DE102007060399A1

DE102007060399A1 - Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung und Scheinwerfer für eine Beleuchtungseinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb

Info

Publication number: DE102007060399A1
Application number: DE200710060399
Authority: DE
Inventors: Ingolf Schneider; Jörg Kathmann
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-06-18

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einem Scheinwerfer mit mehreren gesonderten, getrennt einzeln oder in Gruppen ein- und ausschaltbaren Modulen, von denen wenigstens zwei Module (4, 5, 6, 7) unterschiedliche Raumwinkelverteilungen der Leuchtintensität aufweisen, und wobei wenigstens ein weiteres Modul (1, 2, 3) schwenkbar ist. Durch entsprechende Auswahl und Ansteuerung von Modulen lassen sich in komfortabler Weise verschiedene Beleuchtungsmodi realisieren. Durch eine Schwenkbarkeit einzelner Module wird die Zahl der Varianten bei begrenztem Aufwand erheblich erhöht. Es ergibt sich damit ein wesentlich erhöhter Fahrkomfort. Die Module sind typischerweise durch Leuchtdiodenelemente verwirklicht.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugbeleuchtungssysteme. Derartige Systeme sind in Form von KfZ-Scheinwerfern und entsprechenden Steuerungen seit langem bekannt und werden auf unterschiedlichste Weise realisiert. Zweck derartiger Beleuchtungssysteme ist einerseits eine gute Sichtbarkeit beziehungsweise Erkennbarkeit des Fahrzeugs, andererseits eine ausreichende und komfortable Beleuchtung des Fahrwegs, der für den Fahrer auch unter schwierigen Bedingungen gut erkennbar sein soll.
Dabei werden je nach Fahruntergründen, Feuchtigkeit und Umgebungsbedingungen unterschiedliche Anforderungen gestellt. Einerseits soll durch die Beleuchtung der übrige, insbesondere der entgegenkommende, Verkehr nicht geblendet werden, andererseits soll der Fahrweg auch in ausreichender Entfernung von dem Fahrzeug selbst noch gut beleuchtet werden, was insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten eine größere Leuchtweite erfordert.
Zudem können durch Wettereinflüsse wie Nebel oder Regen sowie durch ungünstige Beleuchtungsverhältnisse wie in unregelmäßig beleuchteten Stadtbezirken besondere Probleme auftreten.
Eine besondere Herausforderung liegt darin, eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung in vielfältiger Weise betreiben zu können, um eine Anpassung an unterschiedliche Situationen zu ermöglichen.
Aus dem Stand der Technik sind bereits vielfältige Ansätze bekannt, um Scheinwerfer beziehungsweise Beleuchtungseinrichtungen an individuelle Erfordernisse anpassbar zu machen.
Aus der US 2003/0223220 ist beispielsweise bekannt, zur Steuerung der Raumwinkelverteilung der Lichtintensität eines Scheinwerfers eine Glühbirne in einem Reflektor zu verschieben. Durch diese Maßnahme wird das reflektierte Licht in Abhängigkeit von der Position der Glühbirne in unterschiedliche Richtungen gelenkt.
Aus der US Patentschrift 3671733 sind für ein Kraftfahrzeug elektromotorisch schwenkbare Scheinwerfer bekannt sowie Glühbirnen, die mehrere Glühfäden aufweisen und in der Helligkeit dimmbar sind. Durch die Schwenkbarkeit und den Betrieb verschiedener Glühfäden lässt sich die Raumwinkelverteilung der Lichtstrahlung gezielt verändern.
Aus der DE OS 100 07 984 ist eine Leuchtvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, wobei die Fahrtrichtung erfasst wird und verschiedene Lampen je nach Art der gewünschten Ausleuchtung gezielt zusammengeschaltet werden. Auch die Fahrzeuggeschwindigkeit wird bei der Steuerung der Lampen berücksichtigt.
Aus der DE 100 19 225 A1 ist ebenfalls eine Kombination verschiedener Leuchten/Scheinwerfer bekannt, die je nach gewünschter Verteilung der Lichtintensität zusammenschaltbar sind und die Blenden zur Abgrenzung eines Dunkelbereichs aufweisen.
Aus der DE 199 38 179 A1 ist ein Scheinwerfer mit einem Reflektor bekannt, bei dem eine Lichtblende gezielt zur Steuerung der Abstrahlcharakteristik verstellbar ist.
Aus der DE 196 39 494 A1 ist ein schwenkbarer Reflektor bekannt, der für einen Fahrzeugscheinwerfer verwendet wird und der verschiedene Reflektionszonen mit unterschiedlichen Geometrien aufweist, die je nach der gewünschten Abstrahlcharakteristik elektromotorisch in einen Aktivitätsbereich schwenkbar sind.
Vor dem Hintergrund des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei der mit einer möglichst geringen Anzahl von Modulen mit möglichst geringem Aufwand möglichst viele verschiedene sinnvolle Strahlcharakteristiken verwirklicht werden können.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die zwei Module mit unterschiedlichen Raumwinkelverteilungen können einzeln oder gemeinsam mit oder ohne das weitere Modul betrieben werden, wodurch bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Raumwinkelverteilungen erzielbar ist. Zudem kann das weitere Modul durch seine Schwenkbarkeit in verschiedenen Winkelstellungen eingesetzt werden, die unterschiedlichen Anforderungen in verschiedenen Verkehrssituationen angepasst werden können.
Die Schwenkbarkeit des weiteren Moduls kann einerseits dazu verwendet werden, eine Leuchtweitenregulierung vorzusehen, die auf die vorliegende Gewichtsverteilung des Fahrzeugs, die mittels Sensoren an den Achsen erfassbar ist, reagiert, so dass entweder eine neutrale Position in vertikaler Richtung oder eine gezielt hiervon vertikal nach unten unterhalb der Horizontalen oder nach oben oberhalb der Horizontalen abweichende Position eingestellt werden kann.
Durch das schwenkbare Modul kann andererseits auch beispielsweise auf die Fahrgeschwindigkeit reagiert werden, so dass bei höherer Fahrgeschwindigkeit eine höhere Winkelposition eingestellt wird als bei geringerer Fahrgeschwindigkeit.
Bei Autobahnfahrt kann beispielsweise sogar eine Winkelposition oberhalb der neutralen Horizontalstellung eingestellt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei Module mit unterschiedlicher Raumwinkelverteilung der Leuchtintensität gleichzeitig betreibbar und gemeinsam schwenkbar sind.
Mit dieser Ausgestaltung können die beiden schwenkbaren Module einander in der Raumwinkelverteilung ergänzen und zusätzlich gemeinsam schwenkbar sein. Zudem kann beispielsweise beim Abblendlicht eines der Module einen Asymmetrieanteil aufweisen und beide Module können gemeinsam zur Anpassung an die Fahrgeschwindigkeit oder andere Umgebungsbedingungen vertikal schwenkbar sein.
Es ist auch denkbar, dass eines oder mehrere der Module zusätzlich oder alternativ zu der Schwenkbarkeit in vertikaler Richtung horizontal schwenkbar sind.
Hierdurch lässt sich beispielsweise ein effektives Kurvenlicht realisieren, so dass bei einer eingeschlagenen Kurve oder einer beabsichtigten Kurvenfahrt der Fahrweg effektiv beleuchtbar ist. Dazu kann das Schwenken des/der Modul(e) unter Berücksichtigung des Lenkradeinschlags und/oder unter Berücksichtigung eines prognostizierten Fahrweges aufgrund von Daten eines Navigationssystems gesteuert werden.
Es kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Module eine in horizontaler Richtung in Bezug auf die Fahrtrichtung asymmetrische Intensitätsverteilung aufweist.
Es kann dann insbesondere das Modul mit asymmetrischer Intensitätsverteilung, das die Funktion einer Fahrwegrandbeleuchtung haben kann, in horizontaler und/oder vertikaler Richtung vorteilhaft schwenkbar sein und zwar individuell oder auch gemeinsam mit einem oder mehreren anderen Modulen.
Dabei können sowohl die schwenkbaren als auch die feststehenden Module jeweils unterschiedliche Raumwinkelverteilungen der Leuchtintensität aufweisen, um einander sinnvoll zu ergänzen. Gruppen von Modulen, die gemeinsam schwenkbar sind und die insbesondere mehrere Module mit unterschiedlichen Raumwinkelverteilungen der Leuchtintensität aufweisen, können sinnvollerweise an einer schwenkbaren gemeinsamen Halteeinrichtung befestigt sein. Diese kann beispielsweise in einem Befestigungsrahmen bestehen, der durch eine Stelleinrichtung schwenkbar ist. Die Halteeinrichtung kann auch besondere Einrichtungen zur Abfuhr von Verlustwärme der Module aufweisen.
Üblicherweise kann eine derartige Halteeinrichtung durch einen Elektromotor, insbesondere einen Schrittmotor ansteuerbar sein.
Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das Modul mit asymmetrischer Intensitätsverteilung in der neutralen Stellung bezüglich des Schwerpunktes seiner Leuchtintensitätsverteilung eine Winkelabweichung von weniger als 10 Grad in horizontaler Richtung von der Geradeausrichtung aufweist.
In diesem Fall leuchtet das Modul mit asymmetrischer Intensitätsverteilung typischerweise eine Richtung aus, die noch in Vorwärtsblickrichtung des Fahrers beziehungsweise in Fahrtrichtung im Bereich des Fahrweges liegt, so dass der Randbereich des Fahrweges beziehungsweise dort befindliche Gegenstände oder Personen besonders gut beleuchtet werden, ohne dass andere Verkehrsteilnehmer zu sehr geblendet werden.
Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, dass wenigstens ein ein- und ausschaltbares Modul vorgesehen ist, das nicht horizontal schwenkbar ist und dessen Schwerpunkt der Leuchtintensitätsverteilung um einen festen Winkel, der größer ist als 20 Grad, von der Geradeausrichtung in horizontaler Richtung abweicht.
Ein solches um wenigstens 20° in der horizontalen Richtung von der Geradeausrichtung abweichendes Modul kann beispielsweise als Abbiegemodul verwendet werden, das im Falle einer Abbiegeabsicht des Fahrers zur Beleuchtung eines abzweigenden Fahrweges eingeschaltet wird. Zu diesem Zweck kann eine Abbiegeabsicht beispielsweise anhand der Blinkerbetätigung oder auf ähnliche Art erfasst und das entsprechende Modul eingeschaltet werden. Die Einschaltung des Moduls kann beispielsweise über eine Rampe mit steigender Intensität erfolgen, um eine Irritation des Fahrers oder anderer Verkehrsteilnehmer zu verhindern. Nach Änderung der Fahrtrichtung kann das Modul (Abbiegemodul) automatisch abrupt oder allmählich wieder ausgeschaltet werden.
Es kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Module wenigstens 2 verschiedene Leuchtquellen aufweist, die voneinander beabstandet sind und die jeweils gesondert bei ihrem Betrieb eine unterschiedliche Raumwinkelverteilung der Lichtintensität erzeugen.
Auf diese Weise lassen sich mit einem einzigen Modul verschiedene Raumwinkelverteilungen der Lichtintensität erreichen, indem die zur Verfügung stehenden Leuchtquellen alternativ oder gemeinsam betrieben werden.
Als Leuchtquellen können einerseits Glühbirnen mit gesondert ansteuerbaren Glühfäden oder Kombinationen aus verschiedenen Glühbirnen oder aber Module mit gesondert ansteuerbaren Leuchtdioden oder Leuchtdioden-Arrays betrieben werden.
Bei Glühbirnen mit verschiedenen Glühfäden entstehen unterschiedliche Raumwinkelverteilungen der Abstrahlung durch unterschiedliche Positionen in Bezug auf einen Reflektor. Bei Modulen mit Leuchtdioden kann vor den abstrahlenden Elementen eine gemeinsame Linse vorgesehen sein, die je nach der Position der abstrahlenden Elemente Licht nach verschiedenen Charakteristiken beziehungsweise in verschiedene Richtungen abstrahlt.
Dabei können die einzelnen Leuchtquellen in vertikaler Richtung gegeneinander verschoben sein, um entsprechend in vertikaler Richtung verschiedene Intensitätsverteilungen des abgestrahlten Lichts zu. erreichen.
Es kann als vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das wenigstens zwei Leuchtquellen aufweisende Modul mit einer Steuerung verbunden ist, die erfasste Fahrparameter des Fahrzeugs, insbesondere die Fahrgeschwindigkeit und/oder den Lenkeinschlag verarbeitet.
Somit kann insbesondere bei höherer Fahrgeschwindigkeit eine besondere Beleuchtungscharakteristik eingestellt werden. Wird beispielsweise erfasst, dass die Geschwindigkeit durchweg oberhalb der für Landstraßen erlaubten Geschwindigkeit liegt, so kann geschlossen werden, dass das Fahrzeug sich auf einer Autobahn bewegt und die Beleuchtungscharakteristik kann derart eingestellt werden, dass der Lichtstrahl in Fahrtrichtung etwas angehoben wird. Zudem kann der Lenkeinschlag erfasst und verarbeitet werden, wobei beispielsweise aus geringen Lenkeinschlägen ebenfalls geschlossen werden kann, dass das Fahrzeug sich auf einer Autobahn und nicht auf einer Landstraße befindet.
Vorteilhaft kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens ein schwenkbares Modul mit einem Schwenkantrieb verbunden ist, der seinerseits mit einer einen Fahrparameter verarbeitenden Steuerung verbunden ist.
Damit kann auch der Schwenkantrieb in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder einem Lenkeinschlag gesteuert werden.
Dies ist beispielsweise zur Realisierung des Kurvenlichts sinnvoll.
Es wird in erster Linie in horizontaler Richtung geschwenkt, es sind jedoch auch Steueralternativen mit einer Schwenkung in vertikaler Richtung oder kombiniert vertikal und horizontal denkbar.
Grundsätzlich kann die Erfindung auch realisiert werden durch eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit einem Scheinwerfer mit mehreren gesonderten, getrennt einzeln oder in Gruppen ein- und ausschaltbaren Modulen, von denen wenigstens ein, nicht horizontal schwenkbares Modul einen Schwerpunkt der Raumwinkelverteilung der Leuchtintensität aufweist, der wenigstens 20 Grad von der Geradeausrichtung in horizontaler Richtung abweicht.
Hierdurch lässt sich in Verbindung mit einer entsprechenden Ansteuerung für die Module in jedem Fall ein Abbiegelicht realisieren. Das entsprechende Modul muss dazu nicht schwenkbar sein, sondern kann typischerweise um wenigstens 20° von der Geradeausrichtung in seiner Hauptabstrahlrichtung abweichen und optional zuschaltbar sein, wenn eine Abbiegeabsicht erfasst und verarbeitet wird. Dies kann durch eine Steuerung bewerkstelligt werden, die beispielsweise die Betätigung des Blinkers oder eine Blickrichtung des Fahrers erfasst.
Das Abbiegelicht kann auch in Verbindung mit anderen Modulen zur Realisierung einer möglichst breiten Raumwinkelverteilung der Beleuchtung eingesetzt werden, vorteilhaft beim sogenannten Schlechtwetterlicht und/oder beim Stadtlicht, wenn entweder widrige Verhältnisse eine möglichst gute Beleuchtung des Fahrbahnrandes erfordern oder die Wahrscheinlichkeit von am Fahrwegrand auftauchenden Hindernissen erhöht und somit dort eine besondere Beleuchtung vorteilhaft ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Scheinwerfer insgesamt oder ein schwenkbares Modul oder eine Gruppe von gemeinsam schwenkbaren Modulen ausgehend von einer horizontal eingestellten Neutralstellung in wenigstens 2, insbesondere 3 festen Winkelschritten vertikal schwenkbar sind.
Die vertikale Einstellung des Scheinwerfers kann zudem und unabhängig von den vertikalen Schwenkmöglichkeiten zuvor aufgrund von Daten von Gewichtssensoren an den Fahrzeugachsen auf eine Neutralstellung positioniert werden.
Somit lassen sich durch das schwenkbare Modul mehrere sinnvolle vertikale Leuchtintensitätsverteilungen realisieren, entweder zur Beleuchtung des fahrzeugnahen Vorfeldbereichs oder eines weiter entfernten Bereichs, beispielsweise im Fall höherer Geschwindigkeit oder bei Autobahnfahrt. Auch Zwischenlösungen für bestimmte Umweltbedingungen sind damit realisierbar. Bei Autobahnfahrt, wenn vom Vorhandensein eines Fahrbahnteilers ausgegangen werden kann, kann eine besonders stark nach oben gerichtete Beleuchtungsrichtung realisiert werden. Dabei muss lediglich darauf geachtet werden, dass der vorausfahrende Verkehr auf der eigenen Fahrspur oder der benachbarten Fahrspur nicht geblendet wird.
Die Erfindung bezieht sich außer auf eine Beleuchtungseinrichtung wie oben beschrieben auch auf einen Scheinwerfer, mit dem eine derartige Beleuchtungseinrichtung realisiert werden kann und der beispielsweise teilweise oder ausschließlich mit Leuchtdioden betrieben wird.
Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb eines Scheinwerfers oder einer Beleuchtungseinrichtung wie oben beschrieben, wobei insbesondere die schwenkbaren Module gemeinsam mit einem nicht schwenkbaren Modul betrieben werden.
Zudem kann bei dem Verfahren vorteilhaft vorgesehen sein, dass zusätzlich wenigstens ein nicht horizontal schwenkbares Modul (Abbiegemodul) betrieben wird, das einen Schwerpunkt der Raumwinkelverteilung der Leuchtintensität aufweist, der wenigstens 20 Grad von der Geradeausrichtung in horizontaler Richtung abweicht und dass insbesondere zusätzlich ein Fernlichtmodul betrieben wird.
Außerdem kann das Verfahren dadurch ausgestaltet werden, dass die Intensität des Abbiegemoduls auf verschiedenen Niveaus einstellbar ist.
Hierdurch ist ein weiterer Parameter in der Ansteuerung einzelner Module veränderbar, so dass noch mehr Varianten realisierbar sind beziehungsweise die wählbaren Varianten weiter optimiert werden können.
Insbesondere kann nicht nur das Abbiegemodul sondern auch ein anderes Modul in seiner Intensität in verschiedenen Schritten einstellbar sein.
Zusätzlich zu den erwähnten Modulen weist der Scheinwerfer der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung vorteilhaft noch wenigstens ein Positionslicht auf, das beispielsweise durch eine Reihe einzelner Leuchtdioden realisiert werden kann und zusätzlich als Tagfahrlicht dienen kann.
Der Scheinwerfer weist zudem wenigstens eine Leuchtdiode auf, die als Blinklicht dient, um eine Abbiegeabsicht anzuzeigen. Das Blinklicht und das Positionslicht können vorteilhaft im äußeren Bereich der Scheinwerferkontur angeordnet sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.
Dabei zeigt
1 ein Intensitätsverteilungsdiagramm eines ersten Vorfeldmoduls;
2 ein Intensitätsverteilungsdiagramm eines Asymmetriemoduls;
3 ein Intensitätsverteilungsdiagramm eines HD-Moduls;
4 ein Intensitätsverteilungsdiagramm eines weiteren Vorfeldmoduls;
5 ein Intensitätsverteilungsdiagramm eines Fernlichtbifunktionsmoduls bei Betrieb eines ersten Leuchtelements;
6 ein Intensitätsverteilungsdiagramm eines Fernlichtbifunktionsmoduls bei Betrieb eines zweiten Leuchtelements;
7 ein Intensitätsverteilungsdiagramm eines zweiten Fernlichtmoduls;
8 ein Intensitätsverteilungsdiagramm eines Abbiegelichtmoduls;
9 eine Frontansicht eines KFZ-Scheinwerfers;
10 ein Beleuchtungskonturbild in einer bestimmten Beleuchtungssituation;
11 schematisch die Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Beleuchtungseinrichtung;
12 den Aufbau eines Fernlichtbifunktionsmoduls.
In der 1 ist das Intensitätsverteilungsdiagramm eines ersten Vorfeldmoduls 1 (vergleiche 9) dargestellt. In der Figur ist auf der horizontalen Achse ein Horizontalwinkel dargestellt, wobei die Nulllinie die Geradeausrichtung darstellt. Auf der vertikalen Achse ist ebenfalls eine Winkelskala dargestellt, wobei dort die Nulllinie die Horizontallinie beziehungsweise die Verlängerung der Fahrzeugachse (bei Berg- oder Talfahrt) bezeichnet. Die einzelnen Niveaulinien 10, 11, 12 umschließen Winkelbereiche, in die eine bestimmte Mindestlichtdichte abgestrahlt wird und stellen selbst Linien konstanter Intensität dar. Nach innen wächst die Intensität, so dass die Linie 11 ein Gebiet höherer Intensität umschließt als die Linie 12 und die Linie 10 zum Zentrum hin das Gebiet höchster Intensität einschließt.
In einer farbigen Darstellung würden typischerweise die inneren Gebiete mit höherer Intensität rot dargestellt, die Gebiete mittlerer Intensität in gelb und die Gebiete geringster Intensität in grün/blau.
Die meisten verwendeten Beleuchtungsmodule weisen eine Intensitätsverteilung auf, die im wesentlichen unterhalb der horizontalen Nulllinie liegt, was damit zusammenhängt, dass im Straßenverkehr der Fahrweg schräg nach unten zu beleuchten und eine Blendung der übrigen Straßenverkehrsteilnehmer möglichst zu vermeiden ist. Dennoch ergeben sich Fälle, in denen auch oberhalb der horizontalen Achse Intensität abgestrahlt wird, beispielsweise beim Fernlicht oder Autobahnlicht, bei dem teilweise Leitplanken den Gegenverkehr vor Blendung schützen und die übrigen Verkehrsteilnehmer relativ weit entfernt sind und in Fällen, in denen Straßenverkehrsschilder beziehungsweise Gegenstände oder Personen am Rand des Fahrwegs zu beleuchten sind, wie beispielsweise bei dem Asymmetriemodul 2 und dem Abbiegelicht 7.
In der 2 ist das Intensitätsverteilungsdiagramm eines Asymmetriemoduls 2 (vergleiche 9) dargestellt, dessen Intensität ausgehend vom Zentrum im wesentlichen nach rechts und oben erweitert ist. Damit soll ein Beleuchtungsanteil bereitgestellt werden, den den Fahrbahnrand sowie weiter entfernt liegende Bereiche der Fahrbahn beleuchtet und zwar bei Rechtsverkehr auf der rechten Seite. Zur Verwendung im Linksverkehr wäre ein Asymmetriemodul notwendig, dessen Intensitätsverteilung an der vertikalen Nulllinie gespiegelt wäre.
In der 3 ist das Intensitätsverteilungsprogramm eines HD-Moduls 3 dargestellt, das eine hohe Konzentration der Lichtverteilung auf einen flachen horizontalen Bereich knapp unterhalb der Nulllinie realisiert.
Die 4 zeigt ein Intensitätsverteilungsdiagramm eines weiteren Vorfeldmoduls mit einer absichtlich relativ weit verteilten Lichtintensität.
In der 5 ist ein Intensitätsverteilungsdiagramm eines ersten Beleuchtungselementes 12 eines Fernlichtbifunktionsmoduls 5 dargestellt, wobei die Intensitätsverteilung leicht unterhalb der horizontalen Nulllinie liegt. In der 12 ist dargestellt, wie diese Intensitätsverteilung durch Betrieb des entsprechenden Beleuchtungselementes 12 hinter einer Fokussierungsoptik 13 entsteht, wobei eine hiervon differierende Beleuchtungsverteilung durch Betrieb des zweiten Beleuchtungselementes 14 hinter derselben Fokussierungsoptik 13 zu realisieren ist.
Die Intensitätsverteilung bei Betrieb des zweiten Beleuchtungselementes 14 ist in der 6 dargestellt. Die Verteilung liegt dort mehr oder weniger symmetrisch um die horizontale Nulllinie verteilt, so dass auch Anteile leicht nach oben abgestrahlt werden.
Die beiden Beleuchtungselemente 12, 14 können alternativ oder auch gemeinsam betrieben werden. Bei der Konzeption der thermischen Auslegung ist dann entsprechend für die benötigte Wärmeabfuhrkapazität Sorge zu tragen.
In der 7 ist das Intensitätsverteilungsdiagramm eines Fernlichtmoduls 6 (vergleiche 9) dargestellt, wobei die Intensität im wesentlichen oberhalb der horizontalen Nulllinie abgestrahlt wird, so dass eine hohe Reichweite erzielt wird, wie sie beispielsweise bei Autobahnfahrt benötigt wird, wenn eine Blendung des entgegenkommenden Verkehrs durch eine Mittelleitplanke verhindert ist und andere Verkehrsteilnehmer relativ weit entfernt sind.
In der 8 ist die Intensitätsverteilung eines Abbiegelichts dargestellt, wobei dort die Abstrahlung im wesentlichen in horizontaler Richtung asymmetrisch zu einer Seite stattfindet. Damit soll im Falle des Abbiegens der abknickende Fahrweg für den Fahrer beleuchtet werden. Zu diesem Zweck ist auf der linken Seite des Fahrzeugs beim linken Frontscheinwerfer üblicherweise ein nach links gerichtetes Abbiegemodul vorgesehen, während am rechten Frontscheinwerfer ein nach rechts weisendes Abbiegemodul mit entsprechend an der Mittelachse gespiegelter Intensitätsverteilung vorgesehen ist.
Das Abbiegemodul wird jeweils nur kurzzeitig vor und während des Abbiegevorgangs betrieben, wobei es beispielsweise durch Betätigung eines Blinkers getriggert werden und, um eine Irritation zu vermeiden, bezüglich der Intensität über eine Rampe allmählich eingeschaltet werden kann. Es ist auch möglich, das Abbiegelicht auf andere Weise zu triggern, beispielsweise durch Erfassen der Blickrichtung des Fahrers. Hierzu sind entsprechende Sensoren bekannt, die das Gesicht beziehungsweise die Augen des Fahrers erfassen.
In der 9 ist die Frontansicht eines in Fahrtrichtung rechten Fahrzeugfrontscheinwerfers gezeigt, mit einem Vorfeldmodul 1, einem Asymmetriemodul 2, einem HD-Modul 3, einem weiteren Vorfeldmodul 4, einem Bifunktionsfernlichtmodul 5, einem weiteren Fernlichtmodul 6 und einem Abbiegelicht 7.
