DE102008036192A1

DE102008036192A1 - Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE102008036192A1
Application number: DE102008036192A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr.Rer.Nat. Ackermann; Ernst-Olaf Dr. Rosenhahn; Michael Dr. Hamm; Christian Dr. Buchberger
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2008-08-02
Filing date: 2008-08-02
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-08-03
Also published as: DE102008036192B4; JP5512183B2; FR2934667A1; JP2010040527A; FR2934667B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (11) umfassend mindestens eine erste Lichtquelle (13), mindestens eine zweite Lichtquelle (15), wobei die erste Lichtquelle (13) und die zweite Lichtquelle (15) jeweils eine Leuchtdiode (33) aufweisen, und ein in einer Längsebene (19) der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (11) angeordnetes Blendenelement (17). Um eine Beleuchtungseinrichtung (11) bereitzustellen, bei der mittels lediglich einem Projektionssystem eine hohe Lichtleistung erzielt werden kann, wird vorgeschlagen, dass eine Längsachse der Leuchtdiode (33), die durch eine Lichtaustrittsseite (43) der Leuchtdiode (33) und durch einen von der Lichtaustrittsseite (43) abgewandten rückwärtigen Abschnitt (45) der Leuchtdiode (33) verläuft, parallel zur Längsebene (19) angeordnet ist oder derart zu der Längsebene (19) hin geneigt ist, dass der rückwärtige Abschnitt (45) der Leuchtdiode (33) von der Längsebene (19) abgewandt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung umfassend mindestens eine erste Lichtquelle, mindestens eine zweite Lichtquelle, wobei die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle jeweils eine Leuchtdiode aufweisen, eine in einem Strahlengang von von den Lichtquellen erzeugtem Licht angeordnete Projektionslinse zum Projizieren des von den Lichtquellen erzeugten Lichts und ein in den Strahlengang zumindest der ersten Lichtquelle in einer Längsebene der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung angeordnetes Blendenelement.
Aus der DE 10 2004 047 301 A1 ist ein Fahrzeugscheinwerfer mit mehreren nach dem Projektionsprinzip arbeitenden Lichtmodulen bekannt. Jedes Lichtmodul weist eine erste Lichtquelle und eine zweite Lichtquelle auf. Wird bei diesem Scheinwerfer nur die erste Lichtquelle betrieben, dann kann mit diesem Scheinwerfer Abblendlicht erzeugt werden. Werden beide Lichtquellen betrieben, so erzeugt dieser Scheinwerfer Fernlicht. Nachteilig an diesem Scheinwerfer ist, dass eine Ausgangsleistung eines einzelnen Lichtmoduls relativ gering ist. Folglich werden zur Erzeugung von hinreichend hellem Abblendlicht beziehungsweise Fernlicht für einen Scheinwerfer mehrere Lichtmodule benötigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit Leuchtdioden als Lichtquellen bereitzustellen, mit welcher mittels lediglich einem Projektionssystem eine Lichtleistung erzielt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Längsachse der Leuchtdiode, die durch eine Lichtaustrittsseite der Leuchtdiode und durch einen von der Lichtaustrittsseite abgewandten rückwärtigen Abschnitt der Leuchtdiode verläuft, parallel zur Längsebene angeordnet ist oder derart zu der Längsebene hin geneigt ist, dass der rückwärtige Abschnitt der Leuchtdiode von der Längsebene abgewandt ist. Vorzugsweise ist das Blendenelement im Strahlengang der ersten und der zweiten Lichtquelle angeordnet.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass zum Erhöhen der Ausgangleistung der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung die Leuchtdioden so angeordnet werden müssen, dass einerseits am rückwärtigen Abschnitt einer jeden Leuchtdiode hinreichend Bauraum für Kühlelemente zum Kühlen der Leuchtdiode vorhanden ist und andererseits die Beleuchtungseinrichtung als ein einziges Projektionssystem, das heißt mit einer einzigen Projektionslinse ausgebildet werden kann. Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist im Gegensatz zu bekannten Beleuchtungseinrichtungen mit mehreren Projektionssystemen nicht nur vergleichsweise kompakt, sondern wegen ihrer geringeren Teilezahl auch kostengünstig herstellbar. Zudem ergibt sich ein größerer Freiheitsgrad bei der Gestaltung des äußeren Erscheinungsbildes der Beleuchtungseinrichtung. Da genügend Bauraum für Kühlelemente am rückwärtigen Abschnitt der einzelnen Leuchtdioden vorhanden ist, können die Leuchtdioden gut gekühlt werden und auch bei einer hohen Leistung mit einer relativ geringen Betriebstemperatur betrieben werden. Dies führt zu einer relativ langen Lebensdauer der Leuchtdioden. Insgesamt ergibt sich somit eine kompakte kostengünstige, langlebige und wartungsarme Beleuchtungseinrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Lichtquelle und/oder die zweite Lichtquelle ein primäres optisches System zum Beeinflussen, vorzugsweise zum Bündeln, von von den Leuchtdioden ausgesandtem Licht aufweist, wobei die Längsachse der Leuchtdioden und eine Längsachse des primären optischen Systems eine optische Achse der Lichtquelle bilden. Zumindest ein Teil der Lichtquellen ist also als eine Bauteilekombination, die die Leuchtdiode und das auch als ”Vorsatzoptik” oder ”Primäroptik” bezeichnete primäre optische System umfasst.
Hierbei ist besonders bevorzugt, dass die optische Achse der ersten Lichtquelle und/oder der zweiten Lichtquelle derart zum Blendenelement hin geneigt ist, dass die optische Achse die Längsebene an einer der Projektionslinse zugewandten Vorderkante des Blendenelements oder in einem Abschnitt der Längsebene zwischen der Vorderkante und der Projektionslinse schneidet. Hierdurch wird insbesondere erreicht, dass die Lichtquellen das von ihnen erzeugte Licht derart an dem Blendenelement vorbei zur Projektionslinse hin abstrahlen, dass das Blendenelement eine Lichtverteilung des von der Beleuchtungseinrichtung abgegebenen Lichts beeinflussen kann. Außerdem wird der Bauraum am rückwärtigen Abschnitt der einzelnen Leuchtdioden durch die Neigung der optischen Achsen der Lichtquellen weiter vergrößert, sodass die Montage von Kühlelementen an den einzelnen Leuchtdioden beziehungsweise Lichtquellen weiter erleichtert wird.
Es kann vorgesehen werden, dass ein Brennpunkt des primären optischen Systems der ersten Lichtquelle und/oder der zweiten Lichtquelle sich in einem Bereich an der Vorderkante des Blendenelements befindet. Dieser Bereich schließt die Vorderkante des Blendenelements mit ein. Das heißt, es kann auch vorgesehen werden, dass der Brennpunkt des primären optischen Systems unmittelbar an der Vorderkante liegt.
Die genaue Ausgestaltung des primären optischen Systems der einzelnen Lichtquellen kann die von der Beleuchtungseinrichtung in einer bestimmten Anwendung geforderten Eigenschaften angepasst werden. Beispielsweise kann vorgesehen werden, dass das primäre optische System der ersten Lichtquelle und/oder der zweiten Lichtquelle als eine Vorsatzoptik mit einem Reflektor und/oder einer Vorsatzlinse ausgebildet ist. Hierbei können die primären optischen Systeme aller Lichtquellen auf dieselbe Weise ausgebildet sein oder es kann auch vorgesehen sein, dass sich die optischen Systeme der einzelnen Lichtquellen unterscheiden. Beispielsweise kann die erste Lichtquelle ein optisches System mit einem Reflektor und ohne Vorsatzlinse umfassen und die zweite Lichtquelle ein optisches System mit Reflektor und Vorsatzlinse aufweisen. Es kann vorgesehen werden, dass zumindest ein Teil der Lichtquellen ein primäres optisches System, das lediglich eine Vorsatzlinse umfasst, aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Lichtquelle und/oder die zweite Lichtquelle einen Reflektor zum Umlenken und Bündeln des von der Leuchtdiode erzeugten Lichts umfasst und die Leuchtdiode mit ihrer Längsachse zumindest im Wesentlichen orthogonal zu einer optischen Achse der Projektionslinse und zumindest im Wesentlichen parallel zur Längsebene der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist. Hierdurch wird ein kompakter Aufbau der Beleuchtungseinrichtung erreicht, wobei die rückwärtigen Abschnitte der einzelnen Leuchtdioden derart angeordnet werden können, dass genügend Bauraum beispielsweise zur Montage von Kühlelementen an den Leuchtdioden verbleibt.
Bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen kann vorgesehen werden, dass die Längsebene zumindest im Wesentlichen horizontal verläuft und die erste Lichtquelle oberhalb der Längsebene derart angeordnet ist, dass durch alleiniges Betreiben der ersten Lichtquelle eine erste Lichtverteilung erzeugbar ist, die eine durch die Form der Vorderkante des Blendenelements vorgegebene Helldunkelgrenze aufweist.
Hierbei ist besonders bevorzugt, dass die Vorderkante des Blendenelements eine Abstufung zum Erzeugen einer asymmetrischen Helldunkelgrenze für Abblendlicht aufweist. Mit einem solchen Blendenelement kann beispielsweise der in Europa vorgeschriebene Verlauf der Helldunkelgrenze realisiert werden, bei dem das Abblendlicht bei Rechtsverkehr am rechten Fahrbahnrand eine höher liegende Helldunkelgrenze aufweist als im mittleren Bereich der Fahrbahn. Dementsprechend ist auch eine Abblendlichtverteilung für Linksverkehr realisierbar, bei dem die Reichweite des Abblendlichts am linken Fahrbahnrand relativ hoch ist.
Es ist besonders bevorzugt, dass die zweite Lichtquelle unterhalb der Längsebene derart angeordnet ist, dass durch gleichzeitiges Betreiben der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle eine zweite Lichtverteilung erzeugbar ist, die von der Form der Vorderkante des Blendenelements zumindest weitgehend unabhängig ist. Ein Umschalten zwischen der ersten Lichtverteilung und der zweiten Lichtverteilung kann also einfach durch Zuschalten und Abschalten der zweiten Lichtquelle realisiert werden, ohne dass hierbei Teile der Beleuchtungseinrichtung bewegt werden müssen.
Vorzugsweise entspricht die zweite Lichtverteilung einer Lichtverteilung für Fernlicht. Selbstverständlich sind auch nahezu beliebig andere Kombinationen denkbar, zum Beispiel eine Grundlichtverteilung und eine Fernlichtergänzung oder eine Nebellichtverteilung und eine Fernlichtergänzung.
Das Blendenelement weist vorzugsweise eine Verspiegelung auf, um so einen Beitrag zur erzielten Lichtverteilung zu liefern. Die Verspiegelung kann bei einer Blendenanordnung aus Metall durch Glätten und/oder Polieren der Oberfläche erreicht werden. Alternativ kann auch eine verspiegelte Beschichtung auf die Blendenoberfläche aufgebracht werden, bspw. mittels Elektrolyse, durch Sputtern oder durch Sprühen.
Es kann vorgesehen werden, dass die Vorderkante des Blendenelements zumindest an Randbereichen konvex geformt ist. Folglich ist an seitlichen Bereichen des Blendenelements ein Abstand zwischen dem Blendenelement und der Projektionslinse größer als in der Mitte des Blendenelements. Die Blende ist an den seitlichen Bereichen somit weiter geöffnet und kann deshalb insgesamt mehr Licht von den Lichtquellen zur Projektionslinse passieren lassen. Von der insgesamt konvexen Form kann in einem mittleren Bereich der Vorderkante abgewichen werden, sodass die gestufte Form zum Erzeugen der Helldunkelgrenze für Abblendlicht vorgesehen werden kann.
Um einen möglichst exakt horizontalen Verlauf der Helldunkelgrenze an zumindest einer Seite der Abblendlichtverteilung zu erreichen (bei Rechtsverkehr an der linken Seite), kann vorgesehen werden, dass die Vorderkante des Blendenelements zumindest an den Randbereichen des Blendenelements konkav geformt ist. Das dient zum Ausgleich und zur Korrektur von Abbildungsfehlern der Projektionslinse (→ Bildfeldwölbung). Das insgesamt konkav geformte Blendenelement kann – ähnlich wie das insgesamt konvex geformte Blendenelement – in einem mittleren Bereich nicht durchgehend konkav sein, sodass dort die gestufte Form zum Erzeugen der Helldunkelgrenze für Abblendlicht vorgesehen werden kann.
Weiter kann vorgesehen werden, dass das Blendenelement insgesamt plattenförmig ist und zumindest an einer Oberfläche, vorzugsweise an zwei gegenüberliegenden Oberflächen, einen von seiner Vorderkante begrenzten abgeschrägten Abschnitt aufweist, sodass das Blendenelement im Querschnitt zu seiner Vorderkante hin spitz zuläuft. Es entsteht dadurch eine scharfe Kante, die an ihrem äußersten vorderen Ende einen sehr geringen Querschnitt aufweist. Durch diese Form des Blendenelements wird insbesondere erreicht, dass das Blendenelement die zweite Lichtverteilung höchstens in einem geringen Ausmaß beeinflusst. Insbesondere wird die Gefahr, dass zwischen der ersten und der zweiten Lichtverteilung eine durch die Vorderkante verursachte dunkle Linie ist, verringert.
Um eine Beeinflussung der zweiten Lichtverteilung durch das Blendenelement noch weiter zu verringern, ist bevorzugt, dass die Beleuchtungseinrichtung erste Verstellmittel zum Bewegen des Blendenelements in Richtung der Längsebene zur Projektionslinse hin und von der Projektionslinse weg aufweist. Hierbei kann vorgesehen werden, dass zum Erzeugen der zweiten Lichtverteilung nicht nur die zweite Lichtquelle zusätzlich zu der ersten Lichtquelle betrieben wird, sondern auch das Blendenelement von der Projektionslinse weg bewegt wird. Hierbei kann das Blendenelement um einen relativ geringen Verstellweg von höchstens einigen Millimetern, vorzugsweise weniger als 1 mm, von der Projektionslinse weg bewegt werden.
Um eine Lage der Helldunkelgrenze der ersten Lichtverteilung beeinflussen zu können, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Beleuchtungseinrichtung zweite Verstellmittel zum Bewegen des Blendenelements in einer zumindest im Wesentlichen orthogonal zur Längsebene verlaufenden Richtung aufweist. Mit Hilfe der zweiten Verstellmittel kann beispielsweise eine Leuchtweitenregulierung realisiert werden. Ein Bewegungsbereich des Blendenelements in der zumindest im Wesentlichen orthogonal zur Längsebene verlaufenden Richtung ist vorzugsweise nicht größer als 1 mm. Beispielsweise kann der Bewegungsbereich etwa 0,5–1 mm betragen.
Im Vergleich mit bekannten Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge sind die Bewegungsbereiche des Blendenelements, was die mittels der ersten Verstellmittel beziehungsweise mittels der zweiten Verstellmittel erzielbaren Bewegungen des Blendenelements angeht, vergleichsweise gering. Es ist bevorzugt, dass die ersten Verstellmittel und/oder die zweiten Verstellmittel einen als ein Piezoelement ausgebildeten Aktor umfassen.
Die Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise als ein Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgebildet.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher anhand der Zeichnung exemplarische Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
2 eine geschnittene Seitenansicht der Darstellung aus 1;
3 mittels der Beleuchtungseinrichtung erzeugbare Lichtverteilungen;
4 eine perspektivische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß zweiten bevorzugten Ausführungsform;
5 eine Draufsicht auf die Darstellung von 4;
6a–6b ein Blendenelement einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform sowie eine mit dieser Beleuchtungseinrichtung erzeugbare Lichtverteilung;
7a–7b ein Blendenelement einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform sowie eine mit dieser Beleuchtungseinrichtung erzeugbare Lichtverteilung und
8 ein Blendenelement gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform und Verstelleinrichtung zum Bewegen des Blendenelements.
In den 1 und 2 ist eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 11 in Form eines Kraftfahrzeugscheinwerfers gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform dargestellt.
Die Beleuchtungseinrichtung 11 weist zwei erste Lichtquellen 13 und zwei zweite Lichtquellen 15 auf. Zwischen den ersten Lichtquellen 13 und den zweiten Lichtquellen 15 ist ein insgesamt plattenförmiges Blendenelement 17 angeordnet. Eine Längsebene 19 der Beleuchtungseinrichtung 11 verläuft durch das Blendenelement 17. Die Längsebene 19 kann wie in der gezeigten Ausführungsform gleichzeitig eine Mittelebene des insgesamt plattenförmigen Blendenelements 17 bilden.
Außerdem weist die Beleuchtungseinrichtung 11 eine Projektionslinse 21 auf, die vor den Lichtquellen 13, 15 positioniert ist, sodass sie sich im Strahlengang der Lichtquellen 13, 15 befindet. Eine optische Achse 23 der Projektionslinse 21 kann parallel zur Längsebene 19 verlaufen. Vorzugsweise liegt die optische Achse 23 der Projektionslinse 21 wie bei der gezeigten Ausführungsform auf der Längsebene 19. Abweichend hiervon kann die optische Achse 23 der Projektionslinse 21 auch außerhalb der Längsebene 19 liegen oder gegenüber der Längsebene 19 geneigt sein.
Eine der Projektionslinse 21 zugewandte Vorderkante 25 des Blendenelements 17 befindet sich im Strahlengang sämtlicher Lichtquellen 13, 15. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, dass sich die Vorderkante 25 lediglich im Strahlengang der ersten Lichtquellen 13 befindet. Die Vorderkante 25 weist eine Abstufung 27 auf, welche durch einen auf der Längsebene 19 liegenden, gegenüber einer Hauptlichtabgaberichtung (Pfeil 29) geneigten Abschnitt der Vorderkante 25 gebildet ist. Die Hauptlichtabgaberichtung kann parallel zur optischen Achse 23 der Projektionslinse 21 verlaufen oder – wie in der gezeigten Ausführungsform – derselben entsprechen. Die Abstufung 27 ist durch zwei Randbereiche 31 der Vorderkante 25 begrenzt, welche in der ersten Ausführungsform gerade verlaufen und orthogonal zur Hauptlichtabgaberichtung 29 angeordnet sind.
Die Lichtquellen 13, 15 umfassen jeweils eine Leuchtdiode 33 und ein primäres optisches System 35 mit einem Reflektor 37 und einer Vorsatzlinse 39. Die Leuchtdiode 33, der Reflektor 37 und die Vorsatzlinse 39 einer jeden Lichtquelle 13, 15 haben eine gemeinsame Längsachse, welche eine optische Achse 41 dieser Lichtquelle 13, 15 bildet. Wie aus den 1 und 2 ersichtlich verläuft die Längsachse beziehungsweise die optische Achse 41 durch eine Lichtaustrittsseite 43 und durch einen rückwärtigen Abschnitt 45 der Leuchtdiode 33 der entsprechenden Lichtquelle 13, 15. Die optischen Achsen 41 der einzelnen Lichtquellen 13, 15 sind derart zu der Längsebene 19 hin geneigt, dass die Lichtaustrittsseiten 43 der einzelnen Leuchtdioden 33 der Längsebene 19 zugewandt und die rückwärtigen Abschnitte 45 von der Längsebene 19 abgewandt sind. An den rückwärtigen Abschnitten 45 der einzelnen Leuchtdioden 33 ist somit Bauraum zur Montage eines in der 2 schematisch als gestricheltes Rechteck dargestelltes Kühlelement 47 der entsprechenden Lichtquelle 13, 15 vorhanden. Wie aus der perspektivischen Darstellung der 1 ersichtlich, sind in der gezeigten Ausführungsform die optischen Achsen 41 aller Lichtquellen 13, 15 zur optischen Achse 23 der Projektionslinse 21 hin geneigt, wobei die optische Achse 23 der Projektionslinse 21 in der Längsebene 19 der Beleuchtungseinrichtung 11 liegt.
Bei der Beleuchtungseinrichtung 11 handelt es sich um einen nach dem Projektionsprinzip arbeitenden Kraftfahrzeugscheinwerfer. Je nachdem, ob nur die ersten Lichtquellen 13 betrieben werden oder ob die ersten Lichtquellen 13 zusammen mit den zweiten Lichtquellen 15 betrieben werden, erzeugt die Beleuchtungseinrichtung 11 entweder eine erste Lichtverteilung oder eine zweite Lichtverteilung. Diese Lichtverteilungen sind in der 3 dargestellt. Dort sind Isoluxlinien 49 für verschiedene Beleuchtungsstärken in Abhängigkeit von einem horizontalen Winkel α_h gegenüber der Hauptlichtabgaberichtung 29 und einem Vertikalwinkel α_v gegenüber der Hauptlichtabgaberichtung 29 dargestellt. Die Winkel α_h, α_v sind jeweils in Grad angegeben. Bereiche der Lichtverteilungen, die bezüglich der Hauptlichtabgaberichtung 29 rechts neben der Hauptlichtabgaberichtung beziehungsweise oberhalb der Hauptlichtabgaberichtung 29 angeordnet sind, weisen positive Werte für die Winkel α_h beziehungsweise α_v auf. Der Nullpunkt der Diagramme (α_h = α_v = 0) entspricht der Hauptlichtabgaberichtung 29.
Eine Isoluxlinie 49 umfasst Punkte in den in der 3 gezeigten Diagrammen, für die die Beleuchtungsstärke gleich ist. Bei den in der 3 gezeigten Lichtverteilungen weisen im mittleren Bereich der Diagramme, das heißt für betragsmäßig kleine Winkel, eine relativ hohe Beleuchtungsstärke auf. Eine im entsprechenden Diagramm weiter innen liegende Isoluxlinie 49 bezieht sich somit auf eine höhere Beleuchtungsstärke als eine weiter außen liegende Isoluxlinie 49.
Die mittels der Beleuchtungseinrichtung 11 erzeugbare erste Lichtverteilung entspricht einer Abblendlichtverteilung 51 mit einer insgesamt eher horizontal verlaufenden Helldunkelgrenze 53 (siehe oberes Diagramm der 3). Dieser Verlauf der Helldunkelgrenze 53 wird dadurch erreicht, dass die Längsebene 19 der Beleuchtungseinrichtung 11 im Wesentlichen horizontal angeordnet ist. Ist die Beleuchtungseinrichtung 11 in einem Kraftfahrzeug eingebaut, dann ist die Längsebene 19 im Wesentlichen parallel zu einer Fahrbahn, auf der sich das Kraftfahrzeug befindet.
Zum Erzeugen der Abblendlichtverteilung 51 werden lediglich die ersten Lichtquellen 13 betrieben. Die Leuchtdioden 33 der ersten Lichtquellen 13 erzeugen Licht, das sie über ihre Lichtaustrittsseite 43 abgeben. Die Reflektoren 37 und die Vorsatzlinsen 39 der primären optischen Systeme 35 wirken derart zusammen, dass das von den Leuchtdioden 33 abgegebene Licht gebündelt wird und vor allem entlang der optischen Achsen 41 der einzelnen Lichtquellen 13 an dem Blendenelement 17 vorbei zur Projektionslinse 21 hin abgestrahlt wird. Ein Brennpunkt P der primären optischen Systeme 35 befindet sich in einem Bereich an der Vorderkante 25 des Blendenelements 17. Abweichend hiervon kann auch vorgesehen werden, dass sich der Brennpunkt P unmittelbar an der Vorderkante 25 befindet. Man erkennt insbesondere anhand der 2, dass die optische Achse 23 der ersten Lichtquellen 13 die Längsebene 19 in einem Abschnitt 55 der Längsebene 19 zwischen der Vorderkante 25 und der Projektionslinse 21 schneidet.
Da sich die Vorderkante 25 des Blendenelements 17 im Strahlengang des von den ersten Lichtquellen 13 abgegebenen Lichts befindet, beeinflusst das Blendenelement 17 das von den ersten Lichtquellen abgegebene Licht, indem es dieses teilweise abschattet. Der Rand dieser Abschattung gibt den Verlauf der Helldunkelgrenze 53 vor, weil zumindest ein Teil der Vorderkante 25 von der Projektionslinse 21 in Hauptlichtabgaberichtung 29 projiziert wird. Hierbei bewirkt die Abstufung 27 des Blendenelements 17, dass die Helldunkelgrenze 53 einen schrägen Bereich 57 aufweist. Weil der bezogen auf die Hauptlichtabgaberichtung 29 linke Randbereich 31 der Vorderkante 25 des Blendenelements 17 ebenfalls bezogen auf die Hauptlichtabgaberichtung 29 gegenüber dem rechten Randbereich 31 bezüglich der Hauptlichtabgaberichtung 29 nach hinten versetzt ist, ergibt sich für die Helldunkelgrenze 53 ein für den europäischen Raum vorgeschriebener Verlauf, bei dem die Helldunkelgrenze 53 an einer Seite – bei Rechtsverkehr an der rechten Seite – etwas angehoben ist. Es kann vorgesehen werden, dass ein Brennpunkt Q der Projektionslinse 21 im Bereich der Vorderkante 25 liegt. Um eine gewünschte Abbildungsschärfe bei der Projektion der Vorderkante 25 einzustellen, kann die Lage des Brennpunkts Q der Projektionslinse 21, insbesondere dessen Abstand zur Vorderkante 25, variiert werden.
Die zweite Lichtverteilung, welche mit der Beleuchtungseinrichtung 11 erzeugt werden kann, entspricht einer Fernlichtverteilung 61, die im unteren Diagramm der 3 dargestellt ist. Zum Erzeugen der Fernlichtverteilung 61 werden die ersten Lichtquellen 13 zusammen mit den zweiten Lichtquellen 15 betrieben. Da in der gezeigten Ausführungsform die zweiten Lichtquellen 15 zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu den ersten Lichtquellen 13 bezüglich der Längsebene 19 angeordnet sind, erzeugen die zweiten Lichtquellen 15 eine zu der Abblendlichtverteilung 51 komplementäre weitere Lichtverteilung (nicht gezeigt). Eine Überlagerung dieser Lichtverteilung mit der Abblendlichtverteilung 51 ergibt die Fernlichtverteilung 61.
Das Blendenelement 17 weist an seiner oberen Oberfläche 63 einen oberen abgeschrägten Abschnitt 65 auf. An einer unteren Oberfläche 67 weist das Blendenelement 17 einen unteren abgeschrägten Abschnitt 69 auf. Beide abgeschrägten Abschnitte 65, 69 sind durch die Vorderkante 25 begrenzt, sodass das Blendenelement 17 im Querschnitt zu seiner Vorderkante 25 hin spitz zuläuft.
Weil das Blendenelement 17 zu seiner Vorderkante hin spitz zuläuft, entsteht höchstens eine sehr kleine Lücke zwischen der Abblendlichtverteilung 51 und der weiteren Lichtverteilung, sodass die Fernlichtverteilung 61 im Bereich der Helldunkelgrenze 53 keine dunkle Linie aufweist.
Der Aufbau und die Anzahl der einzelnen Lichtquellen 13, 15 kann variiert werden. In der ersten Ausführungsform ist das primäre optische System 35 von einer Vorsatzoptik, die den Reflektor 37 und die Vorsatzlinse 39 umfasst, gebildet. Abweichend hiervon kann zumindest für eine Lichtquelle 13, 15 oder für alle Lichtquellen 13, 15 ein primäres optisches System 35 vorgesehen werden, das lediglich den Reflektor 37 oder lediglich die Vorsatzlinse 39 umfasst. Anstelle von zwei ersten Lichtquellen 13 kann auch eine andere Zahl von ersten Lichtquellen 13 vorgesehen werden. Dementsprechend kann auch die Anzahl der zweiten Lichtquellen 15 variiert werden.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform umfasst das primäre optische System 35 einer jeden ersten Lichtquelle 13 den Reflektor 37 und nicht die Vorsatzlinse 39, während das primäre optische System 35 einer jeden zweiten Lichtquelle 15 die Vorsatzlinse 39 aufweist. Hierbei kann bei Bedarf vorgesehen werden, dass jede zweite Lichtquelle 15 zusätzlich den Reflektor 37 aufweist.
Die 4 und 5 zeigen eine Beleuchtungseinrichtung 11 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, bei der sich der Grundaufbau der ersten Lichtquellen 13 deutlich von dem Grundaufbau der ersten Lichtquellen 13 der ersten Ausführungsform unterscheidet. Die zweiten Lichtquellen 15 sind bei der ersten und der zweiten Ausführungsform gleich aufgebaut. Im Folgenden werden daher vor allem die ersten Lichtquellen 13 beschrieben.
Längsachsen 71 der Leuchtdioden 33 der ersten Lichtquellen 13 verlaufen orthogonal zur optischen Achse 23 der Projektionslinse 21. Die beiden Leuchtdioden 33 der ersten Lichtquellen 13 sind derart nebeneinander angeordnet, dass die rückwärtigen Abschnitte 45 der beiden Leuchtdioden 33 gegenüberliegen und die beiden Leuchtdioden 33 der ersten Lichtquellen 13 die gemeinsame Längsachse 71 aufweisen. Die Leuchtdioden 33 können jedoch auch gegeneinander versetzt angeordnet sein, sodass sie keine gemeinsame Längsachse 71 aufweisen. In diesem Fall können die Längsachsen 71 der Leuchtdioden 33 parallel verlaufen.
An den rückwärtigen Abschnitten 45 der Leuchtdioden 33 sind Kühlelemente 47 angeordnet. Auch in der zweiten Ausführungsform geht die Längsebene 19 (in den 4 und 5 nicht eingezeichnet) durch das plattenförmige Blendenelement 17. Die Längsachse 71 der Leuchtdioden 33 der ersten Lichtquellen 13 verläuft parallel zur Längsebene 19.
Beim Betrieb der Beleuchtungseinrichtung 11 gemäß der zweiten Ausführungsform geben die Leuchtdioden 33 der ersten Lichtquellen hauptsächlich entlang ihrer Längsachse 71 Licht ab, welches von den Reflektoren 37 gebündelt und zur Projektionslinse 21 hin umgelenkt wird. Der Brennpunkt P des optischen Systems 35 der ersten Lichtquellen 13, das in diesem Fall lediglich die Reflektoren 37 umfasst, kann im Bereich an der Vorderkante 25 des Blendenelements 17 liegen.
Anstelle der bikonvexen Projektionslinse 21 gemäß der ersten Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung 11 gemäß der zweiten Ausführungsform eine plankonvexe Projektionslinse 21 auf. Jedoch kann auch in dieser Ausführungsform eine bikonvexe Projektionslinse vorgesehen werden. Im Allgemeinen kann die Form der Projektionslinse 21 beliebig an Anforderungen an die Beleuchtungseinrichtung 11 angepasst werden. Anstelle der in den Figuren gezeigten sphärischen Linsen können auch asphärische Linsen, insbesondere Meniskuslinsen, verwendet werden. Die exakte Form der Oberflächen der Projektionslinse 21 kann weitgehend frei gestaltet werden. Beispielsweise kann für zumindest eine der Oberflächen der Projektionslinse 21 eine computerberechnete Freiform vorgesehen werden.
Um eine gewünschte Form der Helldunkelgrenze 53 zu erzielen, kann die Form der Vorderkante 25 des Blendenelements 17 entsprechend festgelegt werden. Beispielsweise kann wie in der 6a gezeigt vorgesehen werden, dass die beiden Randbereiche 31 der Vorderkante 25 konkav geformt sind. In der mit Hilfe eines solchen Blendenelements 17 erzeugten Abblendlichtverteilung 51 (siehe 6b) weist die Helldunkelgrenze 53 insbesondere für negative Horizontalwinkel α_h einen weitgehend exakt horizontalen Verlauf auf. Dahingegen verläuft die in der 3 gezeigte Helldunkelgrenze 53 insbesondere im Bereich der negativen Horizontalwinkel α_h leicht steigend.
Alternativ hierzu kann auch vorgesehen werden, dass die Randbereiche 31 der Vorderkante 25 des Blendenelements 17 wie in 7a gezeigt konvex sind. Bei Verwendung eines solchen Blendenelements 17 ergibt sich die in 7b gezeigte Abblendlichtverteilung 51. Insgesamt bewirkt das Blendenelement 17 mit den konvexen Randbereichen 31, dass an den Randbereichen 31 mehr Licht am Blendenelement 17 vorbei zur Projektionslinse 21 gelangt. Es ergibt sich ein gleichmäßigerer Übergang zwischen der Abblendlichtverteilung 51 und der Fernlichtverteilung 61.
Das Blendenelement 17 kann fest mit den restlichen Teilen der Beleuchtungseinrichtung 11 verbunden werden. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, dass das Blendenelement 17 horizontal und/oder vertikal gegenüber dem Rest der Beleuchtungseinrichtung 11 bewegbar gelagert ist. Ein solches Blendenelement 17 ist in der 8 gezeigt. Das Blendenelement 17 ist mit ersten Verstellmittel 73 gekoppelt. Die ersten Verstellmittel 73 weisen ein als ein erstes Piezoelement 75 ausgebildeten Aktor auf. Ferner ist das Blendenelement 17 mit zweiten Verstellmittel 77 gekoppelt, die einen weiteren Aktor in Form eines zweiten Piezoelements 79 umfassen.
Werden die ersten Verstellmittel 73 angesteuert, dann bewegt das erste Piezoelement 75 das Blendenelement 17 in eine horizontale Richtung, das heißt in einer zur Längsebene 19 parallelen Richtung. Ein horizontaler Bewegungsbereich Δx_h ist geringer als 1 mm. Es kann vorgesehen werden, dass das Blendenelement 17 zur Projektionslinse 21 (in den Figuren nach rechts) hin verschoben ist, wenn lediglich die ersten Lichtquellen 13 betrieben werden, das heißt die Beleuchtungseinrichtung 11 zum Erzeugen der Abblendlichtverteilung 51 eingestellt ist. Soll mit der Beleuchtungseinrichtung 11 die Fernlichtverteilung 61 erzeugt werden, dann werden zusätzlich zu den ersten Lichtquellen 13 die zweiten Lichtquellen 15 betrieben und das Blendenelement 17 mittels der ersten Verstellmittel 73 von der Projektionslinse 21 in horizontaler Richtung (in der Darstellung von 8 nach links) wegbewegt. Ist das Blendenelement 17 in horizontaler Richtung von der Projektionslinse 21 wegbewegt, dann beeinflusst es die von der Beleuchtungseinrichtung 11 erzeugte Lichtverteilung in einem relativ geringen Maße, im Idealfall beeinflusst es die Lichtverteilung überhaupt nicht.
Durch geeignete Ansteuerung der zweiten Verstellmittel 77 kann mittels dessen zweiten Piezoelements 79 das Blendenelement 17 in eine vertikale Richtung, das heißt zumindest im Wesentlichen orthogonal zur Längsebene 19, bewegt werden. Ein vertikaler Bewegungsbereich Δx_v des Blendenelements 17 beträgt etwa 0,5 mm–1 mm. Durch Bewegen des Blendenelements 17 in die vertikale Richtung kann die Lage der Helldunkelgrenze 53 der Abblendlichtverteilung 51 während des Betriebs der Beleuchtungseinrichtung 11 beispielsweise zur Bereitstellung einer adaptiven Leuchtweitenregelung variiert werden.
Man erkennt, dass das in der 8 gezeigte Blendenelement 17 im Gegensatz zu dem in der 2 gezeigten Blendenelement 17 lediglich den unteren abgeschrägten Abschnitt 69 aufweist. Abweichend hiervon kann auch vorgesehen werden, dass das Blendenelement lediglich den oberen abgeschrägten Abschnitt 65 aufweist.
Zum Betreiben der einzelnen Lichtquellen 13, 15 sowie zum Ansteuern der beiden Verstellmittel 73, 77 kann ein geeignetes Steuergerät (nicht gezeigt) vorgesehen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004047301 A1 [0002]

Claims

Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (11) umfassend mindestens eine erste Lichtquelle (13), mindestens eine zweite Lichtquelle (15), wobei die erste Lichtquelle (13) und die zweite Lichtquelle (15) jeweils eine Leuchtdiode (33) aufweisen, eine in einem Strahlengang von von den Lichtquellen (13, 15) erzeugtem Licht angeordnete Projektionslinse (21) zum Projizieren des von den Lichtquellen (13, 15) erzeugten Lichts und ein in den Strahlengang zumindest der ersten Lichtquelle (13) in einer Längsebene (19) der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (11) angeordnetes Blendenelement (17), dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse der Leuchtdiode (33), die durch eine Lichtaustrittsseite (43) der Leuchtdiode (33) und durch einen von der Lichtaustrittsseite (43) abgewandten rückwärtigen Abschnitt (45) der Leuchtdiode (33) verläuft, parallel zur Längsebene (19) angeordnet ist oder derart zu der Längsebene (19) hin geneigt ist, dass der rückwärtige Abschnitt (45) der Leuchtdiode (33) von der Längsebene (19) abgewandt ist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle (13) und/oder die zweite Lichtquelle (15) ein primäres optisches System (35) zum Beeinflussen, vorzugsweise zum Bündeln, von von den Leuchtdioden (33) ausgesandtem Licht aufweist, wobei die Längsachse der Leuchtdioden und eine Längsachse des primären optischen Systems (35) eine optische Achse (41) der Lichtquelle (13, 15) bilden.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (41) der ersten Lichtquelle (13) und/oder der zweiten Lichtquelle (15) derart zum Blendenelement (17) hin geneigt ist, dass die optische Achse (41) die Längsebene (19) an einer der Projektionslinse (21) zugewandten Vorderkante (25) des Blendenelements (17) oder in einem Abschnitt (55) der Längsebene (19) zwischen der Vorderkante (25) und der Projektionslinse (21) schneidet.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brennpunkt (P) des primären optischen Systems (35) der ersten Lichtquelle (13) und/oder der zweiten Lichtquelle (15) sich in einem Bereich an der Vorderkante (25) des Blendenelements befindet.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das primäre optische System (35) der ersten Lichtquelle (13) und/oder der zweiten Lichtquelle (15) als eine Vorsatzoptik mit einem Reflektor (37) und/oder einer Vorsatzlinse (39) ausgebildet ist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle (13) und/oder die zweite Lichtquelle (15) einen Reflektor (37) zum Umlenken und Bündeln des von der Leuchtdiode (33) erzeugten Lichts umfasst und die Leuchtdiode (33) mit ihrer Längsachse (71) zumindest im Wesentlichen orthogonal zu einer optischen Achse (23) der Projektionslinse (21) und zumindest im Wesentlichen parallel zur Längsebene (19) der Beleuchtungseinrichtung (11) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsebene (19) zumindest im Wesentlichen horizontal verläuft und die erste Lichtquelle (13) oberhalb Längsebene (19) derart angeordnet ist, dass durch alleiniges Betreiben der ersten Lichtquelle (13) eine erste Lichtverteilung (51) erzeugbar ist, die eine durch die Form der Vorderkante (25) des Blendenelements (17) vorgegebene Helldunkelgrenze (53) aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkante (25) des Blendenelements (17) eine Abstufung (27) zum Erzeugen einer asymmetrischen Helldunkelgrenze (53) für Abblendlicht aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtquelle (15) unterhalb der Längsebene (19) derart angeordnet ist, dass durch gleichzeitiges Betreiben der ersten Lichtquelle (13) und der zweiten Lichtquelle (15) eine zweite Lichtverteilung (61) erzeugbar ist, die von der Form der Vorderkante (25) des Blendenelements (17) zumindest weitgehend unabhängig ist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtverteilung (61) einer Lichtverteilung für Fernlicht entspricht.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkante (25) des Blendenelements (17) zumindest an Randbereichen (31) konvex geformt ist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkante (25) des Blendenelements (17) zumindest an den Randbereichen (31) konkav geformt ist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (17) reflektierend ausgebildet ist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (17) eine verspiegelte Oberfläche aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenelement (17) insgesamt plattenförmig ist und zumindest an einer Oberfläche (63, 67), vorzugsweise an zwei gegenüberliegenden Oberflächen (63, 67), einen von seiner Vorderkante (25) begrenzten abgeschrägten Abschnitt (65, 69) aufweist, sodass das Blendelement (17) im Querschnitt zu seiner Vorderkante (25) hin spitz zuläuft.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (11) erste Verstellmittel (73) zum Bewegen des Blendenelements (17) in Richtung der Längsebene (19) zur Projektionslinse (21) hin und von der Projektionslinse (21) weg aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (11) zweite Verstellmittel (77) zum Bewegen des Blendenelements (17) in einer zumindest im Wesentlichen orthogonal zur Längsebene (19) verlaufenden Richtung aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Verstellmittel (73) und/oder die zweiten Verstellmittel (77) einen als ein Piezoelement (75, 79) ausgebildeten Aktor umfassen.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (11) als ein Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgebildet ist.
Beleuchtungseinrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (11) mehrere Lichtquellen (13, 15) mit zugeordneten optischen Primärsystemen (35) aufweist, deren Achsen (41) sowohl zur Längsachse (23) als auch zueinander geneigt sind.