-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheinwerfer-Baugruppe und bezieht sich im Wesentlichen auf die Außenbeleuchtung von Fahrzeugen und im Besonderen auf Fahrzeugscheinwerfer, die eine LED-Lichtquelle umfassen.
-
Eine der Herausforderungen in der Entwicklung von Fahrzeugaußenbeleuchtungen, zum Beispiel der Entwicklung von Scheinwerfern, ist das Konstruieren eines gewünschten Strahlenmusters. Das gilt insbesondere für Anwendungen in Kraftfahrzeugen, für welche die Regierungsstandards komplexe asymmetrische Strahlenmuster anordnen. Ein herkömmlicher Fahrzeugscheinwerfer umfasst eine Lichtquelle und optische Bestandteile, wie z. B. Linsen, Reflektoren und Blenden, um das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zu sammeln und zu formen und um das entstandene Strahlenmuster vor das Fahrzeug zu projizieren.
-
Lichtquellen, die sich zur Anwendung in der Außenbeleuchtung eignen, umfassen Glüh-, Halogen- und HID-Lampen. In den letzten Jahren haben sich Leuchtdioden (LEDs) zu einer beliebten Lichtquelle für Anwendungen in der Automobilaußenbeleuchtung entwickelt. Im Wesentlichen senden herkömmliche Lichtquellen Lichtbilder (25) aus, die eine andere Form und/oder ein anderes Lichtintensitätsprofil aufweisen, als die der vorbestimmten Strahlenmuster. Zum Beispiel wurden LED-Lichtquellen bereitgestellt, die einen Lichtstrahl mit einheitlicher Intensität aus einer im Wesentlichen quadratischen oder rechteckigen LED-Oberfläche aussenden, und daher ein im Wesentlichen quadratisches oder rechteckiges Lichtbild aussenden.
-
Um das vorbestimmte Strahlenmuster bereitzustellen, werden herkömmliche Lichtquellen mit einem oder mehreren Reflektoren und Linsen gepaart, um das projizierte Lichtbild neu zu formen. Zusätzlich kann eine Blende bereitgestellt sein, um einen Teil des Lichtes zu blockieren und dadurch eine Lichtsperre zu erzeugen. Diese Optik ist mechanisch komplex und eine Herausforderung für Entwicklung und Herstellung und bedeutet weitere Kosten für den Scheinwerfer.
-
In der
US 7 077 552 B2 wird eine Beleuchtungsvorrichtung beschrieben. Diese Beleuchtungsvorrichtung hat eine Lichtquelle, die eine Licht emittierende Diode (LED) aufweist, in der drei Licht emittierende Chips horizontal angeordnet sind. Des Weiteren ist eine Projektionslinse vorgesehen, die ein Bild der Lichtquelle nach vorn, das heißt vor die Beleuchtungseinheit, als umgedrehtes Bild projiziert.
-
Aus dem Stand der Technik ist in der
EP 1 418 621 A2 ein Fahrzeugscheinwerfer bekannt, der eine Licht emittierende Halbleitereinheit und ein optisches System umfasst, welches aus einem Reflektor und einer Linse besteht. Die Licht emittierende Halbleitereinheit umfasst eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen, wie zum Beispiel LEDs. Separate LEDs werden innerhalb der Licht emittierenden Einheit benutzt, um jeweils einen hohen und einen niedrigen Scheinwerferstrahl zu bilden. Dabei sind die Scheinwerferstrahlen umschaltbar durch die selektive Aktivierung eines der LED-Elemente für die Bildung des ersten und des zweiten Strahls. Jede der LEDs hat eine horizontal ausgerichtete Form, die sich in horizontaler Richtung rechtwinklig zur optischen Achse der LED-Vorrichtung erstreckt. Ein Lichtverteilungsmuster wird durch Ausbreiten eines Lichtquellenbildes der LED-Elemente hauptsächlich in der horizontalen Richtung gebildet.
-
Eine Lichtanlage, also eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Licht emittierendes Bauteil für diese, sind in der
EP 1 515 368 A2 offenbart.
-
In der
US 2005/0041434 A1 ist eine Lichtquelle für Fahrzeuglampen und speziell für Fahrzeugscheinwerfer beschrieben, welche eine Vielzahl von LED-Elementen einschließt, die in einem Hohlraum montiert sind, der auf einer Grundfläche montiert ist. Jedes der LED-Elemente kann in einer solchen Weise angebracht werden, dass eine Emissionsform und eine Helligkeitsverteilung, die für ein Lichtverteilungsmuster geeignet ist, und insbesondere ein Lichtverteilungsmuster für einen Scheinwerfer geformt wird.
