DE102008022795A1

DE102008022795A1 - Kfz-Scheinwerfer

Info

Publication number: DE102008022795A1
Application number: DE102008022795A
Authority: DE
Inventors: Roland Dr. Schulz; Thomas Zeiler; Ulrich Dr. Steegmüller; Frank Singer
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2028-05-09
Also published as: DE102008022795B4

Abstract

Es wird ein Kfz-Scheinwerfer mit zumindest einem Halbleiterlaser (11, 12, 13) als Lichtquelle (1) des Kfz-Scheinwerfers und zumindest einem Lichtmodulator, der die Abstrahlcharakteristik des vom Halbleiterlaser abgestrahlten Lichts in vorgegebener Weise verändert, angegeben.

Description

Die Druckschriften WO 2006/102882 A1 , JP 2003/295319 A und EP 0291475 beschreiben jeweils einen Kfz-Scheinwerfer.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Kfz-Scheinwerfer anzugeben, bei dem unterschiedliche Lichtfunktionen wie Abblendlicht, Fernlicht, Autobahnlicht und Kurvenlicht auf möglichst einfache Weise erzeugt werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers umfasst der Kfz-Scheinwerfer zumindest einen Halbleiterlaser, der als Lichtquelle des Kfz-Scheinwerfers dient. Der Halbleiterlaser kann Teil der Lichtquelle sein oder auch die Lichtquelle des Kfz-Scheinwerfers als einziges Licht erzeugendes Element bilden. Insbesondere ist es möglich, dass der Kfz-Scheinwerfer ausschließlich Halbleiterlaser als Licht erzeugende Elemente umfasst.
Ein Halbleiterlaser zeichnet sich dadurch aus, dass er eine Quasi-Punktlichtquelle bildet und daher den Einsatz sehr kompakter Optiken erlaubt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers umfasst der Kfz-Scheinwerfer ferner einen Lichtmodulator, der die Abstrahlcharakteristik des vom Halbleiterlaser abgestrahlten Lichts in vorgebbarer Weise verändert. Der Lichtmodulator ist dem Halbleiterlaser in Abstrahlrichtung des Halbleiterlasers nachgeordnet. Der Lichtmodulator verändert die Abstrahlcharakteristik des Halbleiterlasers derart, dass vom Kfz-Scheinwerfer eine bestimmte, vorgebbare Abstrahlcharakteristik erzeugt werden kann.
Unter Abstrahlcharakteristik ist beispielsweise die räumliche Intensität und/oder Helligkeitsverteilung des vom Kfz-Scheinwerfer abgegebenen Lichts zu verstehen. Mit Hilfe des Lichtmodulators kann eine situationsangepasste Abstrahlcharakteristik des Kfz-Scheinwerfers moduliert werden. So kann die Abstrahlcharakteristik des Scheinwerfers beispielsweise den Wetterverhältnissen, der Umgebung (Stadt, Landstraße, Autobahn), den Beleuchtungsverhältnissen, Richtungsänderungen des Kraftfahrzeugs und/oder der Neigung des Kraftfahrzeugs angepasst werden.
Hinsichtlich der unterschiedlichen Abstrahlcharakteristika eines Kfz-Scheinwerfers wird auch auf die Druckschrift WO 2006/102882A1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der unterschiedlichen Abstrahlcharakteristika von Kfz-Scheinwerfern hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers umfasst der Kfz-Scheinwerfer zumindest einen Halbleiterlaser als Lichtquelle des Kfz-Scheinwerfers und zumindest einen Lichtmodulator, der die Abstrahlcharakteristik des vom Halbleiterlaser abgestrahlten Lichts in vorgebbarer Weise verändert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers umfasst der Lichtmodulator zumindest einen Spiegel, der im Betrieb um zumindest eine Achse des Spiegels oszilliert. Bei dem Spiegel handelt es sich beispielsweise um zumindest einen Mikrospiegel. Der Spiegel wird vom zumindest einen Halbleiterlaser der Lichtquelle beleuchtet. Aufgrund seiner Oszillation um zumindest eine Achse wird das Licht des Halbleiterlasers – je nach Zeitpunkt des Auftreffens – in unterschiedliche Richtungen abgelenkt.
Dabei ist es möglich, dass der Lichtmodulator genau einen Spiegel umfasst, welcher um zwei Achsen beispielsweise ein X- und eine dazu orthogonale Y-Achse beweglich ist und im Betrieb des Kfz-Scheinwerfers um diese Achsen oszilliert. Ebenso ist es möglich dass der Lichtmodulator beispielsweise zwei Spiegel umfasst, wobei ein erster Spiegel um eine erste Achse oszilliert und ein zweiter Spiegel um eine zweite Achse, welche beispielsweise orthogonal zur ersten Achse angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers umfasst der Kfz-Scheinwerfer eine Steuervorrichtung, welche die Strahlleistung des Lasers derart moduliert, dass vorgegebene Bereiche des Spiegels mit vorgegebener Strahlleistung ausgeleuchtet werden. Beispielsweise handelt es sich bei dem Halbleiterlaser um einen hoch-frequent modulierbaren Halbleiterlaser. Die Halbleiterlaser bestrahlen einen in zwei Achsen – beispielsweise X- und Y-Achse – oszillierenden Spiegel, der den Laserstrahl entlang einer beliebigen Richtung auf die zu beleuchtende Fahrbahn ablenkt.
Die Bildabtastung durch den Spiegel kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Das Bild kann zum Beispiel Pixel für Pixel und damit Zeile für Zeile geschrieben werden. Dafür ist eine schnelle Bewegung des Spiegels entlang der Zeilen, das heißt beispielsweise in Richtung der X-Achse, und eine langsame Bewegung entlang der Spalten, das heißt zum Beispiel in Y-Richtung, erforderlich.
Es kann aber technisch einfacher zu realisieren und damit vorteilhaft sein, dass der Spiegel in Richtung beider Achsen eine gleich schnelle Bewegung – also zum Beispiel die gleiche Oszillationsfrequenz – aufweist. Die Pixel des Bildes könne dann aber nicht mehr – wie oben beschrieben – der Reihe nach geschrieben werden. Die Bilder können in diesem Fall etwa entlang von hoch-frequenten Lissajous-Kurven aufgebaut werden. Die Reihenfolge, entlang der die Pixel des Bildes aufgebaut werden, hat keinen Einfluss auf das zu schreibende Bild – also beispielsweise die darzustellende Abstrahlcharakteristik.
Dabei können auf der beispielsweise rechteckigen reflektierenden Oberfläche des Spiegels durch Modulierung der Strahlleistung des Lasers mittels der Steuervorrichtung exakte Bereiche wie die für ein Abblendlicht typische Shutterkante ausgespart werden. Das heißt, die vom Scheinwerfer abgestrahlte Abstrahlcharakteristik kann einen definierten Hell-Dunkelübergang aufweisen – die Shutterkante.
Mit Hilfe der Steuervorrichtung können dabei auch andere Lichtfunktionen wie Standlicht oder Fernlicht erzeugt werden.
Alternativ kann die Steuervorrichtung die Strahlleistung des Lasers derart modulieren, dass je nach zu erzeugender Abstrahlcharakteristik nur bestimmte Bereiche der reflektierenden Oberfläche des oder der Spiegel ausgeleuchtet werden. Das heißt, in diesem Fall wird das Scanfeld, also der Bereich des Spiegels, welcher vom Laser abgetastet und dabei beleuchtet wird, entsprechend eingestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers umfasst der Kfz-Scheinwerfer zumindest zwei Halbleiterlaser als Lichtquelle, deren Licht sich zu weißem Licht mischt. Beispielsweise umfasst der Kfz-Scheinwerfer dabei eine RGB-Lichtquelle, das heißt die Lichtquelle umfasst beispielsweise einen rotes Licht und einen blaues Licht emittierenden Halbleiterlaser, die jeweils als Kantenemitter ausgebildet sein können. Darüber hinaus umfasst die Lichtquelle einen grün emittierenden Halbleiterlaser, der beispielsweise durch einen infrarot emittierenden Halbleiterlaser gebildet sein kann, in dessen Resonator ein Frequenz verdoppelnder optisch nichtlinearer Kristall angeordnet ist. Ferner ist es möglich, dass der Halbleiterlaser an sich grünes Licht emittiert.
Das Licht der Halbleiterlaser der Lichtquelle tritt beispielsweise durch eine achromatische Linse, welche als Strahlvereiniger dient. Das heißt, die räumlich getrennten Laserstrahlen, des roten, grünen und blauen Lasers werden durch die achromatische Linse zu einem einzigen Strahl zusammengeführt, welcher dann einen Laserstrahl aus weißem Mischlicht bildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers umfasst der Kfz-Scheinwerfer einen Halbleiterlaser als Lichtquelle, der im Betrieb Licht in einem ersten Frequenzbereich erzeugt. Bei dem ersten Frequenzbereich handelt es sich beispielsweise um den Frequenzbereich für blaues Licht. Das blaue Laserlicht trifft auf die reflektierende Fläche zumindest eines Spiegels, der als Lichtmodulator dient und welcher um zumindest eine Achse oszilliert. Die reflektierende Fläche des zumindest einen Spiegels ist dabei zumindest stellenweise, vorzugsweise vollständig, von einer Konverterschicht bedeckt, welche das Licht des ersten Frequenzbereichs zumindest teilweise in Licht eines zweiten Frequenzbereichs umwandelt. Bei dem Licht des zweiten Frequenzbereichs handelt es sich beispielsweise um gelbes Licht. Auf diese Weise wird vom Spiegel aus dem blauen Laserlicht und dem gelben frequenzkonvertierten Licht bestehendes weißes Mischlicht reflektiert. Die Konverterschicht umfasst beispielsweise ein in ein Matrixmaterial eingebrachtes Lumineszenzkonversionsmaterial, wie es zum Beispiel in der Druckschrift WO98/12757 beschrieben ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers umfasst der Lichtmodulator zumindest ein mikro-elektromechanisches optisches System. Bei dem mikro-elektromechanischen optischen System kann es sich beispielsweise um ein Mikrospiegelarray (DMD – Digital Mirror Device), ein LCD-Panel, ein LCoS-Panel (LCoS – Liquid Crystal an Silicon) oder ein Grating Light Valve handeln.
Der zumindest eine Halbleiterlaser der Lichtquelle wird dabei vorzugsweise kontinuierlich (cw-Betrieb) betrieben. Die Abstrahlcharakteristik des Kfz-Scheinwerfers wird mittels des Lichtmodulators durch eine Änderung der Transmission (beispielsweise im Fall eines LCD-Panels) oder durch Reflexion (beispielsweise im Fall eines Mikrospiegelarrays, eines LCoS-Panels oder eines Grating Light Valve) erzeugt. Von Vorteil ist dabei die exakte und sehr flexible Steuermöglichkeit der beleuchteten Fläche des mikro-elektromechanischen optischen Systems.
Bei der Verwendung eines Grating Light Valve wird jede Zeile des zu erzeugenden Bildes – also zum Beispiel der zu erzeugenden Abstrahlcharakteristik – auf einmal geschrieben. Das heißt, ein Abtasten der Zeile durch den Laser kann entfallen. Zur Erzeugung eines kompletten Bildes mittels des Grating Light Valve wird ein oszillierender Spiegel verwendet, der durch vom Grating Light Valve abgestrahltes Licht ausgeleuchtet wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers tritt das von dem zumindest einen Halbleiterlaser der Lichtquelle im Betrieb erzeugte Licht vor dem Auftreffen auf den Lichtmodulator durch einen Diffusor. Bei dem Diffusor kann es sich beispielsweise um eine Licht streuende Diffusor-Platte handeln. Bei der Licht streuenden Diffusor-Platte sind Licht streuende Teilchen in ein Matrixmaterial eingebracht und/oder die Oberfläche der Platte ist aufgeraut, so dass beim Durchtritt von Licht durch die Platte eine Streuung stattfindet. Mit Hilfe des Diffusors ist es möglich, den Lichtmodulator gleichmäßig auszuleuchten.
In Abstrahlrichtung kann dem Lichtmodulator ferner eine Projektionsoptik nachgeordnet sein, welche das vom Lichtmodulator erzeugte Bild auf die zu beleuchtende Fläche projiziert.
Insgesamt liegt dem hier beschriebenen Kfz-Scheinwerfer bei der Verwendung eines mikro-elektromechanischen optischen Systems als Lichtmodulator unter anderem die Idee zugrunde, dass mit Hilfe des Lichtmodulators nach Art eines optischen Projektionsgeräts eine gewünschte Abstrahlcharakteristik auf die zu beleuchtende Fläche – beispielsweise die Straße – projiziert werden kann. Unter Verwendung gespeicherter Einstellungen für das mikro-elektromechanische optische System ist es somit möglich, auf einfache Art und Weise eine Vielzahl von Abstrahlcharakteristika auf die Straße zu projizieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers umfasst der Kfz-Scheinwerfer zumindest ein optisches Element, dessen optische Eigenschaften veränderbar und einstellbar sind. Bei dem optischen Element kann beispielsweise durch äußeren Druck gegebenenfalls mittels eines Piezos oder durch eine angelegte Spannung die Brennweite verändert und eingestellt werden. Das optische Element bildet vorzugsweise den Lichtmodulator des Kfz-Scheinwerfers und kann als adaptive Optik ausgebildet sein.
Durch die Änderung zumindest einer optischen Eigenschaft ist es möglich, die Leistung des durch das optische Element durchtretenden Laserlichts und/oder das Winkelspektrum des Laserlichts nach dem Fokus des optischen Elements zu verändern. Das heißt, das von dem optischen Element fokussierte Laserlicht trifft zum Beispiel auf eine Lochblende. Steht die Blende im Fokus des optischen Elements, so tritt die gesamte Leistung des Lasers durch die Blende. Wird die Brennweite des Lasers geändert, so kann die Leistung, die durch die Blende tritt verringert werden, da bei konstantem Abstand zwischen optischem Element und Blende die Blende sich nicht mehr im Fokus des optischen Elements befindet. Wird zusätzlich zur Brennweite der Linse auch der Abstand zwischen optischem Element und Blende derart variiert, dass die Blende im Fokus des optischen Elements bleibt, so wird nur das Winkelspektrum nach der Blende, nicht aber die abgestrahlte Leistung variiert.
Beleuchtet man mit dem Licht, das durch die Blende tritt einen Reflektor, der ähnlich einem Reflektor eines herkömmlichen Kfz-Scheinwerfers ausgebildet ist, können durch die Änderung der optischen Eigenschaften unterschiedliche Abstrahlcharakteristika des Scheinwerfers erzeugt werden. Beispielweise können durch Änderung des Winkelspektrums des abgestrahlten Lichts unterschiedliche Bereiche des Reflektors beleuchtet werden. Der Vorteil eines solchen Systems besteht darin, dass auf bewährte Scheinwerfertechnologie zurückgegriffen werden kann und auf bewegte Elemente größtenteils verzichtet wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers umfasst die Lichtquelle des Kfz-Scheinwerfers zumindest einen Halbleiterlaser, der geeignet ist elektromagnetische Strahlung im infraroten Spektralbereich zu erzeugen. Ein solcher Infrarot-Halbleiterlaser erzeugt elektromagnetische Strahlung beispielsweise in einem Frequenzbereich von 808 bis 940 nm. Die Beleuchtung beispielsweise der Straße mit dem Infrarotlaser kann mit demselben Lichtmodulator und/oder denselben optischen Elementen, die auch für die weiteren Halbleiterlaser der Lichtquelle genutzt werden, erfolgen. Das Licht des Infrarotlasers wird dabei für ein Nachtsichtsystem, das in das Kraftfahrzeug des Scheinwerfers integriert ist, genutzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers ist die Lichtquelle mit dem zumindest einen Halbleiterlaser außerhalb eines Gehäuses des Kfz-Scheinwerfers angeordnet und das Licht der Lichtquelle mittels einer Faseroptik in das Gehäuse der Kfz-Scheinwerfers geführt. Das heißt in diesem Fall ist die Lichtquelle räumlich vom Kfz-Scheinwerfer getrennt. Die Lichtquelle kann sich beispielsweise in einem Abschnitt des Autos befinden, an dem sie für Wartungsarbeiten besonders gut zugänglich ist. Dabei können auch Konvertermaterialien in die Faser eingebettet sein, so dass die Lichtquelle beispielsweise einen Halbleiterlaser umfasst, welcher blaues Licht erzeugt, das beim Durchtritt durch die Faseroptik teilweise zu gelbem Licht frequenzkonvertiert wird, so dass im Gehäuse des Scheinwerfers weißes Licht aus der Faseroptik tritt.
Die Diffusor-Platte kann darüber hinaus ein Lumineszenzkonversionsmaterial enthalten, das geeignet ist, beispielsweise blaues Laserlicht zu gelbem Laserlicht zu konvertieren. Auf diese Weise wird vom Diffusor bei Bestrahlung mit blauem Laserlicht gleichmäßig weißes Licht auf den Lichtmodulator abgestrahlt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Kfz-Scheinwerfers umfasst der Kfz-Scheinwerfer eine Steuervorrichtung, die das Betreiben einer Lichtfunktion des Scheinwerfers mit einer hohen Leuchtdichte – zum Beispiel ein Fernlicht des Kfz-Scheinwerfers – steuert. Das heißt, die Steuervorrichtung entscheidet abhängig von bestimmten Messwerten, ob zum Beispiel ein Fernlicht des Kfz-Scheinwerfers betrieben werden kann.
Der hier beschriebene Kfz-Scheinwerfer beruht dabei unter anderem auf der Erkenntnis, dass aus Gründen der Augensicherheit darauf zu achten ist, dass vom Scheinwerfer eine so große Fläche ausgeleuchtet werden muss, dass eine schädliche Leistungsdichte nicht in die Augen eines Betrachters fallen kann. Die Steuervorrichtung erlaubt daher das Betreiben des Fernlichts in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, welches den Kfz-Scheinwerfer aufweist, derart, dass der Betrieb des Fernlichts unterhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verhindert ist. Das heißt, erst wenn eine bestimmte Grenzgeschwindigkeit – beispielsweise von 30 km/h – erreicht ist, ist es durch die Steuervorrichtung ermöglicht, dass das Fernlicht beispielsweise vom Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt werden kann. Unterhalb dieser Grenzgeschwindigkeit ist ein Betreiben des Fernlichts dann nicht möglich.
Alternativ oder zusätzlich kann das Betreiben des Fernlichts von der Steuervorrichtung in Abhängigkeit vom Abstand von Hindernissen vor dem Kfz-Scheinwerfer gesteuert werden, derart, dass der Betrieb des Fernlichts unterhalb eines vorgebbaren Grenzabstands verhindert ist. Das heißt, befinden sich Objekte zu nah vor dem Kfz-Scheinwerfer, so dass die ausgeleuchtete Fläche nicht groß genug wäre. Das heißt, nur für Abstände, bei denen die Leistungsdichte des abgestrahlten Lichts unterhalb einer Grenzleistungsdichte liegt, wird das Betreiben des Fernlichts verhindert. Der Kfz-Scheinwerfer kann in diesem Fall ein System zur Abstandsmessung umfassen, bei dem beispielsweise ein wie weiter oben beschriebener Infrarotlaser Verwendung findet.
Im Folgenden wird der hier beschriebene Kfz-Scheinwerfer anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
1 zeigt einen hier beschriebenen Kfz-Scheinwerfer in einer schematischen Ansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 zeigt einen hier beschriebenen Kfz-Scheinwerfer in einer schematischen Ansicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
3 zeigt einen hier beschriebenen Kfz-Scheinwerfer in einer schematischen Ansicht gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
4A und 4B zeigen einen hier beschriebenen Kfz-Scheinwerfer in einer schematischen Ansicht gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
1 zeigt einen hier beschriebenen Kfz-Scheinwerfer in einer schematischen Ansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Kfz-Scheinwerfer umfasst ein Scheinwerfergehäuse 5. Im Scheinwerfergehäuse 5 ist eine Lichtquelle 1 angeordnet. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Lichtquelle 1 drei Halbleiterlaser: einen blauen Halbleiterlaser 11, einen roten Halbleiterlaser 12, einen grünen Halbleiterlaser 13. Die Halbleiterlaser erzeugen Laserstrahlung 101, 102, 103, welche auf eine achromatische Linse 3 trifft, die als Strahlvereiniger wirkt. Aus der Linse 3 tritt weiße Mischstrahlung 104 aus. Die Mischstrahlung 104 trifft auf einen Spiegel 4, welcher im Betrieb um die X-Achse 41 sowie die Y-Achse 42 oszilliert. Der Spiegel bildet den Lichtmodulator des Kfz-Scheinwerfers. Beispielsweise handelt es sich bei dem Spiegel um einen Mikrospiegel.
Von der Steuervorrichtung 21 werden die Halbleiterlaser der Lichtquelle 1 dabei derart in ihrer Strahlleistung moduliert, dass vorgegebene Bereiche des Spiegels 4 mit vorgegebener Strahlleistung ausgeleuchtet werden. Aufgrund der Steuerung der Oszillation des Spiegels 4 um die Achsen 41, 42 durch die Steuervorrichtung 44 kann eine vorgegebene Abstrahlcharakteristik 10 durch den Scheinwerfer erzeugt werden. Beispielsweise wird ein Abblendlicht erzeugt mit einer Hell-Dunkelgrenze 106 (so genannte Shutterkante), welche auf der rechten Fahrbahnseite einen Winkel 105 mit der Horizontalen einschließt, so dass eine asymmetrische Ausleuchtung der Straße erfolgt.
Für verschiedene Abstrahlcharakteristika sind in der Steuervorrichtung 44 Steuersignale für den Spiegel 4 sowie in der Steuervorrichtung 21 für die Lichtquelle 1 vorgegeben. Durch Abruf dieser Steuersignale kann die jeweilige Abstrahlcharakteristik und damit die jeweilige Lichtfunktion des Scheinwerfers aktiviert werden.
Die 2 zeigt in einer schematischen Ansicht einen hier beschriebenen Kfz-Scheinwerfer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 1 durch einen blauen Laser 11 sowie einen Infrarotlaser 14 gebildet. Das heißt, im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß der 1 wird beim Ausführungsbeispiel gemäß der 2 von der Lichtquelle 1 kein weißes Licht erzeugt, sondern blaues Licht. Die reflektierende Oberfläche des Spiegels 4 ist vollständig mit einer Konverterschicht 43, die ein Lumineszenzkonversionsmaterial umfasst, beschichtet. Das Lumineszenzkonversionsmaterial ist geeignet, blaues Licht in gelbes Licht zu konvertieren. Die auf den Lichtmodulator, das heißt, den Spiegel 4 auftreffende Laserstrahlung 101 wird beim Durchtritt der Konverterschicht 43 teilweise zu gelbem Licht konvertiert, gelbes und blaues Licht wird vom Spiegel 4 abgelenkt und erzeugt eine Abstrahlcharakteristik 10, welche abhängig ist von den durch die Steuervorrichtung 44 gesteuerten Spiegelbewegungen um die Achsen 41, 42 sowie der durch die Steuervorrichtung 21 zeitlich zur Spiegelbewegung abgestimmten modulierten Strahlleistung der Lichtquelle 1.
Ebenso wie die blaue Laserstrahlung 101 wird auch die infrarote Laserstrahlung 114 vom Spiegel 4 auf die Straße gelenkt. Die infrarote Laserstrahlung findet beispielsweise in Verbindung mit einem Nachtsichtgerät Verwendung, welches dem Fahrer des Kraftfahrzeugs schlecht beleuchtete Hindernisse besser zu erkennen hilft.