Ferner ist ein Positionslicht 8 vorgesehen, das aus einer Reihe von Einzelleuchten, gebildet beispielsweise durch Leuchtdioden, besteht sowie ein Blinker 9, der ebenfalls aus einer Anzahl verteilter Leuchtdioden besteht.
Die einzelnen Module bestehen typischerweise aus einem oder mehreren Leuchtelementen in Form von Leuchtdioden, wie sie beispielsweise unter dem Markennamen Osram Ostar von der Firma Osram erhältlich sind. Der Lichtstrom beträgt beispielsweise in der Größenordnung zwischen 480 und 800 Lumen, die Lichtstärke zwischen 55 und 120 Lux und die Leistung zwischen 52 und 91 Watt.
Auf der Rückseite des Scheinwerfers ist für die Abfuhr der entsprechenden Verlustwärme zu sorgen.
Der Vorteil der Leuchtdioden gegenüber üblichen Glühfadenlampen besteht im wesentlichen in einer stärkeren Gerichtetheit der Abstrahlung, Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen und einer verlängerten Lebensdauer.
Den einzelnen Leuchtelementen sind dabei typischerweise noch optische Abbildungselemente in Form von Linsen aus transparenten Materialien nachgeschaltet, wobei die Leuchtdioden auch unmittelbar an den Linsenkörper angeschlossen, beziehungsweise wenn die thermischen Gegebenheiten dies erlauben, in den Linsenkörper wenigstens teilweise eingegossen werden können.
Die verschiedenen zur Verfügung stehenden Abstrahlcharakteristiken, wie sie weiter oben durch Beschreibung der Raumwinkelintensitätsverteilungen dargestellt worden sind, lassen grundsätzlich für unterschiedliche Zwecke verschiedene Leuchtverteilungen eines einzelnen Moduls zu, die durch Ansteuerung des Moduls mittels einer Steuereinheit leicht realisiert werden können.
Insbesondere ist aber auch das unterschiedliche Zusammenschalten verschiedener Module zu bestimmten Summenintensitätsverteilungen sehr effizient und lässt die Realisierung vieler verschiedener Verteilungen mit relativ wenigen Modulen zu.
Zudem können einzelne Module schwenkbar ausgeführt sein, wie beispielsweise im Ausführungsbeispiel die Module 1, 2, 3, die auf einem gemeinsamen Halterahmen 15 montiert werden können, der in horizontaler und vertikaler Richtung mittels eines Schwenkantriebs gezielt einstellbar ist.
Dadurch sind die Module 1, 2, 3 in Öffnungen eines Gesamtreflektors, der als einstückiger Körper für sämtliche Module vorgesehen sein kann, schwenkbar.
Durch ein horizontales Schwenken nach rechts oder links kann beispielsweise ein Kurvenlicht realisiert sein, wobei das Schwenken unmittelbar durch eine Steuerung 16 (vergleiche 11) realisiert sein kann, die mit Sensoren 17, 18 für den Lenkereinschlag beziehungsweise die Fahrgeschwindigkeit verbunden ist. Damit kann auf die Enge einer durchfahrenen Kurve beziehungsweise die Fahrgeschwindigkeit reagiert werden. Beispielsweise deutet eine hohe Fahrgeschwindigkeit auf Autobahnfahrt hin, so dass ein starkes Schwenken der Module 1, 2, 3 höchstwahrscheinlich nicht sinnvoll ist.
Die Erfassung der Fahrgeschwindigkeit kann aber auch bei der Einstellung anderer Beleuchtungsregimes berücksichtigt werden.
Zudem kann das Kurvenlicht auch durch ein GSM-Modul 19 gesteuert werden, das über eine Antenne 20 Satelliten anpeilt und damit die Position des Fahrzeugs auf einer bekannten, eingespeicherten Straßenkarte bestimmen kann.
Aufgrund der bekannten Position sind in Fahrtrichtung liegende Kurven vorhersagbar und das Kurvenlicht kann entsprechend im vorhinein angesteuert werden.
Die Steuereinrichtung 16 ist mittels einer Steuerleitung 21 mit dem Scheinwerfer verbunden, der symbolisch mit 22 bezeichnet ist und in dem die Module vorgesehen sind, wie sie detaillierter aus 9 hervorgehen.
Der Halterahmen 15 kann auch in vertikaler Richtung schwenkbar sein, beispielsweise um eine Leuchtweitenregulierung zu realisieren. Zu diesem Zweck ist einerseits in der Steuereinrichtung 16 eine Niveauregulierungseinheit vorgesehen, die aufgrund von Sensordaten eines Belastungssensors 23, der die Achsgewichtsbelastung misst, zunächst den Scheinwerfer abhängig von der Beladung des Kraftfahrzeugs in eine horizontale Richtung bringen kann.
Ausgehend von der horizontalen oder neutralen Stellung des Scheinwerfers in vertikaler Richtung gesehen kann dann je nach dem gewünschten Beleuchtungsregime eine Ausrichtung der schwenkbaren Module 1, 2, 3 in mehreren Schritten über- oder unterhalb der Horizontalen erfolgen. Damit können, wie in 10 dargestellt, verschiedene Beleuchtungsverteilungen realisiert werden. In der 10 zeigt sich beispielsweise in Fahrtrichtung 24 des schematisch dargestellten Fahrzeugs ein beleuchteter Bereich, der insbesondere im Bereich des Pfeils 25 durch das Asymmetriemodul besonders ausgeweitet ist, wobei jedoch auch eine Keule in Richtung des Pfeils 26 die Gegenfahrbahn ausleuchtet. Dort ist die Beleuchtungsintensität jedoch eher unterhalb der Horizontalen gerichtet und daher bezüglich der Reichweite nicht so weit. Auch rechts neben dem Fahrbahnrand, angedeutet durch den Pfeil 27, findet eine ausreichende Beleuchtung statt.
Um die Ansteuerung des Scheinwerfers zu erleichtern, standardisierte Beleuchtungsmodi einzuführen und auch die Einhaltung bestimmter Beleuchtungsregeln beziehungsweise Vorschriften sicherzustellen, werden dem Fahrer bestimmte Grundmodi bei der Kombination des Betriebes der verschiedenen Beleuchtungsmodule zur Verfügung gestellt.
Es sind dies beispielsweise die folgenden:

1. Abblendlicht: hierbei werden die Module 1, 2, 3 und 4 betrieben, wobei die Leuchtweitenregulierung (= vertikale Schwenkung) um 0,57° unterhalb der Neutralstellung eingestellt ist.
2. Schlechtwetterlicht: hierbei werden die Module 1, 2, 3, 4 betrieben, dabei die Intensität der Module 1 und 4 jeweils auf die Hälfte abgesenkt. Zusätzlich wird das Fernlichtbifunktionsmodul betrieben und zwar mit dem ersten Leuchtelement 12, das eine Intensitätsverteilung unterhalb der Horizontalen erzeugt. Zudem wird das Abbiegemodul 7 betrieben. Die schwenkbaren Module sind auf –0,23° unterhalb der Neutralstellung eingestellt.
3. Stadtlicht: die Module 1, 2, 3, 4 werden betrieben sowie das Abbiegelichtmodul 7 mit einer auf 70% reduzierten Intensität. Die vertikale Ausrichtung der schwenkbaren Module ist um –0,57° unterhalb der Neutralstellung eingestellt.
4. Autobahnlicht: Die Module 1, 2, 3, 4 werden betrieben, wobei die schwenkbaren Module auf –0,23° unterhalb der Horizontalen beziehungsweise Neutralstellung eingestellt sind. Zudem wird das Fernlichtbifunktionsmodul mit dem ersten Leuchtelement 12 betrieben.
5. Kurvenlicht: die Module 1, 2, 3 und 4 werden betrieben, wobei die Module 1, 2 und 3 in Abhängigkeit vom Lenkeinschlag geschwenkt werden.
6. Abbiegelicht: Das Abbiegemodul 7 wird vorübergehend im Zeitbereich des Abbiegens, aktiviert durch einen Blinker, betrieben. Das Ein- und Ausschalten kann über eine Rampe geschehen, um eine Ablenkung des Fahrers beziehungsweise der übrigen Verkehrsteilnehmer zu vermeiden.
7. Fernlicht: die Module 1, 2, 3 und 4 werden betrieben, zudem das Fernlichtbifunktionsmodul, wobei beide Leuchtelemente 12, 14 betrieben werden und zudem das weitere Fernlichtmodul 6. Dieses kann beispielsweise so eingestellt sein, dass das zweite Fernlichtmodul durch die Steuereinrichtung 16 erst oberhalb von einer Fahrgeschwindigkeit von 115 km/h eingeschaltet wird. Zudem kann die Steuerung 16 auch die Lenkbewegungen berücksichtigen, so dass das zweite Fernlichtmodul 6 nur dann eingestellt wird, wenn die Lenkbewegungen sich statistisch unter einer bestimmten vorgegebenen Schwelle bewegen, um zu vermeiden, dass bei überhöhter Geschwindigkeit im Landstraßenbereich das Fernlichtmodul 6 eingeschaltet wird. Bei Betrieb des Fernlichts sind die schwenkbaren Module auf einen Winkel von +0,43° oberhalb der Horizontalen eingestellt.

Es sind mit den beschriebenen Modulen zudem auch weitere Beleuchtungsverteilungen realisierbar, so dass auch zukünftige Anforderungen ohne erhöhten Aufwand realisiert werden können.
Mit dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer beziehungsweise Beleuchtungssystem lassen sich somit kostengünstig eine Vielzahl von Beleuchtungsmodi realisieren, wobei die einzelnen Module auf einer kleinen Scheinwerferfläche platzsparend und funktional untergebracht werden können. Das Positionslicht 8 kann auch als Tagfahrlicht verwendet werden, so dass sich auch eine ansprechende ästhetische Erscheinung der Scheinwerfer ergibt.

1: Vorfeldmodul
2: Asymmetriemodul
3: HD-Modul
4: Vorfeldmodul
5: Fernlichtbifunktionsmodul
6: Fernlichtmodul
7: Abbiegelicht
8: Positionslicht
9: Blinker
10, 11, 12: Niveaulinien, erstes Beleuchtungselement
13: Fokussierungsoptik
14: Zweites Beleuchtungselement
15: Halterahmen
16: Steuerung
17, 18: Sensoren
19: GSM-Modul
20: Antenne
21: Steuerleitung
22: Scheinwerfer
23: Belastungssensor
24: Fahrtrichtung
25, 26, 27: Beleuchtungsrichtungen, -bereiche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2003/0223220 [0006]
- US 3671733 [0007]
- DE 10007984 [0008]
- DE 10019225 A1 [0009]
- DE 19938179 A1 [0010]
- DE 19639494 A1 [0011]

Claims

KFZ-Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einem Scheinwerfer mit mehreren gesonderten, getrennt einzeln oder in Gruppen ein- und ausschaltbaren Modulen, von denen wenigstens zwei Module (4, 5, 6, 7) unterschiedliche Raumwinkelverteilungen der Leuchtintensität aufweisen, und wobei wenigstens ein weiteres Modul (1, 2, 3) schwenkbar ist.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Module (1, 2, 3) mit unterschiedlicher Raumwinkelverteilung der Leuchtintensität gleichzeitig betreibbar und gemeinsam schwenkbar sind.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der Module (1, 2, 3) in senkrechter und/oder horizontaler Richtung schwenkbar ist/sind.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Module (2, 7) eine in horizontaler Richtung in Bezug auf die Fahrtrichtung asymmetrische Intensitätsverteilung aufweist.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) mit asymmetrischer Intensitätsverteilung in horizontaler und/oder vertikaler Richtung schwenkbar ist.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) mit asymmetrischer Intensitätsverteilung gemeinsam mit wenigstens einem anderen Modul (1, 3) in horizontaler und/oder vertikaler Richtung schwenkbar ist.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) mit asymmetrischer Intensitätsverteilung gemeinsam mit wenigstens zwei anderen Modulen (1, 3), die unterschiedliche Raumwinkelverteilungen der Leuchtintensität aufweisen, in horizontaler und/oder vertikaler Richtung schwenkbar ist.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) mit asymmetrischer Intensitätsverteilung gemeinsam mit wenigstens einem anderen Modul (1, 3), das eine andere Raumwinkelverteilung der Leuchtintensität aufweist, an einer gemeinsamen, schwenkbaren Halteeinrichtung (15) befestigt ist.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) mit asymmetrischer Intensitätsverteilung in der neutralen Stellung bezüglich des Schwerpunktes seiner Leuchtintensitätsverteilung eine Winkelabweichung von weniger als 10 Grad in horizontaler Richtung von der Geradeausrichtung aufweist.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein ein- und ausschaltbares Modul (7) vorgesehen ist, das nicht horizontal schwenkbar ist und dessen Schwerpunkt der Leuchtintensitätsverteilung in einem festen Winkel, der größer ist als 20 Grad, von der Geradeausrichtung in horizontaler Richtung abweicht.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Module (5) wenigstens 2 verschiedene Leuchtquellen (12, 14) aufweist, die voneinander beabstandet sind und die jeweils gesondert bei ihrem Betrieb eine unterschiedliche Raumwinkelverteilung der Lichtintensität erzeugen.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumwinkelverteilung bei jeweils gesondertem Betrieb der beiden Leuchtquellen (12, 14) in vertikaler Richtung gegeneinander verschoben ist.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens zwei Leuchtquellen aufweisende Modul (5) mit einer Steuerung (16) verbunden ist, die erfasste Fahrparameter des Fahrzeugs, insbesondere die Fahrgeschwindigkeit und/oder den Lenkeinschlag verarbeitet.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein schwenkbares Modul (1, 2, 3) mit einem Schwenkantrieb verbunden ist, der seinerseits mit einer einen Fahrparameter verarbeitenden Steuerung (16) verbunden ist.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (16) mit einem den Lenkeinschlag oder eine Prognose des Lenkeinschlags erfassenden Sensor (17) verbunden ist.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (16) mit einem die Fahrgeschwindigkeit erfassenden Sensor (18) verbunden ist.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung mit einem Scheinwerfer mit mehreren gesonderten, getrennt einzeln oder in Gruppen ein- und ausschaltbaren Modulen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) von denen wenigstens ein, nicht horizontal schwenkbares Modul (7) einen Schwerpunkt der Raumwinkelverteilung der Leuchtintensität aufweist, der wenigstens 20 Grad von der Geradeausrichtung in horizontaler Richtung abweicht.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht horizontal schwenkbare Modul (7), das einen Schwerpunkt der Raumwinkelverteilung der Leuchtintensität aufweist, der wenigstens 20 Grad von der Geradeausrichtung in horizontaler Richtung abweicht, mit einer Steuerung (16) verbunden ist, die Informationen über eine Abbiegeabsicht des Fahrers erfasst und verarbeitet.
KFZ-Beleuchtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer insgesamt oder ein schwenkbares Modul (1, 2, 3) oder eine Gruppe von gemeinsam schwenkbaren Modulen ausgehend von einer horizontal eingestellten Neutralstellung in wenigstens 2, insbesondere 3 festen Winkelschritten vertikal schwenkbar sind.
Scheinwerfer für eine KFZ-Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
Scheinwerfer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der Module (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) ausschließlich mit Leuchtdioden betrieben werden.
Verfahren zum Betrieb eines Scheinwerfers oder einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die schwenkbaren Module gemeinsam mit wenigstens einem nicht schwenkbaren Modul betrieben werden.
Verfahren zum Betrieb eines Scheinwerfers oder einer Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich wenigstens ein nicht horizontal schwenkbares Modul (7) (Abbiegemodul) betrieben wird, das einen Schwerpunkt der Raumwinkelverteilung der Leuchtintensität aufweist, der wenigstens 20 Grad von der Geradeausrichtung in horizontaler Richtung abweicht und dass insbesondere zusätzlich ein Fernlichtmodul betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des Abbiegemoduls auf verschiedenen Niveaus einstellbar ist.