-
-
Im Hinblick auf das Vorhergehende besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Fahrzeugaußenbeleuchtungseinrichtung bereitzustellen, die ein gewünschtes Strahlenmuster produzieren kann und die Verwendung komplexer und kostenintensiver Optik minimiert.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Fahrzeugscheinwerfer-Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
-
Die Aufgabe wird insbesondere durch eine Fahrzeugscheinwerfer-Baugruppe gelöst, welche folgendes umfasst: eine erste Lichtquelle, die mindestens zwei LED-Chips umfasst und eine erste Licht emittierende Fläche aufweist, die von den mindestens zwei LED-Chips definiert wird. Dabei sendet die erste Licht emittierende Fläche ein erstes Lichtbild aus, das eine Form aufweist, die der Form der ersten Licht emittierenden Fläche entspricht. Außerdem umfasst die Fahrzeugscheinwerfer-Baugruppe eine Linse, die konfiguriert ist, um das erste Lichtbild zu empfangen und ein erstes vorbestimmtes Strahlenmuster zu projizieren. Dabei ist die erste Licht emittierende Fläche so geformt, dass sie der Form des ersten vorbestimmten Strahlenmusters entspricht. Ferner umfasst die Fahrzeugscheinwerfer-Baugruppe eine zweite Lichtquelle, welche mindestens einen LED-Chip umfasst und eine zweite Licht emittierende Fläche aufweist, die von dem mindestens einen LED-Chip definiert wird. Dabei sendet die zweite Licht emittierende Fläche ein zweites Lichtbild aus, das eine Form aufweist, die der Form der zweiten Licht emittierenden Fläche entspricht. Außerdem ist die zweite Licht emittierende Fläche so geformt, dass sie der Form des zweiten vorbestimmten Strahlenmusters entspricht. Dabei ist die erste Lichtquelle in Bezug auf die zweite Lichtquelle unabhängig betriebsfähig und/oder die zweite Licht emittierende Fläche umfasst mindestens einen Teil der ersten Licht emittierende Fläche und/oder die erste Lichtquelle entspricht einem Kfz-Abblendlichtmuster und die zweite Lichtquelle einem Kfz-Fernlichtmuster.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Fahrzeugscheinwerfer-Baugruppe bereitgestellt und umfasst eine Lichtquelle sowie eine Linse. Die Lichtquelle umfasst mindestens zwei LED-Chips und weist eine Licht emittierende Oberfläche auf, die von den mindestens zwei LED-Chips definiert wird. Die Licht emittierende Oberfläche ist konfiguriert, um davon ein vordefiniertes Lichtbild zu projizieren mit einer Form, die der Oberfläche entspricht, welche ausgebildet ist, um einem vorbestimmten Strahlenmuster zu entsprechen. Die Linse ist konfiguriert, um das Lichtbild zu empfangen und das vorbestimmte Strahlenmuster zu projizieren und kann eine Kondensorlinse sein. Die Lichtquelle kann im Wesentlichen an einem Brennpunkt der Linse angeordnet sein. Dementsprechend wird das vorbestimmte Strahlenmuster bereitgestellt, indem einfach das von der Lichtquelle ausgesandte Licht ohne den Bedarf nach komplexen Reflektoren und Blenden zum Formen und Bilden des Strahlenmusters projiziert wird.
-
Die Lichtquelle umfasst mindestens zwei LED-Chips, welche die Licht emittierende Oberfläche der Lichtquelle definieren. Die Licht emittierende Oberfläche ist so ausgebildet, dass sie dem vorbestimmten Strahlenmuster entspricht und es bereitstellt. Um eine relativ gleichmäßige und kontinuierliche Licht emittierende Oberfläche bereitzustellen und somit auch ein relativ gleichmäßiges und kontinuierliches Strahlenmuster, können die LED-Chips in einer eng nebeneinander liegenden Beziehung zueinander angeordnet sein. Das steht in deutlichem Gegensatz zu herkömmlichen LED-Systemen, bei denen die LED-Chips durch einen Abstand beabstandet sind, der die Querabmessung der einzelnen Chips deutlich übersteigt. Solche Systeme vertrauen auf die Zweckbestimmte Optik, die Reflektoren und Linsen umfasst, um jedes Chipbild neu zu formen und zu projizieren, um ein zufrieden stellendes zusammengesetztes Strahlenmuster bereitzustellen. Die Chips können einen Chipabstand von weniger als 0,2 mm aufweisen. Vorzugsweise beträgt der Chipabstand weniger als 0,1 mm.
-
Die mindestens zwei Chips können aus einer Vielzahl von Chip-Formen ausgewählt werden. Die Chips können zum Beispiel eine wesentlich quadratische oder rechteckige Form aufweisen. Die Chips können auch jede beliebige andere geeignete Form aufweisen, umfassend, aber nicht darauf begrenzt, dreieckig, trapezförmig und sechseckig.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann eine Lampe bereitgestellt werden und eine Lichtquelle aufweisen, die, wie vorstehend beschrieben, mindestens zwei LED-Chips umfasst, von denen einer der mindestens zwei Chips konfiguriert ist, um Licht mit einer ersten Intensität auszusenden und der andere der mindestens zwei LED-Chips konfiguriert ist, um Licht mit einer zweiten Intensität auszusenden, die größer ist als die erste Intensität. Dieser Aspekt der Erfindung ist besonders hilfreich für das Entwerfen von Strahlenmustern variabler Intensität, zum Beispiel Abblendlicht und Fernlicht in Kraftfahrzeugen.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann eine Lampe bereitgestellt werden und, wie vorstehend beschrieben, eine erste Lichtquelle zum Bereitstellen eines ersten vorbestimmten Strahlenmusters aufweisen. Die Lampe umfasst ferner mindestens eine zweite Lichtquelle zum Bereitstellen eines zweiten vorbestimmten Strahlenmusters. Die zweite Lichtquelle umfasst mindestens einen LED-Chip und weist eine zweite Licht emittierende Oberfläche auf, die von dem mindestens einen Chip definiert wird. Die zweite Licht emittierende Oberfläche ist konfiguriert, um davon ein zweites Lichtbild zu projizieren und ist ausgebildet, um dem zweiten vorbestimmten Strahlenmuster zu entsprechen. Die erste Lichtquelle kann in Bezug auf die zweite Lichtquelle unabhängig betriebsfähig sein. Die zweite Licht emittierende Oberfläche kann die erste Licht emittierende Oberfläche umfassen.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann eine LED-Lichtquelle für eine Lampe bereitgestellt werden, die konfiguriert ist, um ein vorbestimmtes Strahlenmuster zu projizieren. Die Lichtquelle umfasst mindestens zwei LED-Chips und weist eine Licht emittierende Oberfläche auf, die von mindestens zwei Chips definiert wird. Die LED-Chips sind in einer eng nebeneinander liegenden Beziehung zueinander angeordnet. Die Licht emittierende Oberfläche ist so ausgebildet, dass sie dem vorbestimmten Strahlenmuster entspricht. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Chips einen Chipabstand von weniger als 0,2 mm auf, wobei ein Chipabstand von weniger als 0,1 mm mehr bevorzugt wird.
-
Die Chips können eine Vielzahl Formen umfassen, wie vorstehend beschrieben, umfassend, aber nicht begrenzt auf im Wesentlichen dreieckig, sechseckig und trapezförmig. Einer der mindestens zwei Chips kann konfiguriert sein, um Licht mit einer Intensität auszusenden, die höher ist als die Intensität des anderen der mindestens zwei Chips. Der mindestens eine Chip kann ausgebildet sein, um ein beliebiges geeignetes Strahlenmuster bereitzustellen, umfassend, aber nicht begrenzt auf ein Abblendlicht und ein Fernlicht für Kraftfahrzeuge.
-
1A zeigt eine partielle Querschnittsansicht eines Scheinwerfers gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
-
1B stellt ein Lichtbild dar, dass von der Oberfläche der Lichtquelle aus 1A ausgesandt wurde;
-
1C stellt ein Strahlenmuster dar, das von der Linse des Scheinwerfers aus 1A projiziert wurde;
-
2A ist eine partielle Querschnittsansicht eines Scheinwerfers gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
-
2B stellt ein Strahlenmuster dar, das von dem Scheinwerfer aus 2A projiziert werden kann;
-
3A und 3B zeigen perspektivische Ansichten verschiedener LED-Lichtquellen;
-
4A ist eine schematische Ansicht einer LED-Lichtquelle gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
-
4B ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der LED-Lichtquelle aus 4A;
-
5 ist eine schematische Ansicht einer LED-Lichtquelle gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
-
6 stellt ein Strahlenmuster dar, das mithilfe der in 5 dargestellten LED-Lichtquelle erzeugt werden kann;
-
7A und 7B stellen verschiedene LED-Chipformen dar, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können;
-
7C ist eine schematische Ansicht einer LED-Lichtquelle gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
-
8 und 9A sind schematische Ansichten verschiedener LED-Lichtquellen gemäß den Aspekten der Erfindung;
-
9B stellt ein Strahlenmuster dar, das mithilfe der in 9A dargestellten LED-Lichtquelle erzeugt werden kann; und
-
10 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Scheinwerfers gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung.
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf die Außenbeleuchtung von Fahrzeugen, wie zum Beispiel Scheinwerfer, Nebelscheinwerfer und Signalleuchten. Hinweise auf bevorzugte und alternative Ausführungsform der Erfindung, umfassend die Anwendung verschiedener Aspekte der Erfindung für Fahrzeugscheinwerfer, sind in der gesamten Spezifikation zu finden. Es sollte verstanden werden, dass die nachstehende ausführliche Beschreibung eher darstellend als begrenzend ist, und dass die Erfindung nicht auf die Anwendung in Scheinwerfern beschränkt ist, sondern vielmehr andere Anwendungen der Fahrzeugaußenbeleuchtung umfasst.
-
1A stellt einen Scheinwerfer 10 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Der Scheinwerfer 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einer Vorderöffnung 14 und einer am Gehäuse 12 angebrachten Linse 16, welche die Vorderöffnung 14 abdeckt. Das Gehäuse 12 kann eine quadratische, rechteckige, ovale, runde, längliche oder eine beliebige andere geeignete Form aufweisen. Das Gehäuse 12 kann aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet werden, umfassend, aber nicht darauf begrenzt, Kunststoff, Glasfaser, Metall oder Kombinationen davon.
-
Die Linse 16 kann Licht aus einer Lichtquelle 18, welche sich innerhalb des Gehäuses 12 befindet, empfangen und projizieren. Die Linse 16 weist eine erste Fläche 20 und eine zweite Fläche 22 auf, die von einem dazwischen befindlichen Körperteil 24 definiert werden. Die erste Fläche 20 ist im Wesentlichen plan und im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse A. In der in 1A dargestellten Ausführungsform weist die zweite Fläche 22 eine im Wesentlichen konvex gewölbte Krümmung auf mit einem Umriss, der durch eine Flächendrehung einer zweidimensionalen Krümmung um die optische Achse A erhalten werden kann.
-
Die Linse 16 ist eine Bildoptik, die ein Lichtbild 25 (in 1B dargestellt) projiziert, das an ihrem Brennpunkt oder innerhalb ihrer Brennebene vor den Scheinwerfer platziert wird. Die Linse 16 ist vorzugsweise eine Kondensorlinse und kann eine axialsymmetrische asphärische Linse sein. Die Linse wird so positioniert, dass die erste Fläche 20 der Vorderöffnung 14 des Gehäuses 12 zugewandt ist und sie abdeckt. So empfängt die erste Fläche 20 Licht aus der Lichtquelle 18, überträgt das Licht durch den Körperteil 24 und projiziert es durch die zweite Fläche 22. Die Linse 16 projiziert ein Strahlenmuster 26, das eine Form aufweist, die im Wesentlichen mit der des Bildes 25 übereinstimmt, horizontal und vertikal aber in Bezug auf die optische Achse A seitenverkehrt ist, wie in 1C dargestellt.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtquelle 18 eine LED-Lichtquelle und umfasst mindestens eine LED. Die Energie für die Lichtquelle 18 kann von einer Niederspannungsenergieversorgung oder 12-Volt-Energieversorgung bereitgestellt werden, die herkömmlicherweise in Fahrzeugen verfügbar ist. Die Lichtquelle 18 kann mit einem Steuermodul, wie z. B. einer Platine oder einem anderen in dem Scheinwerfer 10 integrierten oder vom Scheinwerfer getrennten Speicherelement elektrisch kommunizieren. Alternativ kann das Steuermodul in einer anderen Fahrzeugelektronik, die der Lichtquelle 18 zugeordnet ist, integriert sein. Der Scheinwerfer 10 umfasst ferner eine Wärmemanagementeinrichtung (nicht dargestellt) zum Managen der Wärme, die von der Lichtquelle 18 erzeugt wird. Geeignete Wärmemanagementeinrichtungen umfassen zum Beispiel Wärmesenken, die in Form von Wärme ableitenden Lamellen in thermischer Kommunikation mit der Lichtquelle 18 vorliegen können, oder Lüfter, die aktiviert werden können, wenn die Scheinwerfertemperatur einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.
