DE102008005488B4 - Headlights for vehicles - Google Patents

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Abstract

Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von LED-Lichtquellen, die zur Bildung eines LED-Feldes auf einem gemeinsamen Substrat gruppiert angeordnet sind und die jeweils ein Teillichtbündel emittieren, und mit einer dem LED-Feld vorgelagerten Optikeinheit (3, 13, 18), so dass die Teillichtbündel der LED-Lichtquellen jeweils zu Lichtflecken (9) im Verkehrsraum abbildbar sind zur Bildung einer vorgegebenen Lichtverteilung mit einer Hell-Dunkel-Grenze, dass der Optikeinheit (3, 13, 18) und/oder dem LED-Feld eine solche Feinstrukturfläche (7, 23, 25, 27) mit einer Mehrzahl von in eine Vorzugsrichtung (V) verlaufenden Strukturelementen (6, 24, 26, 28) zugeordnet ist, dass zumindest ein Teil der die Lichtverteilung bildenden Lichtflecken (9) in horizontaler Richtung aufgeweitet sind, so dass bei Projektion der Lichtverteilung auf einen Messschirm seitliche Ränder (8) benachbarter Lichtflecken (9) aneinander liegen oder sich überdecken, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Strukturelemente (6, 24, 26, 28) der Feinstrukturfläche (7, 23, 25, 27) entlang einer Geraden oder einer Kurve erstrecken, die bei Projektion in eine vertikale Ebene eine vertikale Gerade bildet bzw. in einer vertikalen Vorzugsrichtung verläuft, und dass die Strukturelemente (6, 24, 26, 28) als Mikrostrukturelemente ausgebildet sind, die eine Welligkeit bzw. Riffelung im Mikrobereich aufweisen.Headlamp for vehicles with a plurality of LED light sources, which are arranged to form an LED array on a common substrate and each emit a partial light beam, and with an LED array upstream optical unit (3, 13, 18), so in that the partial light bundles of the LED light sources can each be imaged to light spots (9) in the traffic space to form a predetermined light distribution with a light-dark boundary, such that the optical unit (3, 13, 18) and / or the LED field have such a fine structure surface (7, 23, 25, 27) is associated with a plurality of in a preferred direction (V) extending structural elements (6, 24, 26, 28) that at least a portion of the light distribution forming light spots (9) are widened in the horizontal direction in that, when the light distribution is projected onto a measuring screen, lateral edges (8) of adjacent light spots (9) lie against one another or overlap, characterized in that the structure extend (6, 24, 26, 28) of the fine structure surface (7, 23, 25, 27) along a straight line or a curve which forms a vertical straight line or in a vertical preferred direction when projected into a vertical plane, and that the structural elements (6, 24, 26, 28) are designed as microstructure elements which have a waviness or corrugation in the micro-region.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a headlamp for vehicles according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE 10 2005 041 234 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der zum einen zur Bildung eines LED-Feldes eine Mehrzahl von auf einem gemeinsamen Substrat angeordneten LED-Lichtquellen und zum anderen eine dem LED-Feld in Lichtabstrahlrichtung vorgelagerte Optikeinheit aufweist. Die LED-Lichtquellen emittieren jeweils ein Teillichtbündel, die mittels der Optikeinheit zu einer Mehrzahl von eine vorgegebene Lichtverteilung bildenden Lichtflecken abgebildet werden. Dadurch, dass bei dem bekannten Scheinwerfer mindestens zwei Optikeinheiten mit jeweils einer unterschiedlichen Abbildungscharakteristik vorgesehen sind, können unterschiedlich große Lichtflecken zur Bildung der vorgegebenen Lichtverteilung überlagert werden. Bei Verwendung lediglich einer einzigen Optikeinheit hat sich jedoch gezeigt, dass zwischen den auf einem Messschirm abgebildeten Lichtflecken vertikale Lichtlücken entstehen, die als störend empfunden werden. Abhängig von der verwendeten Optikeinheit kann auch ein unerwünschter Farbsaum im Bereich der Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung entstehen. Wird versucht, durch Aufrauen einer oder mehrerer Oberflächen von einem Optikelement der Optikeinheit eine Vermeidung der vertikalen Lichtlücken herbeizuführen, stellt sich eine Aufweichung der Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung ein sowie relativ hohe Absorptionsverluste aufgrund der stochastischen Streuwirkung.From the DE 10 2005 041 234 A1 a headlamp for vehicles is known, on the one hand for forming an LED array has a plurality of arranged on a common substrate LED light sources and on the other hand, an LED array in the light emission direction upstream optical unit. The LED light sources each emit a partial light bundle which is imaged by the optical unit into a plurality of light spots forming a predetermined light distribution. Because at least two optical units each having a different imaging characteristic are provided in the known headlight, light spots of different sizes can be superimposed to form the predetermined light distribution. However, when using only a single optical unit, it has been shown that vertical light gaps occur between the light spots imaged on a measuring screen, which are perceived as disturbing. Depending on the optical unit used, an undesirable color fringe in the range of the light-dark limit of the light distribution may also arise. If an attempt is made to prevent the vertical light gaps by roughening one or more surfaces of an optical element of the optical unit, a softening of the light-dark boundary of the light distribution occurs and relatively high absorption losses due to the stochastic scattering effect.

Aus der DE 101 29 743 C2 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der einen Diffusor 10 aufweist, um die Lichtabstrahlung von einem LED-Lichtquelle in vertikaler Richtung zu verändern. Der Diffusor kann hierzu beispielsweise Mikrolinsen aufweisen.From the DE 101 29 743 C2 is a headlamp known for vehicles that have a diffuser 10 has to change the light emission from an LED light source in the vertical direction. The diffuser can have, for example, microlenses for this purpose.

Aus der DE 10 2004 051 382 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, bei dem Lichtquellen ein Mikrolinsenarray mit Linsen zugeordnet ist. Diese Linsen weisen asphärische Oberflächen auf. Hierdurch wird Licht nur aus einem zentralen Bereich eines Leuchtpunktes der Lichtquellen erfasst. Da die Linsen rotationssymmetrisch ausgebildet sind, erfolgt eine richtungsunabhängige Bündelung des Lichtes auf kleiner Fläche.From the DE 10 2004 051 382 A1 a headlamp for vehicles is known in which light sources a microlens array is associated with lenses. These lenses have aspherical surfaces. As a result, light is detected only from a central region of a luminous point of the light sources. Since the lenses are rotationally symmetrical, there is a direction-independent focusing of the light on a small area.

Aus der DE 10 2005 002 774 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von LED-Lichtquellen und einer Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung bekannt. In jedem die LED-Lichtquelle tragenden Gehäuse ist ein Gitter angeordnet, wobei Gitterabstände des Gitters unterhalb einer Wellenlänge des emittierten Lichtes ausgebildet sind. Hierdurch kann Reflexion von Licht an einer äußeren Oberfläche eines das LED-Gehäuse abdeckenden Dichtungselementes verringert werden.From the DE 10 2005 002 774 A1 a headlight for vehicles with a plurality of LED light sources and an optical unit for generating a predetermined light distribution is known. In each housing carrying the LED light source, a grid is arranged, wherein grid spacings of the grid are formed below a wavelength of the emitted light. Thereby, reflection of light on an outer surface of a sealing member covering the LED case can be reduced.

Aus der DE 10 2007 012 023 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer LED-Lichtquelle bekannt, der als Optikeinheit eine Linse zugeordnet ist. Die Linse ist als eine plan-konvexe Linse ausgebildet, die lichtausgangsseitig eine Mehrzahl von in vertikaler Richtung verlaufende Facetten aufweist. Die Linse kann beispielsweise sechs Facetten aufweisen, wobei jede Facette in vertikaler und horizontaler Richtung eine unterschiedliche Wölbung aufweisen kann. Hierdurch lässt sich ein festgelegtes Strahlmuster mit erhöhter horizontaler Ausbreitung sowie erhöhter vertikaler Ausbreitung erzeugen.From the DE 10 2007 012 023 A1 a headlamp for vehicles with an LED light source is known, which is associated with a lens as an optical unit. The lens is formed as a plano-convex lens having, on the light exit side, a plurality of facets extending in the vertical direction. The lens may, for example, have six facets, each facet having a different curvature in the vertical and horizontal directions. This can produce a fixed beam pattern with increased horizontal spread and increased vertical spread.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von LED-Lichtquellen derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise eine homogenere Lichtverteilung erzeugt wird, ohne dass eine Beeinträchtigung der Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung eintritt.Object of the present invention is therefore to develop a headlamp for vehicles with a plurality of LED light sources such that in a simple manner a more homogeneous light distribution is generated without an impairment of the light-dark boundary of the light distribution occurs.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.To solve this problem, the invention has the features of claim 1.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch eine Feinstrukturfläche mit entlang einer Vorzugsrichtung verlaufenden Strukturelementen ein Schließen von unerwünschten Lichtlücken in einer Lichtverteilung bzw. eine Homogenisierung der Lichtverteilung unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze ermöglicht wird. Darüber hinaus wird einer unerwünschten Farbsaumentstehung im Bereich der Hell-Dunkel-Grenze sowie in Randbereichen der Lichtverteilung entgegengewirkt. Nach der Erfindung erstrecken sich Strukturelemente der Feinstrukturfläche entlang einer Geraden oder einer Kurve, wobei die Kurve – wie die Gerade – bei einer Projektion in einer vertikalen Ebene in einer vertikalen Vorzugsrichtung verläuft. Hierdurch ist sichergestellt, dass die erzeugten Lichtflecken ausschließlich in horizontaler Richtung, aber nicht in vertikaler Richtung aufgeweitet werden. Nach der Erfindung sind die Strukturelemente als Mikrostrukturelemente ausgebildet, die eine Welligkeit bzw. Rifflung im Mikrobereich aufweisen.The particular advantage of the invention is that closing of undesirable light gaps in a light distribution or homogenization of the light distribution below the cut-off line is made possible by a fine structure surface with structural elements running along a preferred direction. In addition, undesirable color formation in the area of the cut-off line as well as in peripheral areas of the light distribution is counteracted. According to the invention, structural elements of the fine structure surface extend along a straight line or a curve, the curve - like the straight line - extending in a vertical preferred direction in a projection in a vertical plane. This ensures that the generated light spots are expanded only in the horizontal direction, but not in the vertical direction. According to the invention, the structural elements are formed as microstructure elements which have a ripple in the micro range.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Strukturelemente gleichförmig ausgebildet einerseits und nebeneinander oder beabstandet zueinander angeordnet andererseits. Hierdurch weist die Feinstrukturfläche eine regelmäßige Struktur auf, die in einer senkrecht zur Vorzugsrichtung verlaufenden Richtung vorzugsweise eine periodische Formgebung aufweist.According to a development of the invention, the structural elements are uniformly formed on the one hand and juxtaposed or spaced from each other on the other hand. As a result, the fine structure surface has a regular structure which preferably has a periodic shape in a direction perpendicular to the preferred direction.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Feinstrukturfläche auf einer optisch wirksamen Oberfläche eines Optikelementes der Optikeinheit aufgebracht. Beispielsweise kann die Feinstrukturfläche als Folie nachträglich auf die Oberfläche des Optikelementes aufgeklebt werden. Alternativ kann bereits bei Formgebung des Optikelementes die Feinstrukturfläche erzeugt werden. Die Feinstrukturfläche weist eine gewisse Welligkeit bzw. Rifflung auf, die ein Aneinandersetzen bzw. Überdecken von Lichtflecken in horizontaler Richtung ermöglicht. According to a development of the invention, the fine structure surface is applied to an optically effective surface of an optical element of the optical unit. For example, the fine structure surface can be glued as a foil subsequently on the surface of the optical element. Alternatively, the fine structure surface can already be produced when the optical element is shaped. The fine structure surface has a certain waviness or Rifflung that allows Aneinanderetzen or covering of light spots in the horizontal direction.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann eine Feinstrukturfläche auch eine Flachseite einer transparenten Platte bilden, die zwischen dem LED-Feld und der Optikeinheit angeordnet ist. Vorteilhaft können hierdurch herkömmliche Scheinwerfer durch Integration des durch die transparente Platte gebildeten Zusatzbauteils nachgerüstet werden.According to a development of the invention, a fine structure surface can also form a flat side of a transparent plate, which is arranged between the LED field and the optical unit. Advantageously, conventional headlamps can be retrofitted by integrating the additional component formed by the transparent plate.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die Feinstrukturelemente im Querschnitt sinus-, kissen- oder sägezahnförmig ausgebildet sein. Sie bilden eine Strukturierung im Mikrobereich. Hierdurch wird ein Verwischen der Lücken in horizontaler Richtung und somit eine homogenere Lichtverteilung ermöglicht.According to a development of the invention, the fine structure elements may be sinusoidal, pillowed or sawtooth-shaped in cross-section. They form a structuring in the micro range. As a result, a blurring of the gaps in the horizontal direction and thus a more homogeneous distribution of light is made possible.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Anzahl und/oder Erhabenheit der Strukturelemente in einem zentralen Abschnitt der Feinstrukturfläche bzw. des Optikelementes kleiner als in einem benachbarten seitlichen Abschnitt desselben. Es wird somit eine quasi-periodische Oberflächenstruktur gebildet, so dass ein gezieltes „Verwischen” der Lichtlücken innerhalb der Lichtverteilung bewirkt werden kann.According to a development of the invention, the number and / or grandeur of the structural elements in a central portion of the fine structure surface or of the optical element is smaller than in an adjacent lateral portion thereof. Thus, a quasi-periodic surface structure is formed, so that a targeted "blurring" of the light gaps within the light distribution can be effected.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantages of the invention will become apparent from the further subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 ein schematischer Aufbau eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers nach einer ersten Ausführungsform, 1 a schematic structure of a headlamp according to the invention according to a first embodiment,

2 ein schematischer Aufbau eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers nach einer zweiten Ausführungsform, 2 a schematic structure of a headlamp according to the invention according to a second embodiment,

3 ein schematischer Aufbau eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers nach einer dritten Ausführungsform, 3 a schematic structure of a headlamp according to the invention according to a third embodiment,

4a eine perspektivische Teildarstellung einer Feinstrukturfläche mit sinusförmigen Strukturelementen, 4a a partial perspective view of a fine structure surface with sinusoidal structural elements,

4b eine Seitenansicht der Feinstrukturfläche gemäß 4a in Vorzugsrichtung gesehen, 4b a side view of the fine structure surface according to 4a in the preferred direction,

5a eine perspektivische Teildarstellung einer Feinstrukturfläche mit kissenförmigen Strukturelementen, 5a a partial perspective view of a fine structure surface with pillow-shaped structural elements,

5b eine Seitenansicht der Feinstrukturfläche gemäß 5a in Vorzugsrichtung gesehen, 5b a side view of the fine structure surface according to 5a in the preferred direction,

6a eine perspektivische Teildarstellung einer Feinstrukturfläche mit dachartigen Strukturelementen, 6a a partial perspective view of a fine structure surface with roof-like structural elements,

6b eine Seitenansicht der Feinstrukturfläche gemäß 6a in Vorzugsrichtung gesehen, 6b a side view of the fine structure surface according to 6a in the preferred direction,

7a eine perspektivische Teildarstellung einer Feinstrukturfläche mit beabstandet zueinander angeordneten dachartigen Strukturelementen, 7a a partial perspective view of a fine structure surface with spaced-apart roof-like structural elements,

7b eine Seitenansicht der Feinstrukturfläche gemäß 7a in Vorzugsrichtung gesehen. 7b a side view of the fine structure surface according to 7a seen in the preferred direction.

8 eine schematische Darstellung einer Lichtverteilung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers mit einem LED-Feld bestehend aus vier LED-Chips sowie einer Optikeinheit mit einer integrierten Feinstrukturfläche und 8th a schematic representation of a light distribution of a headlamp according to the invention with an LED field consisting of four LED chips and an optical unit with an integrated fine structure surface and

9 eine schematische Darstellung einer auf einem Messschirm abgebildeten Lichtverteilung eines bekannten Scheinwerfers mit einem LED-Feld bestehend aus vier LED-Chips und einer vorgelagerten Optikeinheit. 9 a schematic representation of an imaged on a screen light distribution of a known headlamp with an LED field consisting of four LED chips and an upstream optical unit.

Ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer für Fahrzeuge besteht im Wesentlichen aus einer Lichtquelleneinheit 1 und einer in Lichthauptabstrahlrichtung 2 vor der Lichtquelleneinheit 1 angeordneten Optikeinheit 3.An inventive headlight for vehicles consists essentially of a light source unit 1 and one in the light main emission direction 2 in front of the light source unit 1 arranged optical unit 3 ,

Wie aus der 1 ersichtlich ist, besteht die Optikeinheit 3 nach einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers aus einem einzigen Optikelement 4, das als eine Linse ausgebildet ist.Like from the 1 can be seen, there is the optical unit 3 according to a first embodiment of the headlamp according to the invention from a single optical element 4 which is formed as a lens.

Die Lichtquelleneinheit 1 weist eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen auf, die auf einem gemeinsamen Substrat zu einem LED-Feld zusammengefasst angeordnet sind. Die LED-Lichtquellen können beispielsweise als LED-Chips ausgebildet sein.The light source unit 1 has a plurality of LED light sources, which are arranged on a common substrate combined to form an LED array. The LED light sources may be formed, for example, as LED chips.

Zwischen der Lichtquelleneinheit 1 und der Optikeinheit 3 ist eine transparente Platte 5 im Wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse des Scheinwerfers bzw. senkrecht zu der Lichthauptabstrahlrichtung 2 angeordnet. Eine der Lichtquelleneinheit 1 zugewandte Flachseite 5' kann als eine Feinstrukturfläche ausgebildet sein, die eine Mehrzahl von in einer Vorzugsrichtung V verlaufende Strukturelemente 6 aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Vorzugsrichtung V der Strukturelemente 6 senkrecht zu einer Flächennormale N der transparenten Platte 5 bzw. senkrecht zu der Lichthauptabstrahlrichtung 2.Between the light source unit 1 and the optical unit 3 is a transparent plate 5 in the Substantially perpendicular to the optical axis of the headlamp or perpendicular to the Lichthauptabstrahlrichtung 2 arranged. One of the light source unit 1 facing flat side 5 ' may be formed as a fine structure surface having a plurality of extending in a preferred direction V structural elements 6 having. In the present embodiment, the preferred direction V of the structural elements extends 6 perpendicular to a surface normal N of the transparent plate 5 or perpendicular to the Lichthauptabstrahlrichtung 2 ,

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die transparente Platte 5 an einer der Lichtquelleneinheit 1 abgewandten Flachseite 5'' die Feinstrukturfläche aufweisen.According to an alternative embodiment of the invention, not shown, the transparent plate 5 at one of the light source unit 1 facing away flat side 5 '' have the fine structure surface.

Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die transparente Platte 5 an beiden gegenüberliegenden Flachseiten 5' und 5'' die Feinstrukturfläche aufweisen, die im Folgenden näher beschrieben wird.According to a further alternative embodiment, the transparent plate 5 on both opposite flat sides 5 ' and 5 '' have the fine structure surface, which will be described in more detail below.

Nach einer ersten Variante der Feinstrukturfläche 7 gemäß den 4a und 4b verlaufen bogen- bzw. sinusförmige Strukturelemente 6 in Vorzugsrichtung V, das heißt im vorliegenden Ausführungsbeispiel in vertikaler Richtung. Die Strukturelemente 6 sind in vertikaler Richtung langgestreckt ausgebildet und erstrecken sich in horizontaler Richtung periodisch entsprechend einer Sinusfunktion.After a first variant of the fine structure surface 7 according to the 4a and 4b extend arcuate or sinusoidal structural elements 6 in the preferred direction V, that is, in the present embodiment in the vertical direction. The structural elements 6 are elongated in the vertical direction and extend in the horizontal direction periodically according to a sine function.

Die Feinstrukturfläche 7 weist eine Welligkeit bzw. Rifflung vorzugsweise im Mikrobereich auf, so dass die jeweils von den LED-Chips emittierten Teillichtbündel, die in dem Optikelement 4 jeweils zu einem Lichtfleck im Straßenraum abgebildet werden, in horizontaler Richtung aufgeweitet werden. Unter exemplarischer Annahme, dass die Lichtquelleneinheit lediglich aus einem Chip mit vier LED's besteht, bewirkt die Feinstrukturfläche 7, dass die benachbarten Lichtflecken 9 unmittelbar aneinander liegen. Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann die Streuwirkung der Strukturelemente 6 auch derart ausgebildet sein, dass sich die seitlichen Ränder 8 der benachbarten Lichtflecken 9 überdecken.The fine structure surface 7 has a ripple or Rifflung preferably in the micro range, so that each of the LED chips emitted partial light bundle, which in the optical element 4 each be mapped to a light spot in the street, be widened in a horizontal direction. Under the exemplary assumption that the light source unit consists only of a chip with four LEDs, the fine structure surface is effected 7 that the neighboring light spots 9 lie directly next to each other. According to an alternative embodiment, not shown, the scattering effect of the structural elements 6 also be designed such that the lateral edges 8th the neighboring light spots 9 cover.

Ein bekannter Scheinwerfer, der lediglich über die Lichtquelleneinheit 1 mit den vier LED-Chips und über die Optikeinheit 3 und ohne eine Feinstrukturfläche 7 verfügt, würde eine Lichtfleckenverteilung gemäß 9 erzeugen. Nachteilig entstehen Lichtflecken 10, wobei zwischen benachbarten Lichtflecken 10 eine Lücke 11 vorhanden ist. Wie durch Vergleich der Leuchtfleckenverteilungen gemäß 8 und 9 zu ersehen ist, ermöglicht die erfindungsgemäße Feinstrukturfläche 7 lediglich eine Aufspreizung der Lichtflecke 9 in horizontaler Richtung, aber nicht in vertikaler Richtung. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine Homogenisierung der Lichtstärkeverteilung unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung bewirkt wird.A well-known headlamp, the only about the light source unit 1 with the four LED chips and the optical unit 3 and without a fine structure surface 7 would have a spot distribution according to 9 produce. The disadvantage is light spots 10 , wherein between adjacent light spots 10 a gap 11 is available. As by comparing the spot distributions according to 8th and 9 can be seen, allows the inventive fine structure surface 7 only a spreading of the light spots 9 in the horizontal direction, but not in the vertical direction. This ensures that a homogenization of the light intensity distribution is effected below the light-dark boundary of the light distribution.

Wie aus den 4a und 4b ersichtlich ist, sind die sinusförmigen Strukturelemente 6 gleichförmig ausgebildet und unmittelbar nebeneinander liegend angeordnet. Die Strukturelemente 6 sind als Mikrostrukturelemente ausgebildet, die die wahrnehmbare Formgebung der transparenten Platte 5 bestehend aus parallel zueinander angeordneten Flachseiten 5' und 5'' nicht verändert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß den 4a und 4b verläuft die Feinstrukturfläche 7 im Wesentlichen eben.Like from the 4a and 4b is apparent, are the sinusoidal structural elements 6 uniformly formed and arranged immediately adjacent to each other. The structural elements 6 are formed as microstructure elements, the perceptible shaping of the transparent plate 5 consisting of mutually parallel flat sides 5 ' and 5 '' not changed. In the present embodiment according to the 4a and 4b the fine structure surface runs 7 essentially just.

Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 ist ein Scheinwerfer vorgesehen, der im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel eine Optikeinheit 13 mit zwei Optikelementen aufweist, wobei ein erstes Primäroptikelement 14 auf einer der Lichtquelleneinheit 1 zugewandten Seite und das linsenförmige Optikelement 4 als Sekundäroptikelement auf einer der Lichtquelleneinheit 1 abgewandten Seite der Optikeinheit 13 angeordnet ist. Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind mit denselben Bezugsziffern versehen.According to a second embodiment of the invention according to 2 a headlamp is provided which, unlike the first embodiment, an optical unit 13 having two optical elements, wherein a first primary optic element 14 on one of the light source unit 1 facing side and the lens-shaped optical element 4 as a secondary optical element on one of the light source unit 1 opposite side of the optical unit 13 is arranged. The same components or component functions of the various embodiments are provided with the same reference numerals.

Das Primäroptikelement 14 ist als ein brechendes Optikelement ausgebildet mit einer planen Lichteinkoppelfläche 14' und einer gewölbten Lichtauskoppelfläche 14''. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die konvexförmige Lichtauskoppelfläche 14'' des Primäroptikelementes 14 mit einer Feinstrukturfläche 7 versehen. Die Feinstrukturfläche 7 erstreckt sich somit bogenförmig, wobei die Strukturelemente 6 der Feinstrukturfläche 7 jeweils entlang eines Bogens verlaufen, der sich entlang einer vertikalen Ebene erstreckt bzw. der bei Projektion in eine vertikale Ebene eine vertikale Gerade bildet und in Richtung der vertikalen Vorzugsrichtung V weist.The primary optic element 14 is designed as a refractive optical element with a plane light input surface 14 ' and a curved light output surface 14 '' , In the present embodiment, the convex light output surface 14 '' of the primary optic element 14 with a fine structure surface 7 Mistake. The fine structure surface 7 thus extends arcuately, wherein the structural elements 6 the fine structure surface 7 each extending along an arc which extends along a vertical plane or which forms a vertical straight line when projected into a vertical plane and points in the direction of the vertical preferred direction V.

Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die Feinstrukturfläche 7 auch alternativ oder zusätzlich an der Lichteinkoppelfläche 14' und/oder an einer Lichteinkoppelfläche 4' des Optikelementes 4 oder an einer Lichtauskoppelfläche 4'' des Optikelementes 4 angeordnet sein.According to an embodiment of the invention, not shown, the fine structure surface 7 also alternatively or additionally on the light coupling surface 14 ' and / or at a light input surface 4 ' of the optical element 4 or at a light output surface 4 '' of the optical element 4 be arranged.

Nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung gemäß 3 kann im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel eine Optikeinheit 18 vorgesehen sein, die neben dem Sekundäroptikelement 4 ein reflektives Primäroptikelement 19 aufweist. Das Primäroptikelement 19 weist eine senkrecht zur Lichthauptabstrahlrichtung 2 verlaufende plane Lichteinkoppelfläche 19' und eine gegenüberliegende plane Lichtauskoppelfläche 19'' auf. Die Lichteinkoppelfläche 19' und die Lichtauskoppelfläche 19'' werden auf einer Seite durch eine gewölbte Reflexionsfläche 20 des Primäroptikelementes 19 miteinander verbunden. Die Feinstrukturfläche 7 kann an einer oder mehreren der Lichteinkoppelflächen 19', 4' bzw. Lichtauskoppelflächen 19'', 4'' des Primäroptikelementes 19 bzw. des Optikelementes 4 angeordnet sein.According to a third embodiment of the invention according to 3 may in contrast to the previous embodiment, an optical unit 18 be provided in addition to the Sekundäroptikelement 4 a reflective primary optic element 19 having. The primary optic element 19 has a direction perpendicular to the Lichthauptabstrahlrichtung 2 extending plane light input surface 19 ' and an opposite planar light output surface 19 '' on. The light input surface 19 ' and the light output surface 19 '' be on one side by a curved reflection surface 20 of the primary optic element 19 connected with each other. The fine structure surface 7 can at one or more of the light coupling surfaces 19 ' . 4 ' or light output surfaces 19 '' . 4 '' of the primary optic element 19 or the optical element 4 be arranged.

Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß den 5a und 5b kann eine Feinstrukturfläche 23 aus einer Mehrzahl von benachbart zueinander angeordneten kissenförmigen Strukturelementen 24 gebildet sein.According to an alternative embodiment of the invention according to the 5a and 5b can be a fine structure surface 23 from a plurality of adjacent cushion-shaped structural elements 24 be formed.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß den 6a und 6b kann eine Feinstrukturfläche 25 durch eine Mehrzahl von benachbart zueinander angeordneten prismenförmigen Strukturelementen 26 gebildet sein. Diese dachförmigen Strukturelemente 26 sind direkt nebeneinander angeordnet und erstrecken sich jeweils in Vorzugsrichtung V.According to a further embodiment of the invention according to the 6a and 6b can be a fine structure surface 25 by a plurality of adjacent prism-shaped structural elements 26 be formed. These roof-shaped structural elements 26 are arranged directly next to each other and each extend in the preferred direction V.

Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß den 7a und 7b kann eine Feinstrukturfläche 27 mit einer Mehrzahl von dachförmigen Strukturelementen 28 ausgebildet sein, wobei benachbarte dachförmige Strukturelemente 28 in einem Abstand 29 zueinander angeordnet sind.According to an alternative embodiment of the invention according to the 7a and 7b can be a fine structure surface 27 with a plurality of roof-shaped structural elements 28 be formed, wherein adjacent roof-shaped structural elements 28 at a distance 29 are arranged to each other.

Nach einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung können die genannten Strukturelemente in einem zentralen Abschnitt 30 beispielsweise der Feinstrukturfläche 7 in einer verringerten Anzahl und/oder verringerten Erhabenheit angeordnet sein als in benachbarten seitlichen Abschnitten 31, 31' zu dem zentralen Abschnitt 30.According to a further embodiment of the invention which is not shown, said structural elements can be arranged in a central section 30 for example, the fine structure surface 7 be arranged in a reduced number and / or reduced grandeur than in adjacent lateral sections 31 . 31 ' to the central section 30 ,

Die vorgenannten Maßnahmen ermöglichen eine zielgerechte Aufweitung von Lichtflecken in Abhängigkeit von der zu erzeugenden Lichtverteilung.The aforementioned measures allow a targeted expansion of light spots depending on the light distribution to be generated.

Die Feinstrukturflächen können als Folie nachträglich auf die ebenen oder gewölbten Lichtauskoppel- und/oder Lichteinkoppelflächen aufgebracht werden. Alternativ kann die Feinstrukturfläche auch im Rahmen der Herstellung des Optikelementes 4, 13, 18 erzeugt werden. Als Zusatzbauteil kann insbesondere die transparente Platte 5 in herkömmliche Scheinwerfer integriert werden, so dass eine verbesserte Homogenisierung der Lichtverteilung erzeugt wird. Die transparente Platte 5 sowie die Optikelemente 3, 13, 18 können aus einem Glasmaterial oder aus einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt sein.The fine structure surfaces can be subsequently applied as a film to the planar or curved Lichtauskoppel- and / or Lichteinkoppelflächen. Alternatively, the fine structure surface can also be used in the context of the production of the optical element 4 . 13 . 18 be generated. As an additional component, in particular, the transparent plate 5 be integrated into conventional headlights, so that an improved homogenization of the light distribution is generated. The transparent plate 5 as well as the optical elements 3 . 13 . 18 may be made of a glass material or of a transparent plastic material.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
LichtquelleneinheitLight source unit
22
LichthauptabstrahlrichtungLichthauptabstrahlrichtung
33
Optikeinheitoptical unit
4, 4', 4''4, 4 ', 4' '
Optikeinheitoptical unit
5, 5', 5''5, 5 ', 5' '
transparente Plattetransparent plate
66
Strukturelementstructural element
77
FeinstrukturflächeFine structure area
88th
seitliche Ränderlateral edges
99
Lichtfleckenlight spots
1010
Lichtfleckenlight spots
1111
Lückegap
1313
Optikeinheitoptical unit
14, 14', 14''14, 14 ', 14' '
Primäroptikelement, Lichteinkoppelfläche, LichtauskoppelflächePrimary optic element, light input surface, light output surface
1818
Optikeinheitoptical unit
19, 19', 19''19, 19 ', 19' '
Primäroptikelement, Lichteinkoppelfläche, LichtauskoppelflächePrimary optic element, light input surface, light output surface
2020
Reflexionsflächereflecting surface
2323
FeinstrukturflächeFine structure area
2424
Strukturelementstructural element
2525
FeinstrukturflächeFine structure area
2626
Strukturelementstructural element
2727
FeinstrukturflächeFine structure area
2828
dachförmiges Strukturelementroof-shaped structural element
2929
Abstanddistance
3030
zentraler Abschnittcentral section
31, 31'31, 31 '
seitlicher Abschnittlateral section
NN
Flächennormalensurface normal
VV
Vorzugsrichtungpreferred direction

Claims (9)

Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von LED-Lichtquellen, die zur Bildung eines LED-Feldes auf einem gemeinsamen Substrat gruppiert angeordnet sind und die jeweils ein Teillichtbündel emittieren, und mit einer dem LED-Feld vorgelagerten Optikeinheit (3, 13, 18), so dass die Teillichtbündel der LED-Lichtquellen jeweils zu Lichtflecken (9) im Verkehrsraum abbildbar sind zur Bildung einer vorgegebenen Lichtverteilung mit einer Hell-Dunkel-Grenze, dass der Optikeinheit (3, 13, 18) und/oder dem LED-Feld eine solche Feinstrukturfläche (7, 23, 25, 27) mit einer Mehrzahl von in eine Vorzugsrichtung (V) verlaufenden Strukturelementen (6, 24, 26, 28) zugeordnet ist, dass zumindest ein Teil der die Lichtverteilung bildenden Lichtflecken (9) in horizontaler Richtung aufgeweitet sind, so dass bei Projektion der Lichtverteilung auf einen Messschirm seitliche Ränder (8) benachbarter Lichtflecken (9) aneinander liegen oder sich überdecken, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Strukturelemente (6, 24, 26, 28) der Feinstrukturfläche (7, 23, 25, 27) entlang einer Geraden oder einer Kurve erstrecken, die bei Projektion in eine vertikale Ebene eine vertikale Gerade bildet bzw. in einer vertikalen Vorzugsrichtung verläuft, und dass die Strukturelemente (6, 24, 26, 28) als Mikrostrukturelemente ausgebildet sind, die eine Welligkeit bzw. Riffelung im Mikrobereich aufweisen.A headlamp for vehicles having a plurality of LED light sources grouped together to form an LED array on a common substrate and each emitting a partial light beam, and having an optical unit located upstream of the LED array (US Pat. 3 . 13 . 18 ), so that the partial light bundles of the LED light sources in each case to light spots ( 9 ) can be imaged in the traffic area to form a predetermined light distribution with a light-dark boundary that the optical unit ( 3 . 13 . 18 ) and / or the LED field such a fine structure surface ( 7 . 23 . 25 . 27 ) having a plurality of structural elements extending in a preferred direction (V) ( 6 . 24 . 26 . 28 ) that at least a part of the light spots forming the light distribution ( 9 ) are widened in the horizontal direction so that, when the light distribution is projected onto a screen, lateral edges ( 8th ) adjacent light spots ( 9 ) lie against each other or overlap, characterized in that the structural elements ( 6 . 24 . 26 . 28 ) of the fine structure surface ( 7 . 23 . 25 . 27 ) along a straight line or curve that forms a vertical line when projected into a vertical plane or in a vertical preferred direction, and that the structural elements ( 6 . 24 . 26 . 28 ) are formed as microstructure elements having a ripple or corrugation in the micro range. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (6, 24, 26, 28) zum einen gleichförmig ausgebildet und zum anderen nebeneinander oder beabstandet angeordnet sind.Headlight according to claim 1, characterized in that the structural elements ( 6 . 24 . 26 . 28 ) are uniformly formed on the one hand and arranged next to one another or at a distance from one another. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstrukturfläche (7, 23, 25, 27) eben und/oder bogenförmig ausgebildet ist.Headlamp according to claim 1 or 2, characterized in that the fine structure surface ( 7 . 23 . 25 . 27 ) is flat and / or arcuate. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (3) mindestens ein Optikelement (4, 13, 18) aufweist, dessen zumindest eine optisch wirksame Oberfläche die Mehrzahl von Strukturelementen (6, 24, 26, 28) aufweist.Headlamp according to one of claims 1 to 3, characterized in that the optical unit ( 3 ) at least one optical element ( 4 . 13 . 18 ), the at least one optically active surface of which comprises the plurality of structural elements ( 6 . 24 . 26 . 28 ) having. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstrukturfläche (7, 23, 25, 27) zumindest eine Flachseite (5', 5'') einer transparenten Platte (5) bildet, die zwischen dem LED-Feld und der Optikeinheit (3) angeordnet ist.Headlamp according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fine structure surface ( 7 . 23 . 25 . 27 ) at least one flat side ( 5 ' . 5 '' ) a transparent plate ( 5 ) between the LED array and the optical unit ( 3 ) is arranged. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Strukturelementen (6, 24, 26, 28) langgestreckt und im Querschnitt sinus- oder kissen- oder prismenförmig ausgebildet ist.Headlamp according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plurality of structural elements ( 6 . 24 . 26 . 28 ) is elongated and formed in cross-section sinusoidal or pillow or prismatic. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer vertikalen Ebene projizierte Vorzugsrichtung (V) der Strukturelemente (6, 24, 26, 28) einen rechten Winkel zu einer Flächennormalen (N) des Optikelementes (4, 13, 18) oder der transparenten Platte (5) bildet, sofern die Flächennormale (N) des Optikelementes (4, 13, 18) in Lichthauptabstrahlrichtung (2) weist.Headlight according to one of claims 1 to 6, characterized in that the projected in a vertical plane preferred direction (V) of the structural elements ( 6 . 24 . 26 . 28 ) a right angle to a surface normal (N) of the optical element ( 4 . 13 . 18 ) or the transparent plate ( 5 ), provided that the surface normal (N) of the optical element ( 4 . 13 . 18 ) in light main emission direction ( 2 ). Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und/oder Erhabenheit der Strukturelemente (6, 24, 26, 28) in einem zentralen Abschnitt (30) des Optikelementes (4) oder der transparenten Platte (5) geringer ist als in einem benachbarten seitlichen Abschnitt (31, 31') desselben.Headlamp according to one of claims 1 to 7, characterized in that the number and / or grandeur of the structural elements ( 6 . 24 . 26 . 28 ) in a central section ( 30 ) of the optical element ( 4 ) or the transparent plate ( 5 ) is less than in an adjacent lateral section ( 31 . 31 ' ) of the same. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstrukturfläche (7, 23, 25, 27) auf einer optisch wirksamen Oberfläche des Optikelementes (4, 13, 18) aufgebracht ist.Headlamp according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fine structure surface ( 7 . 23 . 25 . 27 ) on an optically effective surface of the optical element ( 4 . 13 . 18 ) is applied.
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