DE102005030932B4

DE102005030932B4 - Scheinwerfer für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102005030932B4
Application number: DE102005030932.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Eichhorn Karsten
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: DE102005030932A1

Abstract

Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von Leuchtchips (2), die in einer gemeinsamen Licht abstrahlenden Fläche angeordnet sind, mit einer Mehrzahl von Primäroptikelementen (3), die jeweils mindestens einem Leuchtchip (2) in Hauptabstrahlrichtung (5) vorgelagert sind, so dass eine vorgegebene Lichtverteilung (L1, L2, L3, L4) erzeugbar ist, wobei die Primäroptikelemente (3) als Transformationsoptikelemente (6, 10, 11, 13) ausgebildet sind, die eine unterschiedliche Formgebung aufweisen zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtverteilungen (L1, L2, L3, L4) und die jeweils das an einer Lichteinkoppelfläche (7) derselben einfallende Licht derart führen, dass im Bereich einer Lichtauskoppelfläche (8, 10', 12, 14) derselben jeweils eine Zwischen-Abstrahlcharakteristik einer vorgegebenen Lichtverteilung (L1, L2, L3, L4) erzeugt wird, und dass den Transformationsoptikelementen (6, 10, 11, 13) ein als Sammellinse ausgebildetes Sekundäroptikelement (4) zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilungen (L1, L2, L3, L4) in den Straßenraum vorgelagert ist, dass die Lichtauskoppelflächen (8, 10', 12, 14) der Transformationsoptikelemente (6, 10, 11, 13) in einer Brennebene der Sammellinse (4) angeordnet sind, so dass die Zwischen-Abstrahlcharakteristik mittels der Sammellinse (4) entsprechend der vorgegebenen Lichtverteilung (L1, L2, L3, L4) abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das einer Abblendlichtfunktion zugeordnete Transformationsoptikelement (6) randseitig der Lichtauskoppelfläche (8) eine abstehende Kante (9') aufweist zur Erzeugung einer Hell-Dunkel-Grenze (HDG) in der Abblendlichtverteilung (L1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Aus der DE 100 09 782 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit eine Mehrzahl von Leuchtchips als Lichtquellen bekannt, die matrixartig angeordnet sind. Der Matrix von Leuchtchips ist eine Sammellinse als Sekundäroptikelement vorgelagert, mittels derer das von der Leuchtchipmatrix emittierte Licht gebündelt und entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung in den Straßenraum gebracht wird. Die gewünschte Lichtverteilung wird durch Ansteuerung einer bestimmten Teilmenge von Leuchtchips gewährleistet, wobei die Anordnung der angesteuerten Leuchtchips die Charakteristik der Lichtverteilung vorgibt.
Aus der DE 101 37 336 A1 ist eine Lampe bekannt, die über eine Mehrzahl von Leuchtchips sowie denselben zugeordnete Lichtleiter verfügt. Die Lichtleiter führen zu einer gemeinsamen Lichtaustrittsfläche, deren Krümmung zur Verbreiterung des Ausgangsstrahls genutzt werden kann.
Aus der WO 2006/096 467 A2 ist ein Scheinwerfer bekannt, der über Leuchtchips, Primäroptikelemente und Sekundäroptikelemente verfügt. Mittels der Primär- und Sekundäroptikelemente sind konzentrierte und breite Lichtverteilungen erzeugbar. Die Sekundäroptikelemente sind in Abhängigkeit von der zu erzeugenden Lichtverteilung unterschiedlich ausgebildet.
Aus der DE 103 14 524 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der als Lichtquellen eine Mehrzahl von auf einer licht abstrahlenden Fläche angeordneten Leuchtchips aufweist. Jedem Leuchtchip ist ein lang gestrecktes Primäroptikelement vorgelagert. Die Primäroptikelemente weisen dieselbe Form auf und dienen zur Verringerung der Divergenz des von den Leuchtchips abgestrahlten Lichtes. Zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung wird eine unterschiedliche Anzahl von Leuchtchips angesteuert, wobei die Form der angesteuerten Leuchtchips die Abstrahlcharakteristik bzw. die Lichtverteilung vorgeben. Nachteilig an dem bekannten Scheinwerfer ist, dass die gewünschte Lichtverteilung eine bestimmte geometrische Anordnung der Leuchtchips untereinander bedingt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass auf lichttechnisch einfache und wirksame Weise eine Mehrzahl von unterschiedlichen Lichtverteilungen erzielt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruch 1 auf. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die gewünschte Lichtverteilung nicht in erster Linie durch die geometrische Anordnung der Leuchtchips, sondern in erster Linie durch die Ausbildung von Transformationsoptikelementen bestimmt wird. In der Regel sind die Transformationsoptikelemente unterschiedlich geformt, wobei das eine Transformationsoptikelement zur Erzeugung einer ersten Lichtfunktion und ein zweites Transformationsoptikelement zur Erzeugung einer zweiten Lichtfunktion dient. Durch die Formgebung der Transformationsoptikelemente werden unterschiedliche, die Lichtverteilung bestimmende Zwischen-Abstrahlcharakteristika generiert, die mittels eines gemeinsamen Sekundäroptikelementes, das den Transformationsoptikelementen vorgelagert ist, in kombinierter Art und Weise in den Straßenraum abgebildet werden. Grundgedanke der Erfindung ist es, dass unterschiedliche Lichtverteilungen im Wesentlichen durch die Formgebung unterschiedlicher Transformationsoptikelemente geprägt sind. Ein in Hauptabstrahlrichtung nachfolgendes Sekundäroptikelement führt die unterschiedlichen, durch die Transformationsoptikelemente erzeugten Zwischen-Abstrahlcharakteristika zusammen und vermittelt in dem Straßenraum eine resultierende vorgegebene Lichtverteilung.
Erfindungsgemäß weist zumindest ein der Abblendlichtfunktion zugeordnetes Transformationsoptikelement randseitig eine abragende Kante auf, insbesondere eine in Hauptabstrahlrichtung abragende Kante, zur Erzeugung einer vorgegebenen Hell-Dunkel- Grenze der Abblendlichtverteilung. Vorteilhaft befindet sich die Kante in einem Abstand zu dem vorzugsweise als Sammellinse ausgebildeten Sekundäroptikelement, der der Brennweite des Sekundäroptikelementes entspricht. Auf diese Weise kann eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze generiert werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische perspektivische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers und
2 eine Lichtverteilung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers.

Ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer für Fahrzeuge besteht im Wesentlichen aus einer Licht abstrahlenden Fläche 1 mit einer Mehrzahl von Leuchtchips 2 als Lichtquelle, einer Mehrzahl von den Leuchtchips 2 vorgelagerten Primäroptikelementen 3 sowie einem den Primäroptikelementen 3 vorgelagerten Sekundäroptikelement 4.
Die Leuchtchips 2 sind als LED-Chips (Halbleiterchips) ausgebildet, die auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind. Die Leuchtchips 2 können beispielsweise in einer Vertiefung des Trägers angeordnet und von einem Vergussmaterial überdeckt sein. Das Vergussmaterial kann einen Licht konvertierenden Leuchtstoff aufweisen, mittels dessen die Farbe des in Hauptabstrahlrichtung 5 emittierten Lichtes der Leuchtchips 2 konvertiert werden kann.
Die Primäroptikelemente 3 sind als Transformationsoptikelemente ausgebildet, die eine unterschiedliche Formgebung aufweisen und zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtverteilungen dienen. Die Mehrzahl der Transformationsoptikelemente bilden somit eine Mehrkanal-Lichtführung bzw. Mehrkanal-Lichtformung. Die durch die Transformationsoptikelemente 3 durchgeleiteten Lichtströme werden entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung gesammelt, aufgeteilt, vorgeformt bzw. verteilt. Es entsteht am Ausgang des jeweiligen durch das Transformationsoptikelement 3 gebildeten Lichtkanals eine Zwischen-Abstrahlcharakteristik, die quasi einem Zwischenbild der gewünschten Lichtverteilung entspricht, wobei die Zwischen-Abstrahlcharakteristik mittels der Sammellinse 4 entsprechend der vorgegebenen Lichtverteilung abgebildet wird.
Zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung L1 ist ein quaderförmiges Transformationsoptikelement 6 vorgesehen, wobei eine der Licht abstrahlenden Fläche 1 zugewandte erste Schmalseite als Lichteinkoppelfläche 7 und eine der Licht abstrahlenden Fläche 1 abgewandte zweite Schmalseite als Lichtauskoppelfläche 8 dient. Die Lichtauskoppelfläche 8 ist durch Kanten 9 begrenzt, wobei insbesondere die Kante 9' die asymmetrische Hell-Dunkel-Grenze HDG vorgibt.
In horizontaler Richtung neben dem ersten Transformationsoptikelement 6 ist ein zweites Transformationsoptikelement 10 zur Erzeugung eines Kurvenlichtes L2 bei einer Linkskurve angeordnet. Das zweite Transformationsoptikelement 10 weist eine teilkreisringförmige Form auf. Das zweite Transformationsoptikelemente 10 verfügt über eine rechteckige oder trapezförmige Lichtauskoppelfläche 10'.
Unterhalb des ersten Transformationsoptikelementes 6 ist ein drittes Transformationsoptikelement 11 zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung L3 angeordnet, das über eine teilkugelförmig Lichtauskoppelfläche 12 verfügt. Die Lichtauskoppelfläche 12 des dritten Transformationsoptikelementes 11 ist unter Bildung einer Stufung entgegen der Hauptabstrahlrichtung 5 versetzt zu der Lichtauskoppelfläche 8 des ersten Transformationsoptikelementes 6 angeordnet. Hierdurch wird eine Defokussierung der Lichtverteilung für die Fernlichtfunktion begünstigt.
In vertikaler Richtung zwischen dem ersten Transformationsoptikelement 6 und dem dritten Transformationsoptikelement 11 ist ein streifenförmiges viertes Transformationsoptikelement 13 angeordnet, das zur Erzeugung einer Autobahnlichtfunktion L4 dient. Eine streifenförmige und waagerechte Lichtauskoppelfläche 14 des vierten Transformationsoptikelementes 13 erstreckt sich unter Bildung einer Kante in einem mittleren Bereich unterhalb der Lichtauskoppelfläche 8 des ersten Transformationsoptikelementes 6.
Das erste Transformationsoptikelement 6 erzeugt im Bereich der Lichtauskoppelfläche 8 bzw. an der Lichtauskoppelfläche 8 eine Zwischen-Abstrahlcharakteristik für die gewünschte Abblendlichtverteilung L1, die quasi als Zwischenbild mittels der Sammellinse 4 in den Straßenraum abgebildet wird. Hierzu befindet sich die plankonvexe Sammellinse 4 in einem Abstand zu der Lichtauskoppelfläche 8, der der Brennweite der Sammellinse 4 entspricht. Auch die Lichtauskoppelflächen 10', 12, 14 des zweiten Transformationsoptikelementes 10 bzw. des dritten Transformationsoptikelementes 11 und des vierten Transformationsoptikelementes 13 liegen in einer Ebene bzw. nah zu einer Ebene, die senkrecht zur einer optischen Achse 15 des Scheinwerfers verläuft und in der der Brennpunkt der Sammellinse 4 angeordnet ist. Durch die seitliche Anordnung und Konturierung der Lichtauskoppelfläche 10' zu der Lichtauskoppelfläche 8 wird eine Zwischen-Abstrahlcharakteristik für ein Kurvenlicht erzeugt, das mittels der Sammellinse 4 quasi als Zwischenbild in den Straßenraum abgebildet wird. In entsprechender Weise erfolgt eine Zwischen-Abstrahlcharakteristik durch die entsprechenden Lichtverteilungen 11, 13 prägende Form bzw. Konturierung der Lichtauskoppelflächen 12, 14 für die Femlichtfunktion bzw. die Autobahnlichtfunktion.
Die Transformationsoptikelemente 6, 10, 11, 13 bilden somit unterschiedliche Lichtführungskanäle, denen jeweils unterschiedliche Lichtverteilungen bzw. Teillichtverteilungen zugeordnet sind. Die sich in einem Abstand nach vorne anschließende Sammellinse 4 ist derart dimensioniert, dass sie den durch die Lichtauskoppelflächen 8, 10', 12, 14 ausfallenden Lichtstrom erfasst und zu einer resultierenden, aus mehreren Lichtverteilungen bestehenden Gesamtlichtverteilung zusammenfasst.
Vorzugsweise sind die Transformationsoptikelemente 6, 10, 11, 13 durch Luft getrennt ausgeführt. Alternativ können die Transformationsoptikelemente 6. 10, 11, 13 an ihren Seitenflächen 16 auch verspiegelt ausgebildet sein.
Jedem Transformationsoptikelement 6, 10, 11, 13 können ein oder mehrere Leuchtchips 2 zugeordnet sein. Die Leuchtchips 2 können zu- und abschaltbar ausgebildet sein. Somit können die einzelnen Transformationsoptikelemente 6, 10, 11, 13 lediglich durch Ansteuerung mindestens eines Leuchtchips 2 aktiviert bzw. deaktiviert werden. Die Beleuchtungsstärke kann durch Anzahl der jeweils einem Transformationsoptikelement 6, 10, 11, 13 zugeordneten Leuchtchips 2 bzw. Dimmbarkeit der Leuchtchips 2 verändert werden.
Vorzugsweise sind die Lichteinkoppelflächen 7 der Transformationsoptikelemente 6, 10, 11, 13 beabstandet zu den Leuchtchips 2 angeordnet. Altemativ können die Lichteinkoppelflächen 7 auch unmittelbar an den Leuchtchips 2 angesetzt sein. Die Transformationsoptikelemente 6, 10, 11, 13 sind einstückig ausgebildet.
Die Licht abstrahlende Fläche 1 kann eben oder der Kontur der Lichteinkoppelflächen 7 der Transformationsoptikelemente 6, 10, 11, 13 angepasst sein.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann das Sekundäroptikelement 4 auch mehrteilig ausgebildet sein, wobei jedes Teilsegment einem Transformationsoptikelement 6, 10, 11, 13 zugeordnet ist.

Claims

Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von Leuchtchips (2), die in einer gemeinsamen Licht abstrahlenden Fläche angeordnet sind, mit einer Mehrzahl von Primäroptikelementen (3), die jeweils mindestens einem Leuchtchip (2) in Hauptabstrahlrichtung (5) vorgelagert sind, so dass eine vorgegebene Lichtverteilung (L1, L2, L3, L4) erzeugbar ist, wobei die Primäroptikelemente (3) als Transformationsoptikelemente (6, 10, 11, 13) ausgebildet sind, die eine unterschiedliche Formgebung aufweisen zur Erzeugung von unterschiedlichen Lichtverteilungen (L1, L2, L3, L4) und die jeweils das an einer Lichteinkoppelfläche (7) derselben einfallende Licht derart führen, dass im Bereich einer Lichtauskoppelfläche (8, 10', 12, 14) derselben jeweils eine Zwischen-Abstrahlcharakteristik einer vorgegebenen Lichtverteilung (L1, L2, L3, L4) erzeugt wird, und dass den Transformationsoptikelementen (6, 10, 11, 13) ein als Sammellinse ausgebildetes Sekundäroptikelement (4) zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilungen (L1, L2, L3, L4) in den Straßenraum vorgelagert ist, dass die Lichtauskoppelflächen (8, 10', 12, 14) der Transformationsoptikelemente (6, 10, 11, 13) in einer Brennebene der Sammellinse (4) angeordnet sind, so dass die Zwischen-Abstrahlcharakteristik mittels der Sammellinse (4) entsprechend der vorgegebenen Lichtverteilung (L1, L2, L3, L4) abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das einer Abblendlichtfunktion zugeordnete Transformationsoptikelement (6) randseitig der Lichtauskoppelfläche (8) eine abstehende Kante (9') aufweist zur Erzeugung einer Hell-Dunkel-Grenze (HDG) in der Abblendlichtverteilung (L1).
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung und/oder die Kontur der Lichtauskoppelfläche (7) des Transformationsoptikelementes (6, 10, 11, 13) die Abstrahlcharakteristik desselben vorgibt.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsoptikelemente (6, 10, 11, 13) derart ausgebildet sind, dass sie im Bereich der Lichtauskoppelfläche (8, 10', 12, 14) derselben unterschiedliche Lichtverteilungscharakteristika generieren die jeweils eine vorgegebene Lichtfunktion repräsentieren.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsoptikelemente (6, 10, 11, 13) im Bereich der Lichtauskoppelflächen (8, 10', 12, 14) durch Kanten (9) voneinander getrennt sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenflächen (16) der Transformationsoptikelemente (6, 10, 11, 13) im Wesentlichen beabstandet zueinander angeordnet sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsoptikelemente (6, 10, 11, 13) einstückig ausgebildet sind.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinkoppelfläche (7) des Transformationsoptikelementes (6, 10, 11, 13) beabstandet zu mindestens einem demselben Transformationsoptikelement (6, 10, 11, 13) zugeordneten Leuchtchip (2) angeordnet ist.
Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtchips (2) jeweils nur einem einzigen Transformationsoptikelement (6, 10, 11, 13) zugeordnet sind.