-
Die Lichtquelle 18 ist konfiguriert, um Licht über eine Fläche 19 auszusenden, die von der mindestens einen LED definiert wird. Die Licht emittierende Fläche 19 sendet ein Lichtbild aus, das eine Form aufweist, die der Form der Fläche 19 entspricht. Die Fläche 19 kann einen im Wesentlichen planen Umriss aufweisen. Alternativ kann die Fläche 19 einen konkav gewölbten oder konvex gewölbten Umriss aufweisen. In der in 2A dargestellten Ausführungsform ist die Lichtquelle 18 so positioniert, dass sich die Licht emittierende Fläche 19 im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse befindet und der ersten Fläche 20 der Linse 16 zugewandt ist. Zusätzlich ist die Lichtquelle 18 so positioniert, dass die Licht emittierende Fläche 19 im Wesentlichen dem Brennpunkt P der Linse 16 entspricht. Dementsprechend wird die Linse 16 das Lichtbild 25 empfangen, das an der Fläche 19 der Lichtquelle 18 erzeugt wird. Wenn, wie bei herkömmlichen Lichtquellen, die Licht emittierende Fläche 19 im Wesentlichen quadratisch oder rechteckig ist, wird die Linse 16 ein im Wesentlichen quadratisches oder rechteckiges Strahlenmuster projizieren.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Lichtquelle 18 eine Licht emittierende Fläche 19 aufweisen, die ausgebildet ist, um dem vorbestimmten Strahlenmuster 26 zu entsprechen. Zum Beispiel kann die Lichtquelle 18 in 2A eine Licht emittierende Fläche 19 aufweisen, die ausgebildet ist, um einem Kfz-Abblendlicht zu entsprechen. Ein Kfz-Abblendlichtmuster weist im Wesentlichen eine längliche asymmetrische Form auf mit einer horizontalen Abmessung, die größer ist als die vertikale Abmessung. Das Strahlenmuster 26 kann ein horizontales Sperrteil mit einem im Wesentlichen Stufenumriss aufweisen. Durch die Verwendung einer Lichtquelle mit einer wie beschrieben ausgebildeten Licht emittierenden Fläche 19 wird der Scheinwerfer 10 ein wie in 2B dargestelltes Abblendlichtmuster 26 erzeugen.
-
3A stellt eine LED-Lichtquelle 18 gemäß einem Aspekt der Erfindung dar. Die Lichtquelle 18 umfasst eine Licht emittierende Fläche 119 mit einer abgestuften Form. Die Licht emittierende Fläche wird von einem oder mehreren LED-Chips 132 definiert, die in einer Stufenform angeordnet und ausgebildet sind.
-
3B stellt eine andere Lichtquelle 218 dar, die eine Licht emittierende Fläche 219 mit einer abgestuften Form umfasst. Die Lichtquelle 218 umfasst einen oder mehrere LED-Chips 232, die in einer im Wesentlichen rechteckigen Form angeordnet und ausgebildet sind.
-
In dieser Ausführungsform bedeckt bzw. verdeckt eine lichtundurchlässige Maske 233 einen Teil der Lichtquelle 218, wodurch eine gestufte Licht emittierende Fläche 219 bereitgestellt wird. Die Maske kann eine lichtundurchlässige Beschichtung oder Oberflächenbehandlung umfassen.
-
In 4A ist eine Lichtquelle 318 bereitgestellt, die eine Mehrzahl LED-Chips 332 umfasst, von denen jeder eine Licht emittierende Fläche 336 aufweist. Die Chips 332 sind nebeneinander angeordnet, so dass die Licht emittierenden Flächen 336 alle im Wesentlichen in die selbe Richtung zeigen und die Licht emittierende Fläche 319 der Lichtquelle 318 bilden. Die Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn die LED-Chips 332 zu weit voneinander beabstandet sind, das entsprechende Strahlenmuster gebrochen, unregelmäßig oder unterbrochen wird. Solch ein digitalisiertes Strahlenmuster ist in Scheinwerferanwendungen äußerst unerwünscht.
