyachandrabose Ann Arbor Chinniah
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Varroc Lighting Systems sro
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: US6850095B2; DE102004020708A1; US20040213001A1

Abstract

Projektoroptikgruppe zur Bildung und Projektion einer Richtcharakteristik mit hohem Gradienten für Fahrzeuge, umfassend:
– eine Lichtemissionsquelle (26), die eine optische Achse (28) bildet,
– einen als Materialvollkörper ausgebildeten Lichtleiter (22), der in der optischen Achse (28) positioniert ist und eine Reflexionsregion (30), eine Übergangsebene (34), eine Trichterregion (32) und eine Emissionsöffnung (54) umfasst,
– wobei die Reflexionsregion (30) ein erstes Ende (36) und ein zweites Ende hat, wobei mindestens ein Teil des ersten Endes eine Kopplungsregion (46) bildet,
– wobei die Trichterregion (32) ein erstes Ende und ein zweites Ende (42) hat, wobei mindestens ein Teil des zweiten Endes (42) eine Emissionsöffnung (54) bildet,
– wobei die Übergangsebene (34) durch das zweite Ende der Reflexionsregion (30) und das erste Ende der Trichterregion (32) definiert ist,
– eine in der optischen Achse (29) positionierte Projektorlinse (24),
dadurch gekennzeichnet, dass
– der Lichtleiter...

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektoroptikgruppe zur Bildung und Projektion einer Richtcharakteristik mit hohem Gradienten für Fahrzeuge, umfassend:

– eine Lichtemissionsquelle, die eine optische Achse bildet,
– einen als Materialvollkörper ausgebildeten Lichtleiter, der in der optischen Achse positioniert ist und eine Reflexionsregion, eine Übergangsebene, eine Trichterregion und eine Emissionsöffnung umfasst,
– wobei die Reflexionsregion ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, wobei mindestens ein Teil des ersten Endes eine Kopplungsregion bildet,
– wobei die Trichterregion ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, wobei mindestens ein Teil des zweiten Endes eine Emissionsöffnung bildet,
– wobei die Übergangsebene durch das zweite Ende der Reflexionsregion und das erste Ende der Trichterregion definiert ist, und
– eine in der optischen Achse positionierte Projektorlinse.

Bekanntermaßen werden Lichtemissionsquellen eingesetzt, die Leuchtdioden (LED), Lambertsche Strahler, 2π-Strahler und Lichtleitkabelenden in einer Vielzahl von Anwendungen einschließlich Fahrzeuganwendungen enthalten. Was die LED-Quellen anbelangt, so finden diese Quellen zunehmend Verwendung in Kraftfahrzeuganwendungen, industriellen und allgemeinen Beleuchtungsanwendungen, da sich ihre Lichtausbeute exponentiell verbessert hat und ihre Kosten in den vergangenen Jahren beachtlich gefallen sind. LED sind aufgrund ihrer geringen Größe und der Tatsache attraktiv, da sie im Vergleich zu Glühlampen weniger Energie verbrauchen. Es wird erwartet, dass sich die Popularität der LED als Lichtquellen mit dem Ausbau ihrer potentiellen Vorteile besonders in Bezug auf eine verbesserte Lichtausbeute fortsetzt und weiter erhöht.
Moderne LED werden in unterschiedlichen Größen und mit verschiedenen Strahlungskegelwinkeln angeboten, die von 15° (Vorwärtsstrahlen oder Seitwärtsstrahlen) bis 180° (halbkugelförmiges Strahlen) reichen. Ein Strahlungskegelwinkel wird normalerweise als 2Φ angegeben. Deshalb ist es außerordentlich wichtig, leistungsfähige Lichtsammelgruppen zu konstruieren, um die maximal mögliche abgegebene Lichtmenge der LED zu bündeln und in einer zuvor festgelegten, gesteuerten Weise zu richten.
Für bestimmte Anwendungen, wie z. B. Abblendscheinwerferlicht, ist es wichtig, das Licht mit einer Richtcharakteristik mit hohem Gradienten zu projizieren, wie z. B. ein eng gebündeltes oder abgeblendetes Kraftfahrzeugabblendlicht. Richtcharakteristiken mit hohem Gradienten haben eine definierte Kontur der Richtcharakteristik, innerhalb derer die Lichtintensität variiert.
Ein Abblendlichtscheinwerfer für Fahrzeuge ist in der Druckschrift US 3 088 023 beschrieben, der aus einem ellipsoidartigen hohlen Reflektor mit einer Lichtquelle im Eingangsbereich des hohlen Reflektors, einem im Ausgangsbereich des hohlen Reflektors senkrecht gerichteten Diaphragma mit einer im zweiten Brennpunkt des ellipsoidartigen Reflektors befindlichen Öffnung für das Abblendlicht, einer oberhalb der Öffnung befindlichen, waagerechten reflektierenden Trennwand zur abblendenden Strahlführung der im hohlen Reflektor verlaufenden Strahlenbündel und schließlich direkt ausgangsseitig aus einer Projektionslinie besteht, wobei die konvexe, brechende Ausgangsfläche der Projektionslinse ein flächenvariabler Teil des Reflektors und zugleich die Emissionsöffnung des Abblendlichtscheinwerfers ist. Andererseits kann der gesamte Reflektor aus zwei unterschiedlich großen ellipsoidartigen Hälften bestehen.
Um ein optimales Abblendlicht zu haben, besteht ein Problem darin, dass sich die Lichtquelle immer im eingangsseitigen ersten Brennpunkt des ellipsoidartigen Reflektors befinden muss. Die dafür genaue Justierung erfordert einen höheren Aufwand sowohl an weiteren Einrichtungselementen als auch in der genauen Ausmessung des Standortes der Lichtquelle, wobei der genaue Standort innerhalb des Reflektors in den meisten Fällen schwer einstellbar ist. Die Projektionslinse ist dabei auch ein Teil des Reflektors, was den Aufwand zur präzisen Einstellung der Projektionslinse in dem Reflektor noch erhöht.
Lichtsammeleinrichtungen zur Bereitstellung von Licht zur reflektiven oder transmittiven Beleuchtung von Lichtmodulatoren sind in der Druckschrift US 5 680 257 A beschrieben. Die Lichtsammeleinrichtungen weisen Reflektoren auf, die derart konstruiert sind, dass das rückseitig zum Lichtmodulator emittierte Licht aus der Lichtquelle vereinigt wird, ebenso Linsen, die niedrige Brennweiten und eine achromatische Transmission haben, sowie einen Integrator-Lichtleiter, der auch mit einem speziellen Reflektor direkt in Verbindung steht und von dem aus der Lichtmodulator beleuchtet wird. Die Lichtsammeleinrichtungen sind insbesondere zur Beleuchtung von zur stereoskopischen und holografischen Betrachtung informationskodierten Lichtmodulatoren vorgesehen.
Bin Problem besteht darin, dass solche Lichtsammeleinrichtungen insbesondere für einen Abblendlichtscheinwerfer für Fahrzeuge nicht einsetzbar sind.
Eine weitere Lichtquelle mit hochwirksamen Lichtsammelmitteln ist in der Druckschrift US 3 825 741 beschrieben, wobei die Lichtsammelmittel eine verlängerte Lichtquelle mit einer vorderseitigen und einer rückseitigen Sammelstruktur bilden. Der Vorderseitenkörper ist ein innerer reflektierender parabolischer Sammler mit einem axial ausgedehnten Lichtemissionsvermögen. In dem zigarrenähnlichen lichtleitenden Vorderseitenkörper ist eine Aussparung für das Gehäuse einer länglichen Bogenlampe eingebracht. Die eigentliche Lichtemissionsquelle befindet sich aber nicht in dem Vorderseitenkörper, sondern außerhalb des Vorderseitenkörpers in Verbindung mit einem zylinderabgestuften Reflektor und einem zum Vorderseitenkörper divergierenden, die Bogenlampe mittig umgebenden Zwischenlichtleiter, die beide für die Einspeisung von Licht in den Vorderseitenkörper vorgesehen sind. Der vorgesehene Lichtleiter ist als Vollkörper ausgebildet.