Wie auch im ersten Ausführungsbeispiel weist der Kfz-Scheinwerfer ferner eine Steuervorrichtung 22 auf. Die Steuervorrichtung 22 ist vorgesehen, das Betreiben einer Lichtfunktion des Scheinwerfers mit besonders hoher Strahldichte – wie beispielsweise ein Fernlicht – in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder dem Abstand von Hindernissen vor dem Fahrzeug zu steuern. Die Steuervorrichtung erlaubt daher das Betreiben des Fernlichts in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, welches den Kfz-Scheinwerfer aufweist derart, dass der Betrieb des Fernlichts unterhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verhindert ist. Das heißt, erst wenn eine bestimmte Grenzgeschwindigkeit – beispielsweise 30 km/h – erreicht ist, ist es durch die Steuervorrichtung 22 ermöglicht, dass das Fernlicht beispielsweise vom Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt werden kann. Unterhalb dieser Grenzgeschwindigkeit ist ein Betreiben des Fernlichts dann nicht möglich. Alternativ oder zusätzlich kann das Betreiben des Fernlichts von der Steuervorrichtung 22 in Abhängigkeit vom Abstand von Hindernissen vor dem Kfz-Scheinwerfer gesteuert werden, derart, dass der Betrieb des Fernlichts unterhalb eines vorgebbaren Grenzabstands verhindert ist. Der Kfz-Scheinwerfer kann in diesem Fall ein System zur Abstandsmessung umfassen, bei dem beispielsweise ein wie weiter oben beschriebener Infrarotlaser 14 Verwendung findet.
In Verbindung mit der 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Kfz-Scheinwerfers anhand einer schematischen Darstellung näher beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Lichtmodulator nicht durch einen Spiegel 4, sondern durch ein mikro-elektromechanisches optisches System gebildet. Vorliegend handelt es sich bei dem mikro-elektromechanischen optischen System 7 um ein Mikrospiegelarray (DMD) mit einer Vielzahl von Mikrospiegeln, welche beispielsweise um ihre X-Achse oszillieren können. Die blaue Laserstrahlung 101 des blauen Halbleiterlasers 11 trifft zunächst auf einen Diffusor 6, welcher durch eine Diffusor-Platte gebildet ist, die neben streuenden Teilchen – beispielsweise aus Titanoxid – auch ein Lumineszenzkonversionsmaterial enthält. Das blaue Laserlicht 101 wird vom Diffusor 6 gestreut und teilweise in gelbes Licht konvertiert, so dass weiße Mischstrahlung 104 das Mikrospiegelarray gleichmäßig ausleuchtet. Mittels einer Steuervorrichtung 77 wird durch das Mikrospiegelarray das Abbild einer gewünschten Lichtfunktion mit einer gewünschten Abstrahlcharakteristik erzeugt. Der Kfz-Scheinwerfer kann an seiner Lichtaustrittsseite eine Projektionsoptik umfassen, welche dieses Abbild als die gewünschte Abstrahlcharakteristik 10 auf die Straße projiziert.
In Verbindung mit den 4A und 4B ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Kfz-Scheinwerfers anhand schematischer Ansichten näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 1, welche beispielsweise in Verbindung mit den 1 oder 2 ausgebildet sein kann, außerhalb des Scheinwerfergehäuses 5 angeordnet. Eine Faseroptik 8 führt weißes Mischlicht 104 zu einem einstellbar optischen Element 9, dessen Brennweite durch das Anlegen einer Spannung eingestellt werden kann. Dies erfolgt beispielsweise durch die Steuervorrichtung 99. Durch eine rasche Veränderung der Brennweite des optischen Elements 9 wird ein Reflektor 60, der eine Projektionsoptik 61 umfassen kann, derart ausgeleuchtet, dass eine vorgegebene Abstrahlcharakteristik erzeugt wird. Die Veränderung der Brennweite erfolgt dabei derart schnell, dass vom menschlichen Betrachter ein Flackern der so erzeugten Lichtfunktion nicht wahrgenommen werden kann.
In Verbindung mit den Tabellen 1, 2 und 3 ist gezeigt, wie mittels einer Lichtquelle 1, die einen roten Halbleiterlaser 13, einen grünen Halbleiterlaser 12 sowie einen blauen Halbleiterlaser 11 umfasst, ein Abblend- beziehungsweise ein Fernlicht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen erzeugt werden kann. Über die Steuervorrichtung 21 ist es somit möglich, die Farbtemperatur durch Einstellen des Betriebsstroms der Halbleiterlaser 11, 12, 13 der Lichtquelle 1 einzustellen.
Das heißt, zusätzlich zu der durch den hier beschriebenen Kfz-Scheinwerfer möglichst einfachen Erzeugung unterschiedlicher Lichtfunktionen für den Scheinwerfer, kann auch die Farbtemperatur mit einer Lichtquelle 1, wie sie beispielsweise in Verbindung mit der 1 beschrieben ist, in einfacher Art und Weise eingestellt werden.
Tabelle 1
Zur Erzeugung einer Farbtemperatur von 4500 K sind für ein Abblendlicht mit einem Lichtstrom von 1000 lm je Scheinwerfer folgende Einstellungen zu wählen:

Halbleiterlaser Wellenlänge [nm] Lichtleistung [lm] Lichtleistung [W]

13 640 282 2,36

12 532 699 1,16

11 440 22 0,62
Zur Erzeugung einer Farbtemperatur von 4500 K sind für ein Fernlicht mit einem Lichtstrom von 1600 lm je Scheinwerfer folgende Einstellungen zu wählen:

Halbleiterlaser Wellenlänge [nm] Lichtleistung [lm] Lichtleistung [W]

13 640 452 3,78

12 532 1119 1,86

11 440 36 0,99
Tabelle 2
Zur Erzeugung einer Farbtemperatur von 5600 K sind für ein Abblendlicht mit einem Lichtstrom von 1000 lm je Scheinwerfer folgende Einstellungen zu wählen:

Halbleiterlaser Wellenlänge [nm] Lichtleistung [lm] Lichtleistung [W]

Rot (13) 640 246 2,06

Grün (12) 532 742 1,23

Blau (11) 440 12 0,79
Zur Erzeugung einer Farbtemperatur von 5600 K sind für ein Fernlicht mit einem Lichtstrom von 1600 lm je Scheinwerfer folgende Einstellungen zu wählen:

Halbleiterlaser Wellenlänge [nm] Lichtleistung [lm] Lichtleistung [W]

Rot (13) 640 394 3,30

Grün (12) 532 1188 1,97

Blau (11) 440 20 1,26
Tabelle 3
Zur Erzeugung einer Farbtemperatur von 6000 K sind für ein Abblendlicht mit einem Lichtstrom von 1000 lm je Scheinwerfer folgende Einstellungen zu wählen:

Halbleiterlaser Wellenlänge [nm] Lichtleistung [lm] Lichtleistung [W]

Rot (13) 640 250 2,1

Grün (12) 532 724 1,2

Blau (11) 440 31 0,86
Zur Erzeugung einer Farbtemperatur von 6000 K sind für ein Fernlicht mit einem Lichtstrom von 1600 lm je Scheinwerfer folgende Einstellungen zu wählen:

Halbleiterlaser Wellenlänge [nm] Lichtleistung [lm] Lichtleistung [W]

Rot (13) 640 398 3,33

Grün (12) 532 1153 1,91

Blau (11) 440 49 1,37
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/102882 A1 [0001, 0007]
- JP 2003/295319 A [0001]
- EP 0291475 [0001]
- WO 98/12757 [0019]

Claims

Kfz-Scheinwerfer mit – zumindest einem Halbleiterlaser (11, 12, 13) als Lichtquelle (1) des Kfz-Scheinwerfers und – zumindest einem Lichtmodulator, der die Abstrahlcharakteristik des vom Halbleiterlaser abgestrahlten Lichts in vorgegebener Weise verändert.
Kfz-Scheinwerfer nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Lichtmodulator zumindest einen Spiegel (4) umfasst, der um zumindest eine Achse (41, 42) des Spiegels oszilliert.
Kfz-Scheinwerfer nach dem vorherigen Anspruch mit einer Steuervorrichtung (21), welche die Strahlleistung des zumindest einen Halbleiterlasers (11, 12, 13) derart moduliert, dass vorgegebene Bereiche des Spiegels (4) mit vorgegebener Strahlleistung ausgeleuchtet werden.
Kfz-Scheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche mit zumindest zwei Halbleiterlasern (11, 12, 13) als Lichtquelle, deren Licht (101, 102, 103) sich zu weißem Mischlicht (104) mischt.
Kfz-Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 2 bis 3 mit einem Halbleiterlaser (11) als Lichtquelle, der im Betrieb Licht (101) in einem ersten Frequenzbereich erzeugt, wobei eine reflektierende Fläche des zumindest einen Spiegels (4) zumindest stellenweise von einer Konverterschicht (43) bedeckt ist, welche das Licht des ersten Frequenzbereichs zumindest teilweise in Licht eines zweiten Frequenzbereichs umwandelt, derart, dass vom Spiegel weißes Mischlicht (104) reflektiert wird.
Kfz-Scheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Lichtmodulator zumindest ein mikro-elektromechanisches optisches System (7), insbesondere ein Mikrospiegelarray, ein LCD-Panel, ein LCoS-Panel oder ein Grating Light Valve umfasst.
Kfz-Scheinwerfer nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das vom zumindest einen Halbleiterlaser (11, 12, 13) im Betrieb erzeugte Licht (101, 102, 103) vor dem Auftreffen auf den Lichtmodulator durch einen Diffusor (6) tritt.
Kfz-Scheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche mit zumindest einem optischen Element (9), dessen optische Eigenschaften einstellbar sind.
Kfz-Scheinwerfer nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die optischen Eigenschaften des optischen Elements (9) durch das Anlegen einer Spannung oder mechanische Belastung einstellbar sind.
Kfz-Scheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Lichtquelle (1) zumindest einen Halbleiterlaser (14) umfasst, der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung im infraroten Spektralbereich zu erzeugen.
Kfz-Scheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Lichtquelle außerhalb eines Gehäuses (5) des Kfz-Scheinwerfers angeordnet ist und das Licht (104) der Lichtquelle (1) mittels einer Faseroptik (8) in das Gehäuse (5) geführt wird.
Kfz-Scheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer Steuervorrichtung (22), die das Betreiben einer Lichtfunktion mit hoher Leuchtdichte, insbesondere eines Fernlichts des Kfz-Scheinwerfers steuert.
Kfz-Scheinwerfer nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Steuervorrichtung (22) das Betreiben der Lichtfunktion mit hoher Leuchtdichte in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, welches den Kfz-Scheinwerfer aufweist, steuert, derart, dass der Betrieb des Fernlichts unterhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verhindert ist.
Kfz-Scheinwerfer nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Steuervorrichtung das Betreiben der Lichtfunktion mit hoher Leuchtdichte in Abhängigkeit vom Abstand von Hindernissen vor dem Kfz-Scheinwerfer steuert, derart, dass der Betrieb des Fernlichts unterhalb eines vorgegebenen Grenzabstands verhindert ist.