DE102008013603B4 - Light module for a lighting device - Google Patents
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Abstract
Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit mehreren matrixartig angeordneten Halbleiterlichtquellen (11), wobei im Strahlengang des von den Halbleiterlichtquellen (11) ausgesandten Lichts eine Projektionslinsenanordnung (17) angeordnet ist, die das Licht zur Erzielung einer gewünschten Lichtverteilung auf eine Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug projiziert, wobei das Lichtmodul im Strahlengang zwischen den Halbleiterlichtquellen (11) und der Projektionslinsenanordnung (17) ein Optikarray (13) mit mehreren matrixartig angeordneten optischen Elementen (12) aufweist, das von den Halbleiterlichtquellen (11) ausgesandtes Licht in der Weise beeinflusst, dass sich in Lichtaustrittsrichtung (16) nach der Projektionslinsenanordnung (17) eine homogenisierte Lichtverteilung ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterlichtquellen (11) auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet sind und dass mehrere Halbleiterlichtquellen (11) in einem zentralen Bereich (30; 43) matrixartig angeordnet sind und andere Halbleiterlichtquellen (11) in mehreren um den zentralen Bereich (30; 43) herum angeordneten Randbereichen (31; 41, 42) angeordnet sind, wobei die Halbleiterlichtquellen (11) in dem zentralen Bereich (30; 43) jeweils separat ansteuerbar sind und wobei – die Halbleiterlichtquellen (11) in dem zentralen Bereich (30) in einem kleineren Rastmaß angeordnet sind als die Halbleiterlichtquellen (11) in den Randbereichen (31); oder – die Halbleiterlichtquellen (11) in den einzelnen Randbereichen (41, 42) jeweils nur gruppenweise ansteuerbar sind.Light module for an illumination device of a motor vehicle with a plurality of semiconductor light sources (11) arranged in a matrix, wherein in the beam path of the light emitted by the semiconductor light sources (11) a projection lens arrangement (17) is arranged, which projects the light to a roadway in front of the motor vehicle to achieve a desired light distribution in that the light module in the beam path between the semiconductor light sources (11) and the projection lens arrangement (17) has an optical array (13) with a plurality of optical elements (12) arranged in a matrix, which influences the light emitted by the semiconductor light sources (11) in such a way that in the light exit direction (16) after the projection lens arrangement (17) results in a homogenized light distribution, characterized in that the semiconductor light sources (11) are arranged on a common carrier element and in that a plurality of semiconductor light sources (11) in a central region (30; 43) arranged in a matrix and other semiconductor light sources (11) in a plurality around the central region (30; 43) are arranged, wherein the semiconductor light sources (11) in the central region (30; 43) are each separately controllable and wherein - the semiconductor light sources (11) in the central region (30) in a smaller locking dimension are arranged as the semiconductor light sources (11) in the edge regions (31); or - the semiconductor light sources (11) in the individual edge regions (41, 42) can each be controlled only in groups.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit mehreren matrixartig angeordneten Halbleiterlichtquellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a light module for a lighting device of a motor vehicle having a plurality of semiconductor light sources arranged in the form of a matrix according to the preamble of
Ein derartiges Lichtmodul wird bspw. durch die
Herkömmliche Beleuchtungseinrichtungen in Kraftfahrzeugen weisen zur Erzeugung einer bestimmten Lichtfunktion (z. B. Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, Stadtlicht, Autobahnlicht, Landstraßenlicht, etc.) ein einziges Lichtaussendendes Element (z. B. Halogen- oder Gasentladungslampen) auf. Durch die Entwicklung von Hochleistungs-Halbleiterlichtquellen (LEDs), die auch weißes Licht aussenden, können in Beleuchtungseinrichtungen für die gleichen Lichtfunktionen auch Halbleiterlichtquellen eingesetzt werden. Um die nötige Lichtstärke zu erreichen, müssen jedoch mehrere Halbleiterlichtquellen verwendet werden. Diese werden in der Beleuchtungseinrichtung im Allgemeinen nach Art einer Matrix nebeneinander angeordnet.Conventional lighting devices in motor vehicles have a single light-emitting element (eg halogen or gas discharge lamps) for generating a specific light function (eg low beam, high beam, fog light, city light, motorway light, high street light, etc.). Through the development of high-power semiconductor light sources (LEDs), which also emit white light, semiconductor light sources can also be used in lighting devices for the same light functions. In order to achieve the necessary light intensity, however, several semiconductor light sources must be used. These are arranged side by side in the illumination device in the manner of a matrix in general.
Die von der Beleuchtungseinrichtung erzeugte Lichtverteilung setzt sich aus mehreren in vertikaler und/oder horizontaler Richtung nebeneinander angeordneten Abbildungen der LEDs zusammen. Abstände zwischen den LEDs führen bei den bekannten LED-Beleuchtungseinrichtungen zwangsläufig zu dunkleren Linien zwischen den Abbildungen der einzelnen LEDs. Insgesamt kann die erzielte Lichtverteilung bei größeren Abständen zwischen den LEDs Inhomogenitäten, insbesondere eine störende Gitterstruktur, aufweisen. Um dies zu verhindern wird versucht, die LEDs so dicht wie möglich nebeneinander anzuordnen. Das führt jedoch zu einem Problem bei der Kontaktierung der LEDs, insbesondere der im Inneren der Matrix, also nicht am Rand der Matrix, angeordneten LEDs, da die Zuführungsleitungen zwangsläufig zwischen den randseitigen LEDs zu den im Inneren der Matrix angeordneten LEDs geführt werden müssen. Eine Kontaktierung über die Rückseite der LEDs ist allenfalls bei LED-Arrays mit geringer Leistung möglich. Bei Hochleistungs-LEDs ist jedoch eine Kontaktierung über die Rückseite der LEDs nicht möglich, da die Hochleistungs-LEDs die Anordnung eines relativ großen Kühlkörpers zur Wärmeabfuhr an der Rückseite der LEDs erfordern. Diesen mit Durchführungen für die Zuleitungen zu versehen und eine entsprechende Kontaktierung der LEDs wäre zu aufwendig und teuer.The light distribution produced by the illumination device is composed of a plurality of images of the LEDs arranged side by side in the vertical and / or horizontal direction. Distances between the LEDs inevitably lead to darker lines between the images of the individual LEDs in the known LED lighting devices. Overall, the light distribution achieved can have inhomogeneities, in particular an interfering grid structure, for larger distances between the LEDs. To prevent this, an attempt is made to arrange the LEDs as close together as possible. However, this leads to a problem in contacting the LEDs, in particular the LEDs arranged in the interior of the matrix, that is to say not at the edge of the matrix, since the supply lines must necessarily be routed between the LEDs on the edge to the LEDs arranged in the interior of the matrix. Contacting via the rear side of the LEDs is only possible with low-power LED arrays. For high-power LEDs, however, a contact via the back of the LEDs is not possible because the high-power LEDs require the arrangement of a relatively large heat sink for heat removal at the back of the LEDs. To provide this with feedthroughs for the leads and a corresponding contacting of the LEDs would be too expensive and expensive.
Aus der
Auch aus der
Aus der
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung derart auszugestalten und/oder weiterzubilden, dass einerseits eine homogenisierte Lichtverteilung mit minimalen Lichtstromverlusten erzeugt und andererseits das Lichtmodul mechanisch einfach, robust und damit kostengünstig realisiert werden kann.Based on the described prior art, the present invention is therefore based on the object of designing and / or further developing a light module for a lighting device such that on the one hand a homogenized light distribution generated with minimal loss of luminous flux and on the other hand, the light module mechanically simple, robust and thus can be realized inexpensively.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Lichtmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Halbleiterlichtquellen des Lichtmoduls auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet sind und dass mehrere Halbleiterlichtquellen in einem zentralen Bereich matrixartig angeordnet sind und andere Halbleiterlichtquellen in mehreren um den zentralen Bereich herum angeordneten Randbereichen angeordnet sind, wobei die Halbleiterlichtquellen in dem zentralen Bereich jeweils separat ansteuerbar sind und wobei
- – die Halbleiterlichtquellen in dem zentralen Bereich in einem kleineren Rastmaß angeordnet sind als die Halbleiterlichtquellen in den Randbereichen; oder
- – die Halbleiterlichtquellen in den einzelnen Randbereichen jeweils nur gruppenweise ansteuerbar sind.
- - The semiconductor light sources are arranged in the central region in a smaller detent than the semiconductor light sources in the edge regions; or
- - The semiconductor light sources in the individual edge areas are each only controlled in groups.