-
Dementsprechend sollten die benachbarten Chips relativ dicht beieinander platziert werden. Die benachbarten Chips 332 werden vorzugsweise in einer eng nebeneinander liegenden Beziehung in Bezug zueinander platziert, so dass die Chips in Kontakt stehen oder im Wesentlichen in Kontakt stehen. Die benachbarten Chips 332 sind durch einen Chipabstand 335 voneinander beabstandet, der im Wesentlichen definiert wird von dem Abstand d zwischen den Seitenkanten 338 der Chips 332, wie in der vergrößerten Ansicht in 4B dargestellt. Der Chipabstand 335 zwischen den benachbarten Chips 332 ist im Vergleich zu den Längen L1, L2 der benachbarten Seitenkanten 338 vorzugsweise gering. Gegenwärtig sind die LED-Chips 32 in einer Vielzahl im Wesentlichen quadratischer Formen und Größen, zum Beispiel von 1 mm × 1 mm bis 1 mm × 10 mm erhältlich. Die LED-Chips 32, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind erhältlich bei Philips Lumileds Lighting Company und bei Osram Sylvania. Um ein digitalisiertes Strahlenmuster zu vermeiden, kann der Chipabstand 335 zwischen den benachbarten Chips 332 weniger als 0,2 mm oder weniger als 0,15 mm betragen. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Chipabstand weniger als 0,1 mm.
-
5 zeigt eine LED-Lichtquelle 418 gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung. Die Lichtquelle 418 umfasst einen ersten Licht emittierenden Teil 440, einen zweiten Licht emittierenden Teil 442 und einen dritten Licht emittierenden Teil 444. Jeder der Teile 440, 442, 444 umfasst einen oder mehrere LED-Chips 432, wie vorstehend beschrieben. Die Teile 440, 442, 444 sind angeordnet, um eine Licht emittierende Fläche 419 mit einer Form zu bilden, die einem vorbestimmten Strahlenmuster 426 entspricht. Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist jeder der Teile 440, 442, 444 deutliche Ausgabeeigenschaften auf. Zum Beispiel kann jeder der Teile 440, 442, 444 konfiguriert sein, um Licht mit unterschiedlichen Frequenzen oder Farben auszusenden. Alternativ oder zusätzlich kann jeder der Teile 440, 442, 444 konfiguriert sein, um Licht mit unterschiedlichen Intensitäten oder Helligkeitsstufen auszusenden.
-
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der erste Teil 440 einen oder mehrere LED-Chips 432 mit einer relativ geringen Ausgabe, der dritte Teil 444 einen oder mehrere LED-Chips 432 mit einer relativ hohen Ausgabe und der zweite Teil 442 einen oder mehrere LED-Chips 432 mit einer Ausgabe, die zwischen der Ausgabe des ersten und dritten Teiles liegt. Zum Beispiel kann in einer bevorzugten Ausführungsform der erste Teil 440 einen oder mehrere LED-Chips 432 mit einer Ausgabe von 25 oder 50 Lumen umfassen, der zweite Teil 442 einen oder mehrere LED-Chips 50 mit einer Ausgabe von 100 Lumen umfassen und der zweite Teil 444 einen oder mehrere LED-Chips 432 mit einer Ausgabe von 200 Lumen umfassen. Fachleute werden erkennen, dass Zahl, Größe, Form und andere Eigenschaften der Licht emittierenden Teile innerhalb des Anwendungsbereiches und im Sinne der vorliegenden Erfindung variieren können.
-
6 stellt das Strahlenmuster 426 dar, das mithilfe der in 5 dargestellten LED-Lichtquelle 418 erzeugt werden kann. Das Strahlenmuster 426 weist eine Form auf, die im Wesentlichen der Form der Licht emittierenden Fläche 419 entspricht, aber horizontal und vertikal bezüglich der optischen Achse A seitenverkehrt ist. Das Strahlenmuster 426 umfasst einen Teil mit geringer Lichtintensität 450, einen Teil mit mittlerer Lichtintensität 452 sowie einen Teil mit hoher Lichtintensität 454. Jeder der Strahlenmusterteile 450, 452, 454 weist eine Form und eine Intensität auf, die der Form und der Intensität des entsprechenden LED-Bauteils 440, 442, 444 entspricht.
-
Die LED-Lichtquelle 18 kann mithilfe von LED-Chips 32 verschiedener Formen und Größen gebildet werden. Zusätzlich zu den herkömmlichen LED-Chipformen, wie z. B. Rechtecken und Quadraten, kann eine Lichtquelle 18 Chips 32 mit anderen geometrischen Formen umfassen, die im Wesentlichen dreieckige, trapezförmige und sechseckige Formen umfassen. Diese und andere geeignete Formen wurden betrachtet und können gerade und/oder gekrümmte Kanten aufweisen. Geeignete Chiparten können direkt in der gewünschten Form hergestellt werden. Alternativ können geeignete Arten aus größeren Chips ausgeschnitten werden. Zum Beispiel können LED-Chipformen aus einem im Wesentlichen quadratischen LED-Chip gebildet werden, wie in 7A und 7B dargestellt. In 7A sind vier dreieckige Chips 32a, 32b, 32c, 32d aus einem einzelnen quadratischen Chip 32 gebildet. In 7B können ein sechseckiger Chip 32a oder zwei trapezförmige Chips 32b, 32c aus einem einzelnen quadratischen Chip 32 gebildet werden. 7C stellt eine LED-Lichtquelle 518 dar, die eine Mehrzahl trapezförmiger LED-Chips 532 umfasst. Die Chips 532 sind angeordnet, um eine Licht emittierende Fläche 519 mit einer Form zu bilden, die einem vorbestimmten Strahlenmuster entspricht.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung können zwei oder mehr unabhängig betriebsfähige LED-Lichtquellen 60, 62 in einem einzigen Scheinwerfermodul kombiniert werden, um mehrere Strahlenmuster bereitzustellen. In der in 8 dargestellten Ausführungsform ist eine Konstruktion bereitgestellt, die eine erste Lichtquelle 60 und eine zweite Lichtquelle 62 umfasst. Jede der Lichtquellen 60, 62 umfasst einen oder mehrere LED-Chips 70, 72, wie vorstehend beschrieben. Die erste Lichtquelle 60 ist konfiguriert, um Licht über eine Fläche 64 auszusenden, die von dem einen oder den mehreren ersten LED-Chips 70 definiert wird. Die zweite Lichtquelle 62 ist gleichermaßen konfiguriert, um Licht über eine Fläche 66 auszusenden, die von dem einen oder mehreren zweiten LED-Chips 72 definiert wird. Die erste und zweite Lichtquelle 60, 62 können in einem Scheinwerfer 10 positioniert werden, so dass sich die Licht emittierenden Flächen 64, 66 im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse befinden und dem Brennpunkt P der Linse 16 entsprechen.
-
In der in 9A dargestellten Ausführungsform ist eine erste Lichtquelle 60 für eine Kfz-Abblendlichtfunktion und eine zweite Lichtquelle 62 für die Kfz-Fernlichtfunktion bereitgestellt. Es wird sofort deutlich, dass in der Ausführungsform von 9A die zweite Licht emittierende Fläche 66 die erste Licht emittierende Fläche 64 umfasst. Mit anderen Worten ist die erste Lichtquelle sowohl in der Abblendlichtfunktion als auch in der Fernlichtfunktion betriebsfähig. Die erste und zweite Lichtquelle 60, 62 umfassen jeweils eine Mehrzahl LED-Chips 70, 72 mit einer Vielzahl Lichtausgaben. Jede Lichtquelle 60, 62 umfasst einen Teil mit niedriger Intensität L, einen Teil mit mittlerer Intensität I sowie einen Teil mit hoher Intensität H, wie vorstehend beschrieben. 9B stellt ein Strahlenmuster variabler Intensität dar, das der in 9A dargestellten zweiten Lichtquelle 62 entspricht. Andere Kfz-Anwendungen für verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung werden betrachtet und liegen im Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung.
-
10 stellt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ein Scheinwerfer 610 ist bereitgestellt und umfasst eine Mehrzahl Scheinwerfermodule 680. In der in 10 dargestellten Ausführungsform umfasst der Scheinwerfer 610 vier Module 680. Die Module 680 können linear angeordnet werden, zum Beispiel in einer horizontalen oder vertikalen Konfiguration oder können in verschiedenen anderen gewünschten geometrischen Ausrichtungen, Formen oder Konfigurationen angeordnet werden. Es wird deutlich werden, dass gemäß der vorliegenden Erfindung eine größere oder geringere Anzahl Module 680 bereitgestellt werden kann.
-
Jedes der Module 680 wird gemäß der verschiedenen Aspekte der Erfindung bereitgestellt, wie in der Spezifikation beschrieben. Zum Beispiel umfasst jedes der Module 680 eine Lichtquelle 618 und eine Linse 616, die konfiguriert ist, um Licht aus der Lichtquelle 618 zu empfangen und zu projizieren. Jede Lichtquelle 618 kann eine LED-Lichtquelle sein, wie vorstehend beschrieben. Jede der Lichtquellen 618 weist eine Licht emittierende Fläche (nicht dargestellt) auf, die ausgebildet ist, um dem vorbestimmten Strahlenmuster zu entsprechen.
-
In einer Ausführungsform umfasst der Scheinwerfer 610 eine Mehrzahl Module 680, wobei jedes Modul konfiguriert ist, um ein separates und deutliches Strahlenmuster bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Scheinwerfer 610 mindestens ein Modul umfassen, das einem Abblendlichtmuster entspricht und mindestens ein Modul, das einem Fernlichtmuster entspricht. Das Abblendlichtmodul wird eine Lichtquelle mit einer Licht emittierenden Fläche aufweisen, die ausgebildet ist, um einem Abblendlichtmuster zu entsprechen, und das Fernlichtmodul wird eine Lichtquelle mit einer Licht emittierenden Fläche aufweisen, die ausgebildet ist, um einem Fernlichtmuster zu entsprechen. Zusätzlich oder alternativ könnte der Scheinwerfer 610 separate Module umfassen, die anderen Außenbeleuchtungsanwendungen, umfassend Signal- und Nebelscheinwerfern, entsprechen. Jedes der Module wird eine Lichtquelle mit einer Licht emittierenden Fläche aufweisen, die ausgebildet ist, um dem für die spezielle Anwendung angemessenen Strahlenmuster zu entsprechen. Bei Verwendung werden die Module wahlweise betrieben, um das gewünschte Strahlenmuster bereitzustellen.
-
In einer anderen Ausführungsform umfasst der Scheinwerfer 610 eine Mehrzahl Module 680, wobei jedes Modul konfiguriert ist, um im Wesentlichen dasselbe Strahlenmuster bereitzustellen. Zum Beispiel können die Lichtquellen in jedem der Module im Wesentlichen identisch ausgebildete Licht emittierende Flächen aufweisen, von denen jede dem Abblendlichtmuster entspricht. In dieser Ausführungsform werden die Module unisono betrieben, so dass sich die von den Modulen 680 projizierten Strahlen vor dem Scheinwerfer vereinigen, um ein einzelnes Verbundstrahlenmuster bereitzustellen. Die Module 680 liegen vorzugsweise eng beieinander und sind so angeordnet, dass die Form des Verbundstrahlenmusters im Wesentlichen der Form jeder einzelnen Licht emittierenden Fläche entspricht. Zum Beispiel können die einzelnen Module vorzugsweise einen Abstand aufweisen, der kleiner ist als 20 mm oder kleiner als 10 mm und noch bevorzugter so klein ist, wie es die Herstellungstoleranzen zulassen. Die einzelnen Strahlen werden einander in dem Verbundstrahlenmuster leicht überlappen, und dabei jede Digitalisierung minimieren, die aus dem LED-Chipabstand resultieren könnte.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Scheinwerfer
- 12
- Gehäuse
- 14
- Vorderöffnung
- 16
- Linse
- 18
- Lichtquelle
- 19
- Licht emittierende Fläche
- 20
- erste Fläche
- 22
- zweite Fläche
- 24
- Körperteil
- 25
- Lichtbild
- 26
- Strahlenmuster
- 32
- LED-Chips
- 32a, 32b, 32c, 32d
- Chips
- 60, 62
- LED-Lichtquellen
- 64
- Fläche
- 66
- Fläche
- 70, 72
- LED-Chips
- 119
- Licht emittierende Fläche
- 132
- LED-Chips
- 218
- Lichtquelle
- 219
- Licht emittierende Fläche
- 232
- LED-Chips
- 233
- Lichtundurchlässige Maske
- 318
- Lichtquelle
- 319
- Licht emittierende Fläche
- 332
- LED-Chips
- 335
- Chipabstand
- 336
- Licht emittierende Flächen
- 338
- Seitenkanten der Chips
- 418
- LED-Lichtquelle
- 419
- Licht emittierende Fläche
- 426
- Strahlenmuster
- 432
- LED-Chips
- 440
- erster Licht emittierender Teil
- 442
- zweiter Licht emittierender Teil
- 444
- dritter Licht emittierender Teil
- 450
- Teil mit geringer Lichtintensität
- 452
- Teil mit mittlerer Lichtintensität
- 454
- Teil mit hoher Lichtintensität
- 518
- Lichtquelle
- 519
- Licht emittierende Fläche
- 532
- LED-Chips
- 610
- Scheinwerfer
- 616
- Linse
- 618
- Lichtquelle
- 680
- Schweinwerfermodule
- A
- optische Achse
- P
- Brennpunkt
- d
- Abstand
- L1, L2
- Längen der benachbarten Seitenkanten
- H
- Lichtbereich mit hoher Intensität
- I
- Lichtbereich mit mittlerer Intensität
- L
- Lichtbereich mit geringer Intensität