Ein Problem besteht darin, dass viele Bauelemente erforderlich sind, um möglichst viel von der Bogenlampe abgestrahltes Licht in den zigarrenähnlichen Vorderseitenkörper einzubringen. Außerdem ist ein hoher Aufwand an Justierung erforderlich.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Projektoroptikgruppe zur Bildung und Projektion einer Richtcharakteristik mit hohem Gradienten für Fahrzeuge anzugeben, die derart ausgebildet ist, dass mit jedem eingesetzten Leuchtdioden-Typ das Richten der Lichtabstrahlung aus der Projektoroptikgruppe wesentlich verbessert werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Projektoroptikgruppe zur Bildung und Projektion einer Richtcharakteristik mit hohem Gradienten für Fahrzeuge umfasst

– eine Lichtemissionsquelle, die eine optische Achse bildet,
– einen als Materialvollkörper ausgebildeten Lichtleiter, der in der optischen Achse positioniert ist und eine Reflexionsregion, eine Übergangsebene, eine Trichterregion und eine Emissionsöffnung umfasst,
– wobei die Reflexionsregion ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, wobei mindestens ein Teil des ersten Endes eine Kopplungsregion bildet,
– wobei die Trichterregion ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, wobei mindestens ein Teil des zweiten Endes eine Emissionsöffnung bildet,
– wobei die Übergangsebene durch das zweite Ende der Reflexionsregion und das erste Ende der Trichterregion definiert ist,
– eine in der optischen Achse positionierte Projektorlinse, wobei gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1
– der Lichtleiter mittels innerer Totalreflexion zur Reflexion von aus der Lichtemissionsquelle abgestrahlten Lichtstrahlen vorgesehen ist,
– die Kopplungsregion einen versenkten Bereich innerhalb des als Materialvollkörper ausgebildeten Lichtleiters zur Unterbringung der Lichtemissionsquelle enthält, wobei in dem versenkten Bereich eine zur optischen Achse radial zentrierte Zentralsektion und eine im radialen Abstand zur optischen Achse angeordnete und die Zentralsektion umschließende Außensektion vorhanden sind, die als brechende Oberflächen ausgebildet sind,
– die Trichterregion von ihrem ersten Ende kegelförmig zu ihrem zweiten Ende gerichtet ausgebildet und ihrem zweiten Ende zu einer Emissionsöffnung verjüngt ist, deren Form von der vorgegebenen Richtcharakteristik abhängt, und
– die Projektorlinse gegenüber der Emissionsöffnung in einem vorgegebenen Abstand zum Lichtleiter angeordnet ist.

Die in der Kopplungsregion vorhandene, radial zentrierte Zentralsektion kann hyperbolisch oder halbkugelförmig und nach auswärts konvex ausgebildet sein und die sie umschließende Außensektion kann eine nach innen halbkugelförmige Wand bilden, die sich von einem Außenumfang der Zentralsektion radial nach außen erstreckt.
Die Lichtemissionsquelle innerhalb der Kopplungsregion kann eine Leuchtdiode sein.
Die der Emissionsöffnung zugeordnete Oberkante kann eine erste Fläche und eine zweite Fläche umfassen und mittels einer abgewinkelten Fläche stufenförmig modifiziert sein.
Für die Emissionsöffnung können wahlweise verschiedene Querschnittsformen vorgesehen sein, wobei die Emissionsöffnung zur Ausformung der projizierten Intensitätsverteilung wahlweise eine ebene oder gekrümmte Fläche aufweisen kann.
Die Emissionsöffnung kann in Form eines Rechtecks mit einer modifizierten oberen Kante ausgebildet sein, wobei die Außenkontur vier Kanten, eine obere Kante, eine untere Kante, eine linke Kante und eine rechte Kante, umfasst, wobei die obere Kante stufenförmig ist und die erste Fläche und die zweite Fläche zueinander parallel sind, und die abgewinkelte Fläche sich zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche erstreckt.
In Abhängigkeit von der zu bildenden Strahlart bezüglich der Richtcharakteristik kann die abgewinkelte Fläche unter einem anderen Winkel als 90° zu den Flächen ausgebildet sein.
In der Projektorlinse kann eine Streuoptik zur Erzeugung einer Streuung in der Richtcharakteristik integriert sein.
Die Streuoptik kann in Form von Rillen oder Kissen ausgebildet sein oder holografische Flächenstrukturen enthalten.
