DE102009006092A1

DE102009006092A1 - Fahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102009006092A1
Application number: DE102009006092A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Leutiger; Stefan Eberhardt; Heinz Redlich; Michael Aichinger; Günther Dr. Krenn; Josef Plank; Markus Lahner
Original assignee: Zizala Lichtsysteme GmbH; Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: ZKW Group GmbH
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2029-01-27
Also published as: DE102009006092B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer, mit mindestens einem Scheinwerfermodul, wobei das oder jedes Scheinwerfermodul jeweils eine LED-Lichtquelle (11) und eine der LED-Lichtquelle zugeordnete Optik aus einer Primäroptik und einer Sekundäroptik umfasst, wobei das von der LED-Lichtquelle (11) abgestrahlte Licht von der Primäroptik in zumindest einen Lichtbündel gebündelt wird, der anschließend in den Bereich der Sekundäroptik gelangt. Erfindungsgemäß ist die der LED-Lichtquelle (11) zugeordnete Primäroptik veränderbar.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kraftfahrzeuge verfügen über eine Vielzahl von Beleuchtungseinrichtungen, nämlich einerseits über Beleuchtungseinrichtungen, die der Beleuchtung eines Fahrzeuginnenraums bzw. von dem Fahrzeuginnenraum zugeordneten Einrichtungen dienen, und andererseits über Beleuchtungseinrichtungen, die der Beleuchtung einer Umgebung des Kraftfahrzeugs dienen. Zu den Beleuchtungseinrichtungen eines Kