DE102007023786B4 - Scheinwerfermodul und Scheinwerferanordnung für ein Kraftfahrzeug mit innen reflektierendem, lichtdurchlässigem Element - Google Patents
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- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Abstract
Description
- ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
- 1. Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft allgemein eine Scheinwerferanordnung und ein Scheinwerfermodul zur Verwendung in einem Fahrzeug. Genauer betrifft die Erfindung ein Scheinwerfermodul mit einer innen reflektierenden Wanne zum Richten von Lichtstrahlen in eine Richtung nach vorn sowie eine Scheinwerferanordnung mit mehreren Scheinwerfermodulen, von denen mindestens eines eine innen reflektierende Wanne zum Richten von Lichtstrahlen in eine Richtung nach vorn umfasst.
- 2. Stand der Technik
- Herkömmliche Scheinwerferanordnungen umfassen typisch eine oder mehrere Gruppen von Scheinwerfermodulen, die zusammen die Beleuchtung eines Kraftfahrzeugs bereitstellen. Zum Beispiel kann eine Gruppe von Scheinwerfermodulen ein Abblendlicht bilden, eine andere Gruppe von Scheinwerfermodulen kann ein Fernlicht bilden, und eine weitere Gruppe von Scheinwerfermodulen kann ein Blinklicht bilden.
- Jedes der Scheinwerfermodule umfasst typisch ein Gehäuse und eine Linse, die zusammen einen Hohlraum bilden, ein Beleuchtungselement, das im Allgemeinen mittig in dem Hohlraum positioniert ist, und einen Reflektor, der nahe einem hinteren Abschnitt des Hohlraums angeordnet ist, um Lichtstrahlen von dem Beleuchtungselement zur Vorderseite des Hohlraums und durch die Linse nach draußen zu reflektieren. Häufig ist das Beleuchtungselement eine Leuchtdiode, die mittels eines Halterungsarms mit dem Scheinwerfermodul verbunden ist. Außerdem ist der Reflektor typisch ein Bauteil aus einem allgemein reflektierenden Material wie etwa poliertes Metall oder hochreflektierender Kunststoff, der die gesamte Rückwand des Hohlraums oder den größten Teil davon bedeckt.
- Da das Beleuchtungselement in einem allgemein geschlossenen Hohlraum angeordnet ist, sind das Gehäuse und die Bauteile, die die Elektrizität für das Beleuchtungselement bilden und bereitstellen, potentiell unerwünschten Wärmegraden von dem Beleuchtungselement ausgesetzt.
- Daher erfordert diese Art der Konstruktion typisch Wärmeminderungsbauteile wie etwa einen Kühlkörper, der das Beleuchtungselement gegenüber dem Gehäuse trägt, und Kühlkanäle, die vom Gehäuse selbst gebildet werden. Selbst wenn diese Strukturen in der Lage sind, unerwünscht hohe Wärmegrade konsequent zu verhindern, so erhöhen die Wärmeminderungsbauteile doch allgemein die Komplexität und die Bauteilkosten dieser Art von Scheinwerfermodul.
- Wegen ihrer hochreflektierenden Beschaffenheit und ihrer mittigen Position sind das Beleuchtungselement, die das Beleuchtungselement tragenden Bauteile und der Reflektor gut sichtbare Komponenten. Genauer sind diese Bauteile besonders dann sichtbar, wenn das Beleuchtungselement kein Licht abgibt, was dazu führt, dass das unbeleuchtete Scheinwerfermodul ein allgemein nicht wünschenswertes ästhetisches Erscheinungsbild aufweist.
- Eine andere bekannte Art von Scheinwerfermodul ist ein Innenreflektormodul. Bei dieser Konstruktion ist eine Lichtquelle von der Basis eines lichtdurchlässigen Blocks beabstandet, um Lichtstrahlen in den Körper des lichtdurchlässigen Blocks zu leiten. Genauer ist die Lichtquelle entlang einer Mittelachse des lichtdurchlässigen Blocks solcherart angeordnet, dass die Lichtstrahlen aus der Lichtquelle austreten, einen Luftzwischenraum durchqueren und dann in den lichtdurchlässigen Block eintreten. Die Lichtstrahlen werden dann innenseitig von den Innenflächen des lichtdurchlässigen Blocks in eine gewünschte Richtung reflektiert. Wie bei der oben beschriebenen Konstruktion erzeugt jedoch die mittige Position der Lichtquelle ein allgemein nicht wünschenswertes ästhetisches Erscheinungsbild. Außerdem kann der Luftzwischenraum einen unerwünschten Lichtverlust oder eine ungesicherte Verbindung zwischen der Lichtquelle und dem lichtdurchlässigen Block erzeugen.
- Aus der
US 2006/0 072 313 A1 - Es ist daher wünschenswert, ein Scheinwerfermodul mit verringerter Komplexität und geringeren Bauteilkosten und mit einem ästhetisch wünschenswerten Erscheinungsbild bereitzustellen.
- KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
- Zur Überwindung der Beschränkungen und Nachteile des Standes der Technik wird ein Scheinwerfermodul bereitgestellt, das eine Lichtquelle zum Aussenden von Lichtstrahlen umfasst sowie ein lichtdurchlässiges Element zum Tragen der Lichtquelle und zum Richten der Lichtstrahlen in eine Richtung nach vorn. Genauer ist das Beleuchtungselement solcherart angeordnet, dass die Lichtstrahlen in das lichtdurchlässige Element eintreten und innenseitig von einer reflektierenden Fläche in eine Richtung nach vorn reflektiert werden. Die Lichtstrahlen werden dann als Lichtstrahl durch eine Austrittsfläche des lichtdurchlässigen Elements geleitet.
- In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Halterungsabschnitt in Bezug auf die Austrittsfläche solcherart angeordnet, dass eine Projektion des Halterungsabschnitts entlang einer Linie parallel zum Lichtstrahl an den Umfang der Austrittsfläche angrenzend oder außerhalb von ihm angeordnet ist. Damit ist die Lichtquelle in Bezug auf die Austrittsfläche versteckt angeordnet, so dass sie einem Betrachter, der das unbeleuchtete Scheinwerfermodul von der Vorderseite des Fahrzeugs inspiziert, im Wesentlichen verborgen bleibt.
- In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das lichtdurchlässige Element eine Oberseite und eine Unterseite, die jeweils entsprechende Abschnitte der Austrittsfläche schneiden, und der Halterungsabschnitt wird von der Oberseite gebildet. Genauer verläuft die Oberseite allgemein senkrecht von einem oberen Abschnitt der Austrittsfläche und bildet eine Vertiefung zum Tragen des Beleuchtungselements.
- In einem anderen Aspekt verläuft die Unterseite in einer Richtung, die nicht senkrecht zur Austrittsfläche liegt, so dass die Lichtstrahlen zu einem Strahl gebündelt werden, der aus der Austrittsfläche austritt. Genauer bildet die Unterseite allgemein eine Parabolform, und die Lichtquelle ist an einen ihrer Brennpunkte angrenzend angeordnet, so dass die Lichtstrahlen vertikal zu einem Strahl gebündelt werden.
- Das Scheinwerfermodul umfasst auch eine erste und eine zweite Seitenfläche, die Folgende schneiden: die Oberseite, die Unterseite und die Austrittsfläche. Die Seitenflächen umfassen jeweils bevorzugt einen abgeschrägten Abschnitt, der in einer Richtung verläuft, die nicht parallel zur Lichtstrahlachse liegt, so dass die Lichtstrahlen horizontal zu einen Strahl gebündelt werden, der an der Austrittsfläche austritt. Der abgeschrägte Abschnitt kann allgemein linear oder bogenförmig sein.
- In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das lichtdurchlässige Element eine reflektierende Schicht, die mindestens einen Abschnitt der Reflektionsoberfläche bildet, um zu verhindern, dass Lichtstrahlen aus dem lichtdurchlässigen Element durch andere Oberflächen als die Austrittsfläche austreten.
- In noch einem anderen Aspekt umfasst das Scheinwerfermodul mehrere Lichtquellen, die von einem anderen Halterungsabschnitt des lichtdurchlässigen Elements getragen werden.
- In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sendet die Lichtquelle Lichtstrahlen durch eine Außenfläche aus, und mindestes ein Abschnitt der Außenfläche wird von einem Halterungsabschnitt des lichtdurchlässigen Elements festgehalten, so dass Lichtstrahlen, die durch die Außenfläche der Lichtquelle abgegeben werden, unmittelbar in das lichtdurchlässige Element eintreten können. Diese Anordnung reduziert den Lichtverlust, der auftreten kann, wenn die Lichtstrahlen verschiedene Medien durchqueren.
- In einer Gestaltung ist die Lichtquelle eine Leuchtdiode, und die Außenfläche wird mindestens teilweise von einer lichtdurchlässigen Schutzschicht gebildet. Des Weiteren hält der Halterungsabschnitt die lichtdurchlässige Schutzschicht bevorzugt vollständig umschlossen. Außerdem hält der Halterungsabschnitt die lichtdurchlässige Schutzschicht bevorzugt über Formschluss fest.
- In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Scheinwerferanordnung für ein Kraftfahrzeug mehrere Scheinwerfermodule, die zusammen die Beleuchtung des Kraftfahrzeugs bereitstellen. In einer Gestaltung ist mindestens eines der mehreren Scheinwerfermodule ein Wannenmodul, das zusammen mit mindesten einem weiteren Wannenmodul eine Gruppe von Wannenmodulen bildet. Die Scheinwerferanordnung kann auch eine Gruppe von Projektormodulen umfassen, die zusammen mit den Wannenmodulen ein Abblendlicht erzeugen. Die Scheinwerferanordnung kann auch ein Fernlichtmodul umfassen, das zur Erzeugung eines Fernlichts angeordnet ist, sowie ein Blinkermodul, das zur Erzeugung eines Blinklichts angeordnet ist.
- Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich dem Fachmann ohne weiteres aus dem Studium der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen und Ansprüche, die der vorliegenden Patentschrift beigefügt sind und deren Bestandteile sie bilden.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine isometrische Ansicht einer Scheinwerferanordnung, die an ein Kraftfahrzeug angeschlossen ist und die Prinzipien der vorliegenden Erfindung umsetzt, wobei die Scheinwerferanordnung eine Gruppe von Wannen-Scheinwerfermodulen und eine Gruppe von Projektor-Scheinwerfermodulen umfasst. -
2 ist eine isometrische Ansicht eines in1 dargestellten Wannen-Scheinwerfermoduls, das eine Lichtquelle und ein lichtdurchlässiges Element aufweist und die Prinzipien der vorliegenden Erfindung umsetzt. -
3 ist eine Querschnittsansicht des Wannen-Scheinwerfermoduls entlang der Linie 2-2 in2 . -
4 ist eine Vorderansicht des in2 dargestellten Wannen-Scheinwerfermoduls. -
5 ist eine Draufsicht des in2 dargestellten Wannen-Scheinwerfermoduls. -
6 ist eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform eines Wannen-Scheinwerfermoduls mit abgeschrägten Seitenwänden, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung umsetzt. -
7 ist eine isometrische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Wannen-Scheinwerfermoduls mit mehreren Beleuchtungselementen, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung umsetzt. -
8 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der Ansicht der3 noch einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Wannen-Scheinwerfermoduls mit einer Lichtquelle mit beschränkter Lichtausbreitung, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung umsetzt. -
9 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der Ansicht der3 noch einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Wannen-Scheinwerfermoduls, das eine reflektierende Schicht auf einem Abschnitt des lichtdurchlässigen Elements aufweist und die Prinzipien der vorliegenden Erfindung umsetzt. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- In den Zeichnungen zeigt
1 eine Scheinwerferanordnung2 , die an der Vorderseite eines Kraftfahrzeugs3 installiert ist und Folgendes umfasst: eine Gruppe von Wannen-Scheinwerfermodulen10 sowie eine Gruppe von Projektor-Scheinwerfermodulen5 , die zusammen ein Abblendlicht erzeugen; ein Fernlichtmodul6 zum Erzeugen eines Fernlichts; eine Gruppe von Blinkermodulen7a ,7b zum Erzeugen eines Blicklichts und eine Gruppe von Standlichtmodulen8 zum Erzeugen eines Standlichts. Die in1 dargestellten Projektor-Scheinwerfermodule5 , das Fernlichtmodul6 , die Blinkermodule7a ,7b und die Standlichtmodule8 sind jeweils nach dem Stand der Technik allgemein bekannt. -
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in1 dargestellten Wannen-Scheinwerfermoduls10 . Das Wannen-Scheinwerfermodul10 umfasst eine Lichtquelle wie etwa eine Leuchtdiode (LED)12 , und ein lichtdurchlässiges Element wie etwa eine Wanne14 zum Richten von Lichtstrahlen von der LED12 in eine Richtung nach vorn. Genauer ist die LED12 nahe eines hinteren Abschnitts15 der Wanne14 angeordnet, so dass Lichtstrahlen in die Wanne eintreten und nach vorn durch eine Austrittsfläche16 an einem vorderen Abschnitt17 der Wanne gerichtet werden, um einen Lichtstrahl zum Beleuchten eines Bereichs vor dem Kraftfahrzeug zu bilden. - Wie in
3 dargestellt, umfasst die LED12 einen Chip18 zum Aussenden von Licht, eine lichtdurchlässige Schutzschicht20 , die den Chip18 zu seinem Schutz umgibt, und ein Substrat22 , das den Chip18 in der Wanne14 hält und die elektrischen Bauteile der LED12 beherbergt. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, wird, um die LED12 zum Leuchten zu bringen, über elektrische Verkabelung (nicht dargestellt) ein elektrischer Strom zum Chip18 geleitet, und die Bewegung der Elektronen über ein Paar von Elektroden (nicht dargestellt) bewirkt, dass die LED12 Lichtstrahlen30 aussendet. Alternativ kann jede beliebige andere Lichtquelle mit dem Wannen-Scheinwerfermodul10 verwendet werden, insbesondere Glühlampen oder Hochdruckentladungslampen. - Die in den Figuren dargestellte Wanne
12 ist ein einzelnes, einheitliches Festkörperbauteil, das eine Oberseite32 , ein Paar Seitenflächen34 ,36 und eine Unterseite38 bildet, die jeweils die Austrittsfläche16 entlang deren Rändern schneiden. Genauer sind die Oberseite32 und die Austrittsfläche16 allgemein ebene Flächen, die allgemein senkrecht zueinander liegen (siehe3 ). Außerdem bilden die Seitenflächen34 ,36 und die Unterseite38 jeweils bogenförmige Flächen, um die Strahlen wunschgemäß zu richten, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird. Die Seitenflächen34 ,36 liegen am Schnittpunkt zur Austrittsfläche16 allgemein zu dieser senkrecht, verjüngen sich jedoch entlang jeweiliger Parabolbahnen40 ,42 vom vorderen Abschnitt17 zum hinteren Abschnitt15 der Wanne14 nach innen (siehe5 ). In ähnlicher Weise bildet die Unterseite38 eine Parabolbahn44 , die sich vom vorderen Abschnitt17 zum hinteren Abschnitt15 der Wanne14 nach oben neigt (siehe3 ). Wie nachfolgend ausführlicher erläutert, bewirken die Parabolbahnen40 ,42 ,44 der Seitenflächen34 ,36 und der Unterseite38 , dass Lichtstrahlen zur Mitte des Strahlmusters gerichtet werden, welches durch die Austrittsfläche16 austritt. - Die LED
12 wird von einem Halterungsabschnitt46 der Wanne14 getragen, der in Bezug auf die Austrittsfläche16 solcherart angeordnet ist, dass eine Projektion des Halterungsabschnitts46 entlang einer Linie60 parallel zur Lichtstrahlachse48 an den Umfang62 der Austrittsfläche16 angrenzend oder außerhalb von ihm liegt, womit die LED12 einem Betrachter, der das unbeleuchtete Scheinwerfermodul von der Vorderseite des Fahrzeugs inspiziert, im Wesentlichen verborgen bleibt. Diese Anordnung ist in2 und4 dargestellt, wobei der Halterungsabschnitt48 auf einer Linie mit dem Umfang62 der Austrittsfläche16 liegt. - Der Halterungsabschnitt
46 in den Figuren ist eine Vertiefung in der Oberseite32 der Wanne14 , so dass die Lichtstrahlen, die in die Wanne14 eintreten, zur Unterseite38 gerichtet werden (wie in3 am besten dargestellt). Genauer befindet sich der Halterungsabschnitt46 im hinteren Abschnitt15 der Wanne14 , an einen Brennpunkt56 der Parabolbahnen40 ,42 ,44 der Seitenflächen34 ,36 und der Unterseite38 angrenzend. - Die oben beschriebene Anordnung der LED
12 in Bezug auf die Wanne14 bietet viele Vorteile, die nachfolgend ausführlicher erläutert werden. Erstens bewirkt die Anordnung der LED12 angrenzend an den Brennpunkt56 der Parabolbahnen40 ,42 ,44 , dass die Lichtstrahlen, die aus der LED austreten, zu einem Strahl gebündelt werden, der aus der Austrittsfläche16 austritt. - Zweitens verbessert, wie oben erwähnt, die Anordnung der LED
12 entlang der Oberseite32 der Wanne durch die Minimierung der Wahrnehmbarkeit der LED12 das ästhetische Erscheinungsbild des Wannen-Scheinwerfermoduls10 für einen Betrachter, der das Modul10 von der Vorderseite des Fahrzeugs ansieht. Drittens minimiert die Ausrichtung der von der LED12 abgestrahlten Lichtstrahlen die Blendung der Insassen entgegenkommender Fahrzeuge. - Der in den Figuren dargestellte Halterungsabschnitt
46 stimmt mit der Form der LED12 überein, um Luftzwischenräume zwischen der Außenfläche der LED und der Wanne zu minimieren oder zu beseitigen. Die passgenaue Anordnung zwischen der Außenfläche der LED12 und der Wanne14 verbindet die Bauteile12 ,14 sicher miteinander und verringert die Wahrscheinlichkeit ihrer unerwünschten Loslösung voneinander. Außerdem verringert oder verhindert die passgenaue Anordnung eine Bewegung der Bauteile12 ,14 gegeneinander, womit ein vorzeitiger Bauteilverschleiß verringert wird. Die LED12 kann über Formschluss oder ein anderes geeignetes Verbindungsmittel wie etwa einen Klebstoff oder ein mechanisches Befestigungsmittel mit der Wanne14 verbunden sein. Der direkte Kontakt zwischen dem LED-Chip18 und der Wanne14 kann jedoch zur Beschädigung oder dem vorzeitigem Verschleiß der LED12 führen. Daher umgibt den Chip18 eine lichtdurchlässige Schutzschicht20 , um Schutz bereitzustellen und die Lebensdauer der LED12 zu erhöhen. - Die Beseitigung von Luftzwischenräumen zwischen der Außenseite der LED und der Wanne
14 kann auch Lichtverluste innerhalb des Wannen-Scheinwerfermoduls10 reduzieren. Es ist ein Naturprinzip, dass Licht, welches verschiedene Medien durchquert, aufgrund von Reflektion Lichtverluste erleidet. Daher ist es allgemein wünschenswert, die Anzahl verschiedener Medien zu minimieren, die die Lichtstrahlen durchlaufen müssen, bevor sie aus dem Wannen-Scheinwerfermodul10 austreten. Es ist daher insbesondere wünschenswert, die Luftzwischenräume zu minimieren, die die Lichtstrahlen passieren müssen. - Wie oben erwähnt, werden die Lichtstrahlen
30 , die in die Wanne14 eintreten, zur Unterseite38 gerichtet und im Wesentlichen innen in eine Richtung nach vorn zur Austrittsfläche16 reflektiert. Genauer werden einige der Lichtstrahlen (die reflektierten Strahlen30a ) zur Austrittsfläche16 reflektiert, während die übrigen Lichtstrahlen (die gebrochenen Strahlen30b ) durch die Unterseite38 aus der Wanne14 austreten können. - Nach einem allgemein bekannten Naturprinzip wird, wenn ein Lichtstrahl eine Grenze eines Mediums in einem relativ großen Einfallswinkel schneidet, ein beträchtlicher Prozentsatz des Lichtstrahls innerhalb des Mediums reflektiert und der kleine übrige Prozentsatz des Lichtstrahls wird gebrochen, wenn er durch die Grenze aus dem Medium austritt. Umgekehrt wird, wenn ein Lichtstrahl eine Grenze eines Mediums in einem relativ kleinen Einfallswinkel schneidet, ein erheblicher Prozentsatz des Lichtstrahls beim Verlassen des Mediums durch die Grenze gebrochen und der kleine übrige Prozentsatz des Lichtstrahls wird innerhalb des Mediums reflektiert. Daher umfassen die daraus resultierenden Lichtstrahlen typisch sowohl reflektierte Bestandteile als auch gebrochene Bestandteile. Zum Zweck der Illustration jedoch werden die resultierenden Lichtstrahlen mit ihren dominierenden Bestandteilen bezeichnet und abgebildet. In der vorliegenden Verwendung bezeichnet der Begriff „reflektierte Strahlen
30a “ Strahlen, die jeweils einen höheren Prozentsatz an Licht aufweisen, das zur Austrittsfläche16 reflektiert wird, als Licht, das durch die Unterseite38 der Wanne14 gebrochen wird. In ähnlicher Weise bezeichnet vorliegend der Begriff „gebrochene Strahlen30b “ Strahlen, die jeweils einen höheren Prozentsatz an Licht aufweisen, das beim Austritt durch die Unterseite38 gebrochen wird, als Licht, das zur Austrittsfläche16 reflektiert wird. - Das oben erwähnte Prinzip ist in Bezug auf die vorliegende Erfindung in
3 dargestellt, wo die reflektierten Strahlen30a jeweils in einem relativ großen Einfallswinkel50 auf die Unterseite38 auftreffen und die gebrochenen Strahlen30b jeweils in einem relativ kleinen Einfallswinkel50 auf die Unterseite38 auftreffen. Die reflektierten Strahlen30a werden jeweils im Wesentlichen vollständig zur Austrittsfläche16 reflektiert, während die gebrochenen Strahlen30b jeweils im Wesentlichen vollständig durch die Unterseite38 aus der Wanne14 austreten können. Infolge des Austretens durch die Unterseite38 werden die gebrochenen Strahlen30b nicht zur Beleuchtung des Bereichs vor dem Fahrzeug genutzt. Es ist daher wünschenswert, die reflektierten Strahlen30a zu maximieren und die gebrochenen Strahlen30b zu minimieren, wie es nachfolgend ausführlicher anhand weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert wird. - Wie oben erwähnt, beschreibt die Unterseite
38 der Wanne14 eine Parabolbahn44 . Genauer ist die Parabolbahn44 solcherart konfiguriert, dass die reflektierten Strahlen30a allgemein gleichmäßig in eine vertikale Richtung ausgebreitet werden, wenn sie durch die Austrittsfläche16 scheinen. Die Anordnung der LED12 angrenzend an den Brennpunkt56 der Parabolbahn44 der Unterseite38 verbessert die Konzentration der reflektierten Strahlen30a in eine vertikale Richtung weiter. - Wegen des Lichtverlustes aus den gebrochenen Strahlen
30b treten jedoch die Lichtstrahlen30 nur aus einem unteren Abschnitt54 der Austrittsfläche16 aus und beleuchten somit nur einen unteren Abschnitt des Wannen-Scheinwerfermoduls10 . In der vorliegenden Verwendung ist der beleuchtete Abschnitt54 als der Abschnitt der Austrittsfläche16 definiert, der eine wesentliche Menge von Lichtstrahlen erhält, wenn die LED leuchtet. In ähnlicher Weise ist ein unbeleuchteter Abschnitt58 als der Abschnitt der Austrittsfläche16 definiert, der wenig oder kein Licht erhält, wenn die LED leuchtet. Obschon der unbeleuchtete Abschnitt58 Spurenmengen von Licht erhalten kann, bei denen es sich um Reste der gebrochenen Strahlen30b handelt, reicht dieses Licht nicht unbedingt aus, um einen Bereich vor dem Wannen-Scheinwerfermodul10 wirksam zu beleuchten. - Die Parabolbahn
44 ist auch solcherart konfiguriert, dass die Strahlen30a , die von der Unterseite38 reflektiert werden, so gerichtet werden, dass sie parallel zueinander sind und einen Lichtstrahl bilden, der allgemein entlang einer Lichtstrahlachse48 verläuft. Obschon einige der reflektierten Strahlen30a in eine Richtung verlaufen können, die nicht parallel zur Achse48 ist, ist der Scheinwerferstrahl im Wesentlichen so fokussiert, dass er entlang der Achse48 verläuft. - Wie oben erwähnt, bilden die Seitenflächen
34 ,36 der Wanne14 ebenfalls Parabolbahnen40 ,42 . Genauer sind die Parabolbahnen40 ,42 solcherart konfiguriert, dass die reflektierten Strahlen30a allgemein gleichmäßig in einer horizontalen Richtung ausgebreitet werden, wenn sie durch die Austrittsfläche16 scheinen oder diese durchdringen (wie am besten in5 dargestellt). Die Anordnung der LED12 angrenzend an den Brennpunkt56 der Parabolbahnen40 ,42 verbessert die Konzentration der reflektierten Strahlen30a in die horizontale Richtung weiter. - Wie in
5 dargestellt, sind jedoch die Parabolbahnen40 ,42 solcherart angeordnet, dass nur einige der reflektierten Strahlen30a , die von den Seitenflächen34 ,36 reflektiert werden, so gerichtet werden, dass sie parallel zueinander verlaufen und den Scheinwerferstrahl bilden, der entlang einer Lichtstrahlachse48 verlauft. Die übrigen reflektierten Strahlen30a werden entlang Bahnen gerichtet, die nicht parallel zur Lichtstrahlachse48 liegen, so dass sie über seitliche Bereiche vor dem Fahrzeug verteilt werden. Während es genauer im Allgemeinen wünschenswert ist, dass der Scheinwerferstrahl eine relativ gebündelte Ausbreitung in vertikaler Richtung aufweist, ist es im Allgemeinen wünschenswert, dass der Scheinwerferstrahl einen breiteren Bereich der seitlichen Ausleuchtung aufweist, so dass die Fahrzeuginsassen in der Lage sind, einen breiteren Bereich vor dem Fahrzeug einzusehen. Vergleicht man die Parabolbahnen40 ,42 ,44 in3 in %, so behält die Bahn44 der Unterseite38 eine allgemeine Abwärtsneigung in der Nähe des vorderen Abschnitts17 der Wanne14 bei, wohingegen die Seitenflächen34 ,36 Bahnen40 ,42 aufweisen, die in der Nähe des vorderen Abschnitts17 der Wanne14 allgemein parallel zur Strahlachse48 verlaufen. - Die jeweiligen Bahnen
40 ,42 ,44 der Wanne14 können gegenüber den in2 –5 dargestellten Bahnen geändert werden, um einen Scheinwerferstrahl mit besonderen Eigenschaften zu erzeugen. Beispielsweise können die Seitenbahnen unterschiedliche Neigungen und/oder unterschiedliche Formen aufweisen, so dass das Wannen-Scheinwerfermodul10 auf einer Seite einen breiteren Ausleuchtungsbereich aufweist als auf der anderen Seite. Diese Gestaltung kann besonders vorteilhaft für die unterschiedlichen Eigenschaften sein, die für ein Wannen-Scheinwerfermodul10 auf der Fahrerseite und ein Wannen-Scheinwerfermodul10 auf der Beifahrerseite wünschenswert sind. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, dass das Wannen-Scheinwerfermodul10 der Fahrerseite einen breiteren Ausleuchtungsbereich nach links aufweist und das Wannen-Scheinwerfermodul10 auf der Beifahrerseite einen breiteren Ausleuchtungsbereich nach rechts. - Außerdem verbessert, wie oben erläutert, die Positionierung der LED
12 entlang der Oberseite32 der Wanne14 auch das ästhetische Erscheinungsbild des Wannen-Scheinwerfermoduls10 für einen Betrachter, der das Wannen-Scheinwerfermodul10 von der Vorderseite des Fahrzeugs ansieht. Da die LED12 allgemein an den Umfang62 der Austrittsfläche16 angrenzend oder auf einer Linie mit ihm angeordnet ist, statt mittig in Bezug auf die Austrittsfläche16 , ist es weniger wahrscheinlich, dass ein Betrachter die LED12 durch die Austrittsfläche16 sieht und bemerkt. Außerdem kann, da der obere Abschnitt der Austrittsfläche16 der unbeleuchtete Abschnitt58 ist, ein lichtundurchlässiger Blendenabschnitt über dem unbeleuchteten Abschnitt58 angebracht werden, um die LED12 weiter zu verbergen. - Die Ausrichtung der LED
12 nach unten minimiert allgemein den Effekt, dass die Fahrzeuginsassen durch Blendlicht gestört werden. Beispielsweise treten die gebrochenen Strahlen30b in die Abwärtsrichtung aus der Wanne14 aus. - Die Wanne
14 besteht bevorzugt aus einem allgemein transparenten Material mit einer relativ hohen Lichtdurchlässigkeit, um Lichtverluste innerhalb der Wanne zu minimieren. Beispielsweise besteht die Wanne14 bevorzugt aus einem der folgenden Materialien: Glas, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat-Harze, Polystryrol-Harze, Styrolacrylnitril(SAN)-Harze, Zelluloseacetat, oder jedem beliebigen anderen Material mit einem relativ hohen Prozentsatz an Lichtdurchlässigkeit. - Es kann auch wünschenswert sein, dass die Wanne
14 aus einem leicht formbaren Material wie etwa Harz besteht, um den Herstellungsprozess zu vereinfachen und Herstellungskosten zu verringern. Obschon es wünschenswert sein kann, dass das Harz eine bestimmte Farbe aufweist, so dass der Lichtstrahl farbig ist, ist das Harz bevorzugt farblos oder leicht eingefärbt, um Lichtverluste weiter zu minimieren. Alternativ kann die Wanne14 im Wesentlichen farblos mit einem eingefärbten Abschnitt sein, der die Austrittsfläche16 bildet. Bei dieser Gestaltung kann es vorteilhaft sein, die Wanne aus zwei unterschiedlich gefärbten Teilen zu bilden, die miteinander verbunden sind. - In
6 ist ein alternatives Wannen-Scheinwerfermodul110 dargestellt, mit Seitenflächen134 ,136 , die jeweils einen abgeschrägten Abschnitt180 ,182 bilden, der in eine Richtung verläuft, die nicht parallel zur Lichtstrahlachse148 liegt, sowie einen nicht abgeschrägten Abschnitt181 ,183 , der in einer Richtung verläuft, die im Wesentlichen parallel zur Lichtstrahlachse148 liegt. Die nicht abgeschrägten Abschnitte181 ,183 stellen aufeinander zu laufende Lichtstrahlen bereit, ähnlich der Gestaltung, die in5 dargestellt ist, doch sind die Abschnitte180 ,181 ,182 ,182 allgemein linear, um die Fertigungsschritte zu vereinfachen und die Montagebauteile für das Wannen-Scheinwerfermodul110 zu vereinfachen. -
7 zeigt ein weiteres alternatives Wannen-Scheinwerfermodul210 , das mehrere LEDs218a ,218b ,218c (drei dargestellt) umfasst, die von dem lichtdurchlässigen Element214 gehalten werden. Wegen des Vorhandenseins mehrerer LEDs218a ,218b ,218c kann das Wannen-Scheinwerfermodul210 einen Scheinwerferstrahl mit allgemein höherer Lichtleistung erzeugen. -
8 zeigt noch ein weiteres alternatives Wannen-Scheinwerfermodul310 , bei dem die LED312 selbst gerichtet ist und eine beschränkte Lichtausbreitung aufweist, um die Brechungsstrahlen zu minimieren, die durch die Unterseite338 der Wanne314 verloren gehen. Beispielsweise ist die312 solcherart angeordnet, dass ihre am weitesten nach hinten gerichteten Lichtstrahlen394 in einem Einfallswinkel auf die Unterseite338 auftreffen, der groß genug ist, um die Lichtstrahlen zur Austrittsfläche316 zu reflektieren. Daher werden alle oder im Wesentlichen alle von der LED312 abgegebenen Lichtstrahlen zumindest im Wesentlichen zur Austrittsfläche316 reflektiert. -
9 zeigt ein weiteres alternatives Wannen-Scheinwerfermodul410 , bei dem ein lichtdurchlässiges Element414 eine reflektierende Schicht490 umfasst, die mindestens einen Abschnitt der Unterseite438 bedeckt. Die reflektierende Schicht490 ist ein hochreflektierendes Material wie etwa Metall, so dass die am weitesten nach hinten gerichteten Lichtstrahlen494 zur Austrittsfläche416 reflektiert werden, statt durch die Unterseite438 verloren zu gehen, wie es aus3 ersichtlich ist. - Obschon die in
1 dargestellten Projektor-Scheinwerfermodule5 , das Fernlichtmodul6 , die Blinkermodule7a ,7b und die Standlichtmodule8 jeweils nach dem Stand der Technik allgemein bekannt sind, kann in einer alternativen Gestaltung die Scheinwerferanordnung2 statt dieser Module5 ,6 ,7a ,7b ,8 mehrere Wannen-Scheinwerfermodule verwenden, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung umsetzen. - Die vorangegangene Beschreibung soll daher als illustrativ und nicht als begrenzend betrachtet werden, und es versteht sich, dass es die folgenden Ansprüche sind, einschließlich aller Äquivalente, die den Sinn und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung bestimmen sollen.
- Bezugszeichenliste
-
- 2
- Scheinwerferanordnung
- 3
- Kraftfahrzeug
- 5
- Projektor-Scheinwerfermodule
- 6
- Fernlichtmodul
- 7a, 7b
- Blinkermodule
- 8
- Standlichtmodule
- 10
- Wannen-Scheinwerfermodule
- 12
- Leuchtdiode (LED)
- 14
- Wanne, lichtdurchlässiges Element
- 15
- hinterer Abschnitt der Wanne
- 16
- Austrittsfläche
- 17
- vorderer Abschnitt der Wanne
- 18
- LED-Chip
- 20
- lichtdurchlässige Schutzschicht
- 22
- Substrat
- 30
- Lichtstrahlen
- 30a
- reflektierte Lichtstrahlen
- 30b
- gebrochene Lichtstrahlen
- 32
- Oberseite
- 34
- Seitenfläche
- 36
- Seitenfläche
- 38
- Unterseite
- 40
- Parabolbahn
- 42
- Parabolbahn
- 44
- Parabolbahn
- 46
- Halterungsabschnitt
- 48
- Lichtstrahlachse
- 50
- Einfallswinkel
- 54
- beleuchteter Abschnitt der Austrittsfläche
- 56
- Brennpunkt der Parabolbahnen
- 58
- unbeleuchteter Abschnitt der Austrittsfläche
- 60
- Linie
- 62
- Umfang der Austrittsfläche
- 110
- alternatives Wannen-Scheinwerfermodul
- 134
- Seitenfläche
- 136
- Seitenfläche
- 148
- Lichtstrahlachse
- 180
- abgeschrägter Abschnitt
- 181
- nicht abgeschrägter Abschnitt
- 182
- abgeschrägter Abschnitt
- 183
- nicht abgeschrägter Abschnitt
- 210
- alternatives Wannen-Scheinwerfermodul
- 212
- LED
- 218a
- LED-Chip
- 218b
- LED-Chip
- 218c
- LED-Chip
- 214
- Wanne, lichtdurchlässiges Element
- 232
- Oberseite
- 234
- Seitenfläche
- 236
- Seitenfläche
- 310
- alternatives Wannen-Scheinwerfermodul
- 312
- LED
- 314
- Wanne, lichtdurchlässiges Element
- 316
- Austrittsfläche
- 338
- Unterseite
- 394
- Lichtstrahlen
- 410
- Wannen-Scheinwerfermodul
- 414
- Wanne, lichtdurchlässiges Element
- 416
- Austrittsfläche
- 438
- Unterseite
- 490
- reflektierende Schicht
- 494
- Lichtstrahlen
Claims (13)
- Scheinwerfermodul für ein Kraftfahrzeug (
10 ,110 ,210 ,310 ,410 ), umfassend: eine Lichtquelle, die zum Aussenden von Lichtstrahlen (30 ) angeordnet ist, und ein lichtdurchlässiges Element (14 ,214 ,314 ,414 ) mit Abschnitten, die Folgendes bilden: einen Halterungsabschnitt (46 ), der zum Tragen der Lichtquelle solcherart angeordnet ist, dass die Lichtstrahlen (30 ) in das lichtdurchlässige Element (14 ,214 ,314 ,414 ) eintreten können, eine reflektierende Fläche, die zum innenseitigen Reflektieren der Lichtstrahlen (30 ) in eine Richtung nach vorn parallel zu einer Lichtstrahlachse (48 ,148 ) angeordnet ist, und eine Austrittsfläche (16 ,316 ,416 ), die dafür angeordnet ist, die Lichtstrahlen (30 ) durch sie hindurchtreten zu lassen, sodass sie von dem lichtdurchlässigen Element (14 ,214 ,314 ,414 ) ausgesendet werden, wobei die Austrittsfläche (16 ,316 ,416 ) einen Umfang (62 ) bildet und der Halterungsabschnitt (46 ) in Bezug auf die Austrittsfläche (16 ,316 ,416 ) solcherart angeordnet ist, dass eine Projektion des Halterungsabschnitts (46 ) entlang einer Linie (60 ) parallel zur Lichtstrahlachse (48 ,148 ) an den Umfang (62 ) der Austrittsfläche (16 ,316 ,416 ) angrenzend liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle in Bezug auf die Austrittsfläche (16 ,316 ,416 ) verborgen angeordnet ist, und dass das lichtdurchlässige Element (14 ,314 ,414 ) eine Oberseite (32 ) und eine Unterseite (38 ,338 ,438 ) umfasst, die jeweils die Austrittsfläche (16 ,316 ,416 ) schneiden, und dass der Halterungsabschnitt (46 ) von der Oberseite (32 ) gebildet wird, und dass die Oberseite (32 ) senkrecht zur Austrittsfläche (16 ,316 ,416 ) liegt, und dass ein Abschnitt der Unterseite (38 ,338 ,438 ) von bogenförmiger Form ist, von dem mindestens ein Abschnitt der Unterseite parabolförmig (44 ) ist und die Lichtquelle an einem Brennpunkt (56 ) der Unterseite (38 ,338 ,438 ) angeordnet ist, und dass die Lichtquelle eine Leuchtdiode (12 ,212 ,312 ) mit einem Leuchtchip (18 ,218a ,218b ,218c ) und einer Schutzschicht (20 ) ist, die mindestens teilweise um den Leuchtchip (18 ,218a ,218b ,218c ) angebracht ist, um mindestens einen Abschnitt der Außenfläche der Lichtquelle zu bilden, und dass der Halterungsabschnitt (46 ) die Leuchtdiode (12 ,212 ,312 ) durch Formschluss festhält. - Scheinwerfermodul (
10 ,110 ,310 ,410 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige Element (14 ,214 ,314 ,414 ) ferner eine erste Seitenfläche (34 ,134 ) und eine zweite Seitenfläche (36 ,136 ) umfasst, die die Oberseite (32 ), die Unterseite (38 ,338 ,438 ) und die Austrittsfläche (16 ,316 ,416 ) schneiden, und dass die erste und die zweite Seitenfläche (34 ,36 ,134 ,136 ) jeweils einen abgeschrägten Abschnitt (40 ,42 ,180 ,182 ) umfasst, der in einer Richtung verläuft, die nicht parallel zur Lichtstrahlachse (48 ,148 ) liegt. - Scheinwerfermodul (
110 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschrägte Abschnitt der ersten und der zweiten Seitenfläche (180 ,182 ) jeweils linear ist. - Scheinwerfermodul (
10 ,310 ,410 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschrägte Abschnitt der ersten und der zweiten Seitenfläche (40 ,42 ) jeweils bogenförmig ist. - Scheinwerfermodul (
10 ,110 ,310 ,410 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12 ,312 ) durch eine ihrer Außenflächen Lichtstrahlen (30 ) aussendet und der Halterungsabschnitt (46 ) mindestens einen Abschnitt der Außenfläche der Lichtquelle (12 ,312 ) besetzt, sodass mindestens ein Anteil der Lichtstrahlen (30 ), die durch die Außenfläche der Lichtquelle (30 ,394 ,494 ) ausgesendet werden, unmittelbar in das lichtdurchlässige Element (14 ,214 ,314 ,414 ) eintreten kann. - Scheinwerfermodul (
410 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige Element (414 ) eine reflektierende Schicht (490 ) umfasst, die mindestens einen Abschnitt einer der reflektierenden Flächen bildet. - Scheinwerfermodul (
210 ) nach Anspruch 1, das ferner eine zweite Lichtquelle (218a ,218b ,218c ) umfasst, die von einem zweiten, in dem lichtdurchlässigen Element (214 ) gebildeten Halterungsabschnitt (46 ) getragen wird. - Scheinwerferanordnung (
2 ) für ein Kraftfahrzeug (3 ), umfassend: mehrere Scheinwerfermodule (5 ,6 ,7a ,7b ,8 ,10 ), die zusammen die Beleuchtung für das Kraftfahrzeug (3 ) bereitstellen, wobei mindestens eines der mehreren Scheinwerfermodule Folgendes umfasst: eine Lichtquelle (12 ), die zum Aussenden von Lichtstrahlen (30 ) angeordnet ist, und ein lichtdurchlässiges Element (14 ) mit Abschnitten, die Folgendes bilden: einen Halterungsabschnitt (46 ), der zum Tragen der Lichtquelle solcherart angeordnet ist, dass die Lichtstrahlen (30 ) in das lichtdurchlässige Element (14 ) eintreten können, eine reflektierende Fläche, die zum innenseitigen Reflektieren der Lichtstrahlen (30 ) in eine Richtung nach vorn parallel zu einer Lichtstrahlachse (48 ) angeordnet ist, und eine Austrittsfläche (16 ), die dafür angeordnet ist, die Lichtstrahlen (30 ) durch sie hindurchtreten zu lassen, sodass sie von dem lichtdurchlässigen Element (14 ) ausgesendet werden, und dass die Austrittsfläche (16 ) einen Umfang (62 ) bildet und der Halterungsabschnitt (46 ) in Bezug auf die Austrittsfläche (16 ) solcherart angeordnet ist, dass eine Projektion des Halterungsabschnitts (46 ) entlang einer Linie (60 ) parallel zur Lichtstrahlachse (48 ) an den Umfang (62 ) der Austrittsfläche (16 ) angrenzend liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12 ) in Bezug auf die Austrittsfläche (16 ) verborgen angeordnet ist, und dass das lichtdurchlässige Element (14 ,314 ,414 ) eine Oberseite (32 ) und eine Unterseite (38 ,338 ,438 ) umfasst, die jeweils die Austrittsfläche (16 ,316 ,416 ) schneiden, und dass der Halterungsabschnitt (46 ) von der Oberseite (32 ) gebildet wird, und dass die Oberseite (32 ) senkrecht zur Austrittsfläche (16 ,316 ,416 ) liegt, und dass ein Abschnitt der Unterseite (38 ,338 ,438 ) von bogenförmiger Form ist, von dem mindestens ein Abschnitt der Unterseite parabolförmig (44 ) ist und die Lichtquelle an einen Brennpunkt (56 ) der Unterseite (38 ,338 ,438 ) angeordnet ist, und dass die Lichtquelle eine Leuchtdiode (12 ,212 ,312 ) mit einem Leuchtchip (18 ,218a ,218b ,218c ) und einer Schutzschicht (20 ) ist, die mindestens teilweise um den Leuchtchip (18 ,218a ,218b ,218c ) angebracht ist, um mindestens einen Abschnitt der Außenfläche der Lichtquelle zu bilden, und dass der Halterungsabschnitt (46 ) die Leuchtdiode (12 ,212 ,312 ) durch Formschluss festhält. - Scheinwerferanordnung (
2 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige Element (14 ) eine Oberseite (32 ) und eine Unterseite (38 ) umfasst, die jeweils die Austrittsfläche (16 ) schneiden, und dass der Halterungsabschnitt (46 ) von der Oberseite (32 ) gebildet wird. - Scheinwerferanordnung (
2 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12 ) an dem Brennpunkt (56 ) der Unterseite (38 ) angeordnet ist. - Scheinwerferanordnung (
2 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine der mehreren Scheinwerfermodule (5 ,6 ,7a ,7b ,8 ,10 ) ein Wannenmodul (10 ,110 ,210 ,310 ,410 ) ist, das eine Oberseite (32 ), eine Unterseite (38 ,338 ,438 ) und zwei Seitenflächen (34 ,36 ,134 ,136 ) umfasst und das zusammen mit mindestens einem weiteren Wannenmodul eine Gruppe von Wannenmodulen bildet. - Scheinwerferanordnung (
2 ) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Scheinwerfermodule (5 ,6 ,7a ,7b ,8 ,10 ) ferner eine Gruppe von Projektormodulen (5 ) umfassen, die zusammen mit den Wannenmodulen (10 ,110 ,310 ,410 ) ein Abblendlicht erzeugen. - Scheinwerferanordnung (
2 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Scheinwerfermodule (5 ,6 ,7a ,7b ,8 ,10 ) ferner ein Fernlichtmodul (6 ) umfassen, das zum Erzeugen eines Fernlichts angeordnet ist, sowie ein Blinkermodul (7a ,7b ), das zum Erzeugen eines Blinklichts angeordnet ist.
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