Das Optikarray ist als zusätzliches optisches Element in den Strahlengang des von den Halbleiterlichtquellen ausgesandten Lichts eingebracht. Die einzelnen optischen Elemente des Optikarrays dienen dazu, den Verlauf des ausgesandten Lichts jeder einzelnen Halbleiterlichtquelle derart zu beeinflussen, dass es auf der Lichtaustrittsseite der Optikelemente kollimiert austritt. Unter „Kollimieren” wird dabei verstanden, dass die Lichtstrahlen der jeweils betrachteten Lichtquelle parallelisiert werden oder – besser noch – dass der Abstrahlkegel der Lichtquelle so eingeengt und verändert wird, dass er nach dem betreffenden optischen Element die im Strahlengang nachfolgende Linsenordnung gut ausleuchtet. Das von den nahezu punktförmigen LEDs ausgesandte Licht wird durch jedes optische Element des Optikarrays idealerweise auf seine gesamte Lichtaustrittsfläche aufgeweitet. Jedes Element des Optikarrays sendet also eine homogenisierte Einzellichtverteilung aus, wobei die durch das Optikarray aufgeweiteten Einzellichtverteilungen der LEDs sehr dicht neben einander liegen, so dass insgesamt der Eindruck einer besonders homogenen Gesamt-Lichtverteilung entsteht. Die Lichtaustrittsflächen der optischen Elemente werden durch die Projektionslinse auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert, wo durch die Einzel-Projektionen jeweils separate Bereiche der Gesamtlichtverteilung des Lichtmoduls erzeugt werden.The optical array is introduced as an additional optical element in the beam path of the emitted light from the semiconductor light sources. The individual optical elements of the optical array serve to influence the course of the emitted light of each individual semiconductor light source in such a way that it emerges collimated on the light exit side of the optical elements. "Collimating" is understood to mean that the light beams of the respective considered light source are parallelized or, better still, that the emission cone of the light source is narrowed and changed in such a way that it well illuminates the lens arrangement following the optical path in question after the relevant optical element. The light emitted by the almost punctiform LEDs is ideally widened to its entire light exit surface by each optical element of the optical array. Each element of the optical array thus emits a homogenized single light distribution, whereby the individual light distributions of the LEDs widened by the optical array lie very close to one another, so that overall the impression of a particularly homogeneous total light distribution arises. The light exit surfaces of the optical elements are projected by the projection lens on the roadway in front of the vehicle, where each separate areas of the total light distribution of the light module are generated by the individual projections.
Es wird vorgeschlagen, geeignete Maßnahmen am Lichtmodul zu ergreifen, sodass das von den LEDs ausgesandte Licht in den Bereich zwischen den Abbildungen (wo früher die Gitterlinien erkennbar waren) gelenkt wird. Die Abbildungen der einzelnen LEDs werden also so weit aufgeweitet, dass in der Lichtverteilung benachbarte Abbildungen besonders dicht aneinander grenzen, so dass keine bzw. allenfalls noch eine stark abgeschwächte Gitterstruktur in der Lichtverteilung erkennbar ist. Dies kann bspw. dadurch erreicht werden, dass die Optikelemente bzw. die Lichtaustrittsflächen der Optikelemente bewusst außerhalb des Brennpunkts bzw. einer Brennebene der Projektionslinsenanordnung angeordnet sind (Defokussierung). Alternativ kann dies auch dadurch erreicht werden, dass die Oberfläche der Projektionslinse gezielt strukturiert wird, so dass es zu einer gezielten Streuung des im Bereich der strukturierten Oberfläche durch die Linse hindurchtretenden Lichts kommt. Schließlich ist es auch denkbar, im Strahlengang der von den Optikelementen ausgesandten Teillichtbündel eine Zusatzoptik, vorzugsweise eine gemeinsame Zusatzoptik für alle Optikelemente, anzuordnen.It is suggested to take appropriate measures on the light module so that the light emitted by the LEDs is directed into the area between the images (where previously the grating lines were visible). The images of the individual LEDs are thus expanded so far that adjoin adjacent images in the light distribution particularly close to each other, so that no or possibly even a greatly attenuated grid structure in the light distribution can be seen. This can be achieved, for example, in that the optical elements or the light exit surfaces of the optical elements are intentionally arranged outside the focal point or a focal plane of the projection lens arrangement (defocusing). Alternatively, this can also be achieved by structuring the surface of the projection lens in a targeted manner, so that a targeted scattering of the light passing through the lens in the region of the structured surface occurs. Finally, it is also conceivable to arrange an additional optical system, preferably a common additional optical system for all optical elements, in the beam path of the partial light beams emitted by the optical elements.
Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, die LEDs in größeren Abständen relativ zueinander in der Matrix anzuordnen, da dank der optischen Elemente des Optikarrays auch größere Bereiche zwischen den LEDs besonders gut ausgeleuchtet werden und in der Lichtverteilung Gitterlinien somit kaum bzw. sogar nicht zu erkennen sind. Durch die größeren Abstände zwischen den einzelnen LEDs der Matrix wird die Kontaktierung bzw. Ansteuerung und/oder Energieversorgung der LEDs, insbesondere der im Inneren der Matrix angeordneten LEDs deutlich erleichtert. Im Ergebnis kann also einerseits eine besonders homogene Lichtverteilung erzielt werden und andererseits sind die einzelnen LEDs besonders gut zu kontaktieren. Das erfindungsgemäße Lichtmodul eignet sich besonders gut zur Realisierung des Teilfernlichts.By means of the present invention, it is possible to arrange the LEDs in the matrix at relatively large distances relative to one another, since, thanks to the optical elements of the optical array, even larger areas between the LEDs are illuminated particularly well and hardly or even not detect grid lines in the light distribution are. Due to the larger distances between the individual LEDs of the matrix, the contacting or control and / or power supply of the LEDs, in particular of the LEDs arranged in the interior of the matrix, is significantly facilitated. As a result, on the one hand a particularly homogeneous light distribution can be achieved and on the other hand, the individual LEDs are particularly good to contact. The light module according to the invention is particularly well suited to the realization of the partial high beam.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass jeder Halbleiterlichtquelle ein optisches Element des Optikarrays zugeordnet ist. Bedingt durch den matrixartigen Aufbau sowohl der Lichtquelle als auch des Optikarrays lässt sich der Aufbau des Lichtmoduls besonders gut standardisieren bzw. modularisieren. Dabei bilden vorzugsweise sowohl die Halbleiterlichtquellen der LED-Matrix als auch die optischen Elemente des Optikarrays eine gesondert handhabbare Einheit. Dadurch ergibt sich ein geringer Justageaufwand zwischen Lichtquellen und Optikarray nach der Montage des Lichtmoduls. Es muss lediglich das eine Optikarray mit den optischen Elementen zu der einen LED-Matrix mit den Halbleiterlichtquellen justiert werden und nicht viele Einzeloptiken zu den vielen einzelnen Halbleiterlichtquellen justiert werden. Dies macht das Lichtmodul in Fertigung und Montage besonders kostengünstig. Außerdem ergibt sich durch diese Maßnahme eine bessere Thermik.According to an advantageous development of the invention, it is proposed that each semiconductor light source is assigned an optical element of the optical array. Due to the matrix-like structure of both the light source and the optical array, the structure of the light module can be standardized or modularized particularly well. In this case, preferably both the semiconductor light sources of the LED matrix and the optical elements of the optical array form a separately manageable unit. This results in a low adjustment effort between light sources and the optical array after assembly of the light module. It is only necessary to adjust the one optical array with the optical elements to the one LED matrix with the semiconductor light sources and not many individual optics to the many individual semiconductor light sources. This makes the light module in production and assembly particularly cost. In addition, this measure results in a better thermal.
Es ist denkbar, dass jeder Halbleiterlichtquelle ein eigenes optisches Element des Optikarrays zugeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch vorgeschlagen, dass zumindest einigen der Halbleiterlichtquellen ein gemeinsames optisches Element des Optikarrays zugeordnet ist. Das bedeutet, dass das ausgesandte Licht mehrerer Halbleiterlichtquellen von einem einzigen optischen Element aufgenommen, abgelenkt und kollimiert wird. Auch dies reduziert den Fertigungs- und Montageaufwand und damit auch die Kosten des Lichtmoduls. Es ist denkbar, diejenigen Bereiche der Lichtverteilung mit besonders hoher Lichtstärke (bzw. mit besonders hohem Lichtstrom) mit Hilfe von mehreren LEDs zu erzeugen, deren Licht in ein optisches Element eingekoppelt wird, das von den Abmessungen ähnlich dimensioniert ist, wie die anderen optischen Elemente des Optikarrays, die üblicherweise nur Licht von einer LED aufnehmen. Das heißt, die durch mehrere LEDs und ein optisches Element erzeugte Abbildung in der Gesamt-Lichtverteilung weist eine höhere Lichtstärke (mehr Licht pro Raumwinkel) auf als andere von einer LED und einem optischen Element erzeugte Abbildungen. Auch die Größe der emittierenden LED-Fläche hat einen vergleichbaren Effekt wie die Anzahl der Emitterflächen auf die durch ein optisches Element erzeugte Lichtstärke in der Gesamtlichtverteilung. It is conceivable that each semiconductor light source is assigned its own optical element of the optical array. According to a preferred embodiment, however, it is proposed that at least some of the semiconductor light sources are assigned a common optical element of the optical array. This means that the emitted light of several semiconductor light sources is picked up, deflected and collimated by a single optical element. This also reduces the manufacturing and assembly costs and thus also the cost of the light module. It is conceivable to produce those regions of the light distribution with particularly high luminous intensity (or with a particularly high luminous flux) by means of a plurality of LEDs, the light of which is coupled into an optical element which is dimensioned similarly to the dimensions, like the other optical elements of the optical array, which typically only pick up light from an LED. That is, the image in the overall light distribution produced by a plurality of LEDs and an optical element has a higher light intensity (more light per solid angle) than other images generated by an LED and an optical element. The size of the emitting LED area has a similar effect as the number of emitter areas on the light intensity generated by an optical element in the total light distribution.