Die Reflexionsregion kann eine allgemein divergierend konische Außenform mit dem ersten Ende haben, das eine kleinere Nennweite als das zweite Ende aufweist.
Der Materialvollkörper des Lichtleiters kann aus einem festen Material oder aus einem festen Außenmaterial und einem mit Fluid oder Gel ausgefüllten Innenraum bestehen.
Auf dem Lichtleiter können reflektierende Beschichtungen zur Verbesserung der Übertragungseigenschaften aufgebracht sein.
Die Erfindung wird mittels eines Ausführungsbeispiels anhand von mehreren Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Projektoroptikgruppe,
2A, 2B jeweils alternative perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansichten des bildformenden Lichtleiterbereichs der in 1 dargestellten Projektoroptikgruppe,
3A, 3B, 3C jeweils alternative Längsschnittdarstellungen der in den 2A und 2B dargestellten bildformenden Lichtleiter und
4 Ansicht der Querschnittsfläche der Emissionsöffnung des bildformenden Lichtleiters.
In 1 der Zeichnungen ist eine Projektoroptikgruppe 20 dargestellt. Die Projektoroptikgruppe 20 enthält als ihre Hauptkomponenten einen Lichtleiter 22 und eine Projektorlinse 24.
Die Projektoroptikgruppe 20 wird mit einer Lichtemissionsquelle 26 verwendet. Obwohl die Projektoroptikgruppe 20 in den entsprechenden Figuren mit LED dargestellt ist, kann sie mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Klassen von Lichtemissionsquellen 26 einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, LED, Lambertsche Strahler, 2π-Strahler und Lichtleitkabelenden verwendet werden. Die Projektoroptikgruppe 20 kann ebenfalls mit unterschiedlichen Arten von Lichtemissionsquellen innerhalb einer bestimmten Klasse verwendet werden. Die Projektoroptikgruppe 20 sammelt, reflektiert und bricht die Lichtstrahlen von der Quelle 26 derart, dass sie aus der Projektoroptikgruppe 20 mit einer Richtcharakteristik mit hohem Gradienten austreten.
Wie in den 2A und 2B dargestellt, ist der Lichtleiter 22 ein Festkörper und mit einer Kopplungsregion 46, einer Reflexionsregion 30, einer Trichterregion 32 und einer dazwischen liegenden Übergangsebene 34 ausgestattet. Der Lichtleiter 22 ist vorzugswei se zur Reflexion sämtlicher durch ihn hindurchtretender Lichtstrahlen durch innere Totalreflexion ausgeführt. Deshalb sollte der Brechungsindex des Materials so hoch wie möglich sein, liegt jedoch wahrscheinlich in dem durch die verfügbaren Materialien, wie z. B. Glas, Plastwerkstoffe usw., vorgegebenen Bereich von 1,4 bis 1,8. Der Lichtleiter 22 kann, wie in 2A gezeigt ist, aus einem festen Material, zum Beispiel Glas oder Plastwerkstoff, oder, wie in 2B gezeigt ist, aus einem festen Außenmaterial, wie z. B. Glas oder Plastwerkstoff, und einem mit Fluid oder Gel ausgefüllten Innenraum bestehen. Es können außerdem Beschichtungen auf dem Lichtleiter 22 aufgebracht sein, um die Reflexions- oder Übertragungseigenschaften der verschiedenen, in ihm enthaltenen Regionen zu verbessern. Außerdem liegt die Gesamtlänge des Lichtleiters vorzugsweise im Bereich von 30 mm bis 70 mm.
Die Reflexionsregion 30 hat allgemein eine Kegelform mit einem in Richtung Quelle 26 liegenden ersten Ende 36 und einem an der Übergangsebene 34 befindlichen zweiten Ende. Obwohl vorzugsweise kegelförmig, könnte die Reflexionsregion 30 alternativ eine Paraboloid- oder Ellipsoidform aufweisen. In sämtlichen Beispielen hat das erste Ende 36 eine erste Nennweite, die kleiner als eine zweite Nennweite des zweiten Endes der Reflexregion 30 ist. Die Reflexionsregion 30 kann außerdem dazu dienen, das reflektierte Licht derart zu richten, dass eine bestimmte Intensitätsverteilung innerhalb der nachfolgenden Regionen des Lichtleiters 22 erzeugt wird. Das kann zur Facettierung oder Segmentierung der Sammelregion durch Radialsegmente, Ringe oder rechteckige Flecken führen, jedoch nicht auf diese Formen beschränkt.
In einer alternativen Ausgestaltung kann die LED ihre eigene Sammeloptik haben, wie z. B. einen Reflektor oder eine Linse. In diesem Fall kann in der Reflexionsregion vorzugsweise eine ebene oder auswärts konvexe, brechende Kopplungsregion oder eine Übergangsebene oder eine Kopplungsebene weggelassen werden. Solche Ausgestaltungen sind in den 3B und 3C dargestellt, in denen die LED nicht dargestellt worden ist.
Wieder Bezug nehmend auf die 1 und 2A, 2B ist die Trichterregion 32 allgemein kegelförmig und hat ein erstes Ende an der Übergangsebene 34 und ein zweites Ende 42. Das erste Ende der Trichterregion hat einen runden Querschnitt, während das zweite Ende 42 allgemein einen rechteckigen Querschnitt von 4 mm mal 4 mm besitzt.
Eine Übergangsebene 34 wird als der Bereich zwischen der Reflexionsregion 30 und der Trichterregion 32 durch das zweite Ende der Reflexionsregion 30 und das erste Ende der Trichterregion 32 definiert. Die Übergangsebene 34 hat einen Durchmesser von annähernd 15 nun bis 40 mm. Deshalb ist der zweite Querschnittsdurchmesser der Reflexionsregion 30 derselbe wie der erste Querschnittsdurchmesser der Trichterregion 32 und die Übergangsebene 34 ist der Abschnitt des Lichtleiters 22 mit der größten Weite.
Wie detailliert in den 2A, 2B und 3A dargestellt, ist eine Kopplungsregion 46 am ersten Ende 36 der Reflexionsregion 30 ausgebildet. Insbesondere ist die Kopplungsregion 46 ein in das erste Ende 36 der Reflexionsregion 30 versenkter Bereich, der die Lichtemissionsquelle 26 umgibt, so dass sie eine maximale von der Lichtemissionsquelle 26 emittierte Lichtmenge auffängt. Unterstützend wirkt dabei, dass die gesamte Oberfläche der Kopplungsregion 46 eine brechende Oberfläche ist.
Die Kopplungsregion 46 umfasst in 3A zwei Sektionen: eine zentrale Bündelungssektion 48, die radial auf die durch die Lichtemissionsquelle 26 gebildete optische Achse zentriert ist, und eine Außensektion 50, die sich in einem radialen Abstand zur optischen Achse 28 befindet und peripher die zentrale Bündelungssektion 48 umgibt. Die zentrale Bündelungssektion 48 ist vorzugsweise allgemein hyperbolisch oder halbkugelförmig und auswärts konvex. Die Außensektion 50 bildet eine nach innen konkave halbkugelförmige Wand, die sich von einem Außenumfang 52 der zentralen Bündelungssektion 48 radial nach außen erstreckt.
Außerdem ist eine Emissionsöffnung 54 am zweiten Ende 42 der Trichterregion 32 ausgebildet. Im Allgemeinen besteht ein Ziel bei der Gestaltung der Emissionsöffnung 54 darin, eine kleinstmögliche Querschnittsfläche der Öffnung 54 zu haben. Je kleiner die Querschnittsfläche der Öffnung 54 ist, desto intensiver ist das Licht in der projizierten Richtcharakteristik. Eine reduzierte Größe der Öffnung 54 führt jedoch normalerweise zu von der Öffnung aus breiter gestreutem Licht, wodurch weniger Licht die Linse 24 trifft, weshalb der Größe der Öffnung 54 eine praktische Grenze gesetzt ist.
Die Form der Emissionsöffnung 54 hängt von der gewünschten Richtcharakteristik ab. Die Form für einen Abblendscheinwerfer ist jedoch vorzugsweise eine Rechteckform mit einer modifizierten oberen Kante. Eine solche Form ist in 4 dargestellt. Die Außenkontur umfasst vier Kanten: eine obere Kante 56, eine untere Kante 58, eine linke Kante 60 und eine rechte Kante 62 (die verwendeten Richtungsangaben dienen lediglich als Unterstützung der Orientierung in 4). In dieser Ausgestaltung ist die obere Kante 56 stufenförmig und umfasst eine erste und eine zweite Fläche 64 und 66, die zueinander parallel sind, und eine abgewinkelte Fläche 68, die sich zwischen der ersten und der zweiten Fläche 64, 66 erstreckt. Es ist zu beachten, dass in Abhängigkeit von der zu bildenden Strahlart die Fläche 68 unter einem anderen Winkel als 90° zu den Flächen 64 und 66 abgewinkelt sein kann und dass andere mögliche Querschnittsformen, wie z. B. Kreise, Ovale und Quadrate, für die Emissionsöffnung 54 verwendet werden können. Außerdem kann die Öffnung 54 eben sein oder eine gekrümmte Fläche haben, um die projizierte Intensitätsverteilung weiter auszuformen.
Die Projektorlinse 24 empfängt die von der Emissionsöffnung 54 austretenden Lichtstrahlen in der gewünschten Richtcharakteristik und projiziert die Strahlen ohne Änderung der Kontur oder des Gradienten der Richtcharakteristik. Die Projektorlinse 24 könnte jeder Linsentyp einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, eine wie in 1 dargestellte Fresnel-Linse oder jeder Typ asphärischer Linsen sein. In einer Vorzugsausgestaltung beträgt eine Querschnittsfläche der Projektorlinse einen Quadratinch (1 in² = 6,45 cm²) und befindet sich in einem Abstand von annähernd 30 mm von der Emissionsöffnung 54. In der Projektorlinse könnte außerdem eine Streuoptik integriert sein, um eine geringe Streuung, gewöhnlich eine horizontale Streuung, in der Richtcharakteristik zu erzeugen. Diese Streuoptik kann die Form von Rillen, Kissen oder ähnlichen Flächenstrukturen, wie z. B. eine holographische Struktur, aufweisen.
Wenn die Strahlen von der Lichtemissionsquelle 26 ausgesendet werden, werden sie durch die Kopplungsregion 46 gesammelt und gebrochen. Die Kopplungsregion 46 ist für die Brechung der Strahlen durch ihre allgemeine Ausrichtung zur Emissionsöffnung 54 hin ausgelegt. Eine Mehrheit der Strahlen wird direkt in Richtung zur Emissionsöffnung 54 gebrochen. Die restlichen Strahlen werden an den Außenwänden 70, 72 entweder der Reflexionsregion 30, der Trichterregion 32 oder beider Regionen reflektiert und in Rich tung Emissionsöffnung 54 gerichtet. Die Emissionsöffnung 54 ist derart ausgelegt, dass sämtliche durch sie hindurchtretenden Strahlen in die gewünschte Richtcharakteristik mit hohem Gradienten gebrochen werden. Das Licht mit der Richtcharakteristik mit hohem Gradienten tritt durch die Projektorlinse 24 hindurch und wird über ein breiteres Gebiet unter Beibehaltung der Richtcharakteristik mit hohem Gradienten projiziert.
Vorzugsweise werden zahlreiche Projektoroptikgruppen in Kombination verwendet, um ein gewünschtes Intensitätsniveau und eine Beleuchtungsfläche für eine bestimmte Anwendung zu erreichen. Zum Beispiel können zwanzig solcher Gruppen 20 zusammen zur Bildung eines Teils einer Kraftfahrzeugscheinwerfergruppe verwendet werden.

Claims

Projektoroptikgruppe zur Bildung und Projektion einer Richtcharakteristik mit hohem Gradienten für Fahrzeuge, umfassend: – eine Lichtemissionsquelle (26), die eine optische Achse (28) bildet, – einen als Materialvollkörper ausgebildeten Lichtleiter (22), der in der optischen Achse (28) positioniert ist und eine Reflexionsregion (30), eine Übergangsebene (34), eine Trichterregion (32) und eine Emissionsöffnung (54) umfasst, – wobei die Reflexionsregion (30) ein erstes Ende (36) und ein zweites Ende hat, wobei mindestens ein Teil des ersten Endes eine Kopplungsregion (46) bildet, – wobei die Trichterregion (32) ein erstes Ende und ein zweites Ende (42) hat, wobei mindestens ein Teil des zweiten Endes (42) eine Emissionsöffnung (54) bildet, – wobei die Übergangsebene (34) durch das zweite Ende der Reflexionsregion (30) und das erste Ende der Trichterregion (32) definiert ist, – eine in der optischen Achse (29) positionierte Projektorlinse (24), dadurch gekennzeichnet, dass – der Lichtleiter (22) mittels innerer Totalreflexion zur Reflexion von aus der Lichtemissionsquelle (26) abgestrahlten Lichtstrahlen vorgesehen ist, – die Kopplungsregion (46) einen versenkten Bereich innerhalb des als Materialvollkörper ausgebildeten Lichtleiters (22) zur Unterbringung der Lichtemissionsquelle (26) enthält, wobei in dem versenkten Bereich eine zur optischen Achse (28) radial zentrierte Zentralsektion (48) und eine im radialen Abstand zur optischen Achse (28) angeordnete und die Zentralsektion (48) umschließende Außensektion (50) vorhanden sind, die als brechende Oberflächen ausgebildet sind, – die Trichterregion (32) von ihrem ersten Ende (32) kegelförmig zu ihrem zweiten Ende (42) gerichtet ausgebildet und ihrem zweiten Ende (42) zu einer Emissionsöffnung (54) verjüngt ist, deren Form von der vorgegebenen Richtcharakteristik abhängt, und – die Projektorlinse (24) gegenüber der Emissionsöffnung (54) in einem vorgegebenen Abstand zum Lichtleiter (22) angeordnet ist.
Projektoroptikgruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Kopplungsregion (46) vorhandene, radial zentrierte Zentralsektion (48) hyperbolisch oder halbkugelförmig und nach auswärts konvex ausgebildet ist und die sie umschließende Außensektion (50) eine nach innen halbkugelförmige Wand bildet, die sich von einem Außenumfang (52) der Zentralsektion (48) radial nach außen erstreckt.
Projektoroptikgruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionsquelle (16) innerhalb der Kopplungsregion (46) eine Leuchtdiode ist.
Projektoroptikgruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Emissionsöffnung (54) zugeordnete Oberkante (56) eine erste Fläche (64) und eine zweite Fläche (66) umfasst und mittels einer abgewinkelten Fläche (68) stufenförmig modifiziert ist.
Projektoroptikgruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Emissionsöffnung (54) wahlweise verschiedene Querschnittsformen vorgesehen sind, wobei die Emissionsöffnung (54) zur Ausformung der projizierten Intensitätsverteilung wahlweise eine ebene oder gekrümmte Fläche aufweist.
Projektoroptikgruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsöffnung (54) in Form eines Rechtecks mit einer modifizierten oberen Kante ausgebildet ist, wobei die Außenkontur vier Kanten, eine obere Kante (56), eine untere Kante (58), eine linke Kante (60) und eine rechte Kante (62), umfasst, wobei die obere Kante (56) stufenförmig ist und die erste Fläche (64) und die zweite Fläche (66) zueinander parallel sind, und die abgewinkelte Fläche (68) sich zwischen der ersten Fläche (64) und der zweiten Fläche (66) erstreckt.
Projektoroptikgruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der zu bildenden Strahlart bezüglich der Richtcharakteristik die abgewinkelte Fläche (68) unter einem anderen Winkel als 90° zu den Flächen (64,66) ausgebildet ist.
Projektoroptikgruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Projektorlinse (24) eine Streuoptik zur Erzeugung einer Streuung in der Richtcharakteristik integriert ist.
Projektoroptikgruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuoptik in Form von Rillen oder Kissen ausgebildet ist oder holografische Flächenstrukturen enthält.
Projektoroptikgruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsregion (30) eine allgemein divergierend konische Außenform mit dem ersten Ende (36) hat, das eine kleinere Nennweite als das zweite Ende (30) aufweist.
Projektoroptikgruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialvollkörper des Lichtleiters (22) aus einem festen Material oder aus einem festen Außenmaterial und einem mit Fluid oder Gel ausgefüllten Innenraum besteht.
Projektoroptikgruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Lichtleiter (22) reflektierende Beschichtungen zur Verbesserung der Übertragungseigenschaften aufgebracht sind.