Selbstverständlich ist es auch denkbar, die Lichtaustrittsfläche des optischen Elements, das Licht von mehreren LEDs aufnimmt, entsprechend größer als die Lichtaustrittsfläche herkömmlicher optischer Elemente, die lediglich Licht von einer LED aufnehmen, auszubilden. Dadurch wird durch das optische Element mit der größeren Lichtaustrittsfläche in etwa die gleiche Lichtstärke erzielt wie mit den optischen Elementen, die Licht lediglich einer LED aufnehmen. Das kann Aufwand und Kosten bei der Fertigung und Montage des Lichtmoduls sparen. Allerdings ist aufgrund der größeren Lichtaustrittsfläche die Winkelauflösung in der Lichtverteilung schlechter.Of course, it is also conceivable to form the light exit surface of the optical element, which receives light from a plurality of LEDs, correspondingly larger than the light exit surface of conventional optical elements which receive only light from an LED. As a result, the optical element with the larger light exit surface achieves approximately the same light intensity as the optical elements which receive light only from one LED. This can save effort and costs in the production and installation of the light module. However, due to the larger light exit surface, the angular resolution in the light distribution is worse.
Mehrere Halbleiterlichtquellen des Lichtmoduls sind zu einem Bauelement mit einem gemeinsamen Trägerelement zusammengefasst. Auch dies macht das Lichtmodul besonders fertigungs- und montagefreundlich und damit kostengünstig und begünstigt den modularen Aufbau des Lichtmoduls. Es ist denkbar, dass vor den LEDs des Bauelements eines oder mehrere optische Elemente des Optikarrays angeordnet und an dem Bauelement befestigt sind. Das Bauelement ist somit eine gesondert handhabbare Einheit, umfassend mehrere Lichtquellen und die dazugehörigen optischen Elemente des Optikarrays. Das Lichtmodul kann dann aus mehreren der Bauelemente zusammengesetzt werden.Several semiconductor light sources of the light module are combined to form a component with a common carrier element. This also makes the light module particularly easy to manufacture and easy to install and thus inexpensive and favors the modular design of the light module. It is conceivable for one or more optical elements of the optical array to be arranged in front of the LEDs of the component and fastened to the component. The component is thus a separately manageable unit comprising a plurality of light sources and the associated optical elements of the optical array. The light module can then be composed of several of the components.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die optischen Elemente des Optikarrays jeweils einen Reflektor aufweisen und/oder dass die optischen Elemente des Optikarrays jeweils eine Linse aufweisen und/oder dass die optischen Elemente des Optikarrays jeweils eine Vorsatzoptik aufweisen, die das von den Halbleiterlichtquellen ausgesandte Licht durch Totalreflexion an den Seitenflächen formen. Auch eine Kombination von Reflektor, Linse und/oder Vorsatzoptik innerhalb eines Optikarrays ist denkbar. Dies ermöglicht vorteilhafterweise – je nach vorgesehenem Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung – eine den unterschiedlichen Anforderungen des Lichtmoduls angepasste Formung der Lichtverteilung hinsichtlich Kontur und Lichtstärken. So ist es bspw. möglich, das Licht des Lichtmoduls zur optimalen Ausleuchtung eines Seitenrands der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, (rechter Fahrbahnrand bei Rechtsverkehr) durch die Wahl von in geeigneter Weise ausgestalteten optischen Elementen in Richtung des Seitenrands zu lenken. Das bedeutet, Elemente des Optikarrays können neben den oben genannten kollimierenden Eigenschaften auch einen lichtstrahlformenden Charakter haben.According to an advantageous embodiment of the invention, it is proposed that the optical elements of the optical array each have a reflector and / or that the optical elements of the optical array each have a lens and / or that the optical elements of the optical array each have a lens attachment that the of the Semiconductor light sources emit emitted light by total reflection at the side surfaces. A combination of reflector, lens and / or intent optics within an optical array is conceivable. Depending on the intended use in a lighting device, this advantageously makes it possible to shape the light distribution with regard to contour and luminous intensity, adapted to the different requirements of the light module. Thus, for example, it is possible to direct the light of the light module for optimum illumination of a side edge of the roadway on which the vehicle travels (right-hand side of the road in right-hand traffic) by selecting appropriately designed optical elements in the direction of the side edge. This means that elements of the optical array can, in addition to the above-mentioned collimating properties, also have a beam-shaping character.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die optischen Elemente des Optikarrays eine gegenüber einer Lichteintrittsfläche größere Lichtaustrittsfläche aufweisen, so dass die optischen Elemente an den Lichtaustrittsflächen zumindest abschnittsweise aneinandergrenzen. Dadurch wird erreicht, dass die Abstände zwischen den Lichtaustrittsflächen der einzelnen Elementen des Optikarrays minimal sind, wodurch eine besonders homogene Gesamt-Lichtverteilung erzielt werden kann. Vorzugsweise grenzen die Lichtaustrittflächen benachbarter optischer Elemente zumindest abschnittsweise unmittelbar aneinander. Durch eine spezielle Lichtstreuung in den optischen Elementen des Optikarrays wird erreicht, dass die Grenzlinien zwischen den Elementen des Optikarrays verwischt werden.According to a further preferred embodiment of the invention, it is proposed that the optical elements of the optical array have a greater light exit surface than a light entry surface, so that the optical elements adjoin one another at least in sections at the light exit surfaces. This ensures that the distances between the light exit surfaces of the individual elements of the optical array are minimal, whereby a particularly homogeneous overall light distribution can be achieved. Preferably, the light exit surfaces of adjacent optical elements adjoin one another at least in sections. A special light scattering in the optical elements of the optical array ensures that the boundary lines between the elements of the optical array are blurred.
Um die Ausleuchtung der Projektionslinse durch die aus den optischen Elementen austretenden Teillichtbündel und damit die Homogenisierung des Gesamtlichtbündels des Lichtmoduls zu optimieren, wird des weiteren vorgeschlagen, dass die optischen Achsen der Halbleiterlichtquellen und die optischen Achsen der optischen Elemente gezielt zueinander und/oder zu einer optischen Achse des Gesamtsystems (bzw. einer optischen Achse der Projektionslinse) geneigt sind. Der Grad und die Richtung der Neigung der optischen Achsen der Halbleiterlichtquellen und/oder der optischen Achsen der optischen Elemente kann dabei gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.In order to optimize the illumination of the projection lens by the emerging from the optical elements partial light beam and thus the homogenization of the total light beam of the light module, it is further proposed that the optical axes of the semiconductor light sources and the optical axes of the optical elements targeted to each other and / or to an optical Axis of the overall system (or an optical axis of the projection lens) are inclined. The degree and the direction of the inclination of the optical axes of the semiconductor light sources and / or the optical axes of the optical elements may be identical or different.
Zur Realisierung des Teilfernlichts können einzelne oder mehrere LEDs gezielt deaktiviert bzw. derart angesteuert werden, dass sie Licht einer geringeren Lichtstärke aussenden. Die deaktivierten LEDs blenden insbesondere Teilbereiche der Gesamtlichtverteilung aus, in denen andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere Verkehrsteilnehmer in entgegenkommenden Fahrzeugen, detektiert wurden. Zur Detektion anderer Verkehrsteilnehmer können geeignete Sensoren eingesetzt werden, die Bestandteil des Fahrzeugs, welches die Beleuchtungseinrichtung mit dem erfindungsgemäßen Lichtmodul aufweist, oder Bestandteil anderer Fahrzeuge, insbesondere des entgegenkommenden Fahrzeugs, sind. Außerdem ist eine Steuereinheit zum Empfang und zur Verarbeitung der Sensorsignale sowie zur Ansteuerung der LEDs erforderlich. Eine derartige Ansteuerung der LEDs der Beleuchtungseinrichtung wird zur Erzeugung einer adaptiven Lichtverteilung, insbesondere eines sog. Teilfernlichts eingesetzt. Dabei sendet die Beleuchtungseinrichtung ständig eine Fernlichtverteilung aus, wobei die Bereiche der Lichtverteilung, in denen andere Verkehrsteilnehmer detektiert wurden, gezielt abgedunkelt oder ganz deaktiviert werden, um eine Blendung der anderen Verkehrsteilnehmer zu vermeiden.To realize the partial high beam, one or more LEDs can be selectively deactivated or controlled in such a way that they emit light emit lower light intensity. The deactivated LEDs in particular hide portions of the overall light distribution in which other road users, in particular road users in oncoming vehicles, have been detected. For the detection of other road users suitable sensors can be used, which are part of the vehicle having the illumination device with the light module according to the invention, or part of other vehicles, in particular the oncoming vehicle. In addition, a control unit for receiving and processing of the sensor signals and for driving the LEDs is required. Such activation of the LEDs of the illumination device is used to generate an adaptive light distribution, in particular a so-called partial-beam light. In this case, the illumination device constantly emits a high beam distribution, wherein the areas of light distribution in which other road users were detected, specifically darkened or completely disabled to avoid dazzling the other road users.
Vorzugsweise sind die Lichtaustrittsflächen der einzelnen optischen Elemente quadratisch ausgeführt. Natürlich können auch anders geformte, wie z. B. rechteckige, hexagonale, rautenförmige oder trapezförmige Lichtaustrittsflächen, aber auch runde bzw. abgerundete Lichtaustrittsflächen, sowie Mischungen und/oder Mischformen aus allen möglichen Formen gewählt werden. Jedoch sind viereckige Formen besonders bevorzugt. Die Lichtaustrittsflächen liegen möglichst in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zu einer optischen Achse des Lichtmoduls. Dadurch wird eine weitgehend lückenlose, geometrisch strukturierte Lichtaustrittsfläche des Optikarrays erzielt.Preferably, the light exit surfaces of the individual optical elements are square. Of course, differently shaped, such. As rectangular, hexagonal, diamond-shaped or trapezoidal light exit surfaces, but also round or rounded light exit surfaces, and mixtures and / or mixed forms are selected from all possible forms. However, quadrangular shapes are particularly preferred. The light exit surfaces lie as far as possible in a common plane perpendicular to an optical axis of the light module. As a result, a largely gapless, geometrically structured light exit surface of the optical array is achieved.
Die Vergrößerung der Lichtaustrittsflächen der optischen Elemente des Optikarrays gegenüber den Lichteintrittsflächen bietet außerdem die Möglichkeit, die LEDs in einem größeren Abstand zueinander anzuordnen und den Zwischenraum zwischen den Halbleiterlichtquellen auf dem Trägerelement zum Verlegen von Kontaktierungsleitungen zu nutzen. Deshalb wird zusätzlich vorgeschlagen, dass mehrere Halbleiterlichtquellen des Lichtmoduls jeweils separat elektrisch ansteuerbar sind. Die vorhandenen Zwischenräume zwischen den Halbleiterlichtquellen bieten die Möglichkeit, elektrische Leiterbahnen zwischen den Halbleiterlichtquellen hindurchzuführen um jede einzelne Halbleiterlichtquelle, insbesondere die in der Mitte der Matrix, separat elektrisch zu versorgen, was zur Realisierung von individuellen Einstellungen der LEDs, wie bspw. bei der Realisierung einer adaptiven Lichtverteilung oder einem Teilfernlicht, erforderlich ist. Insbesondere die Realisierung dieser Lichtfunktionen verlangt mehrzeilige Halbleiterlichtquellen-Anordnungen mit vielen matrixartig angeordneten Halbleiterlichtquellen, um einerseits eine nötige Lichtstärke zur Ausleuchtung der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug zu erhalten und andererseits eine möglichst fein untergliederte Aufteilung der Abbildungen der einzelnen LEDs in der Lichtverteilung (möglichst geringes Rastmaß bzw. möglichst hohe Pixelanzahl) vor dem Kraftfahrzeug zu erreichen. Das geringe Rastmaß bzw. eine geringe Winkelauflösung ist erforderlich, um gezielt bestimmte Bereiche in der Lichtverteilung abdunkeln oder deaktivieren zu können.The enlargement of the light exit surfaces of the optical elements of the optical array with respect to the light entry surfaces also offers the possibility to arrange the LEDs at a greater distance from each other and to use the gap between the semiconductor light sources on the support element for laying of Kontaktierungsleitungen. Therefore, it is additionally proposed that a plurality of semiconductor light sources of the light module are each separately electrically actuated. The existing gaps between the semiconductor light sources offer the possibility to pass electrical conductors between the semiconductor light sources to each electrically supply each individual semiconductor light source, in particular in the middle of the matrix, resulting in the realization of individual settings of the LEDs, such as in the realization of a adaptive light distribution or a Teilfernlicht required. In particular, the realization of these light functions requires multi-row semiconductor light source arrangements with many matrix-like semiconductor light sources, on the one hand to obtain a necessary light intensity for illuminating the road ahead of the motor vehicle and on the other hand, a finely subdivided distribution of images of the individual LEDs in the light distribution (as small as possible Rastmaß or the highest possible number of pixels) in front of the motor vehicle. The small locking measure or a low angular resolution is required in order to be able to darken or deactivate certain areas in the light distribution.
Natürlich können im Bedarfsfall neben der separaten elektrischen Versorgung der einzelnen Halbleiterlichtquellen mehrere, vorzugsweise aneinandergrenzende Halbleiterlichtquellen auch mit nur einer elektrischen Zuführung versorgt und angesteuert werden. Dabei werden Gruppen von LEDs gemeinsam angesteuert, das heißt gedimmt oder deaktiviert.Of course, if required, in addition to the separate electrical supply of the individual semiconductor light sources, a plurality of preferably adjacent semiconductor light sources can also be supplied and controlled with only one electrical supply. Here, groups of LEDs are controlled together, that is dimmed or deactivated.
In einem anderen denkbaren Anwendungsfall bietet die Erfindung die Möglichkeit einer manuellen oder automatischen Aktivierung (z. B. bei Abblendlicht oder Nebellicht) bzw. Deaktivierung (z. B. bei Fernlicht) oder Umschaltung der Helldunkelgrenze von Rechts- auf Linksverkehr und umgekehrt.In another conceivable application, the invention offers the possibility of a manual or automatic activation (eg in the case of low beam or fog light) or deactivation (eg in the case of high beam) or switching the light-dark boundary from right to left traffic and vice versa.
Des Weiteren ist es denkbar, dass das Rastmaß der matrixartig angeordneten Halbleiterlichtquellen und/oder der optischen Elemente des Optikarrays variiert. Das heißt, die Dichte der Anordnung der Halbleiterlichtquellen und/oder der optischen Elemente kann variieren, so dass zumindest in bestimmten Bereichen der Lichtverteilung unterschiedliche Lichtstärken und/oder Winkelauflösungen erzielt werden können. So ist es bspw. möglich, dass in einem zentralen Bereich der LED-Matrix mehr Halbleiterlichtquellen auf einer definierten Fläche angeordnet sind als auf der gleichen Fläche in einem Außenbereich der LED-Matrix. Die Anordnung ist dabei weiterhin so ausgestaltet, dass der matrixartige und modulare Aufbau der Anordnung beibehalten bleibt.Furthermore, it is conceivable that the detent dimension of the semiconductor light sources arranged in the form of a matrix and / or the optical elements of the optical array varies. That is, the density of the arrangement of the semiconductor light sources and / or the optical elements may vary, so that different light intensities and / or angular resolutions can be achieved, at least in certain areas of the light distribution. Thus, for example, it is possible for more semiconductor light sources to be arranged on a defined area in a central area of the LED matrix than on the same area in an outer area of the LED matrix. The arrangement is further designed so that the matrix-like and modular structure of the arrangement is maintained.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, auf einfache und kostengünstige Weise ein optimiertes Teilfernlicht zu realisieren. Vorteile des erfindungsgemäßen Lichtmoduls liegen insbesondere in den größeren Kontaktfreiräumen zwischen den Halbleiterlichtquellen bzw. den LED-Arrays, in der Homogenität der Gesamtlichtverteilung und der großen Effizienz des Lichtmoduls. Das System kommt darüber hinaus ohne bewegte mechanische Teile aus.With the present invention, it is possible to realize an optimized partial high beam in a simple and cost effective manner. Advantages of the light module according to the invention are in particular in the larger contact spaces between the semiconductor light sources or the LED arrays, in the homogeneity of the overall light distribution and the high efficiency of the light module. The system also does not require any moving mechanical parts.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Hereinafter, advantageous embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
Detaillierte BeschreibungDetailed description
In Lichtaustrittsrichtung
Jedes optische Element
Die Lichtaustrittsfläche
Durch die oben beschriebene Ausgestaltung der optischen Elemente
In Lichtaustrittsrichtung
Trotz der Anordnungen der LEDs
Die
Bei dem Ausführungsbeispiel aus
In einem mittleren Bereich
Darüber hinaus kann das feinere Rastmaß der LEDs
Fertigungstechnisch bedingt kommt es in der Lichtverteilung der aus dem Stand der Technik bekannten Lichtmodule aufgrund der Anordnung der LEDs
Zur Erzielung einer Homogenisierung des von den Halbleiterlichtquellen
Die optischen Elemente
Um die Ausleuchtung der Projektionslinse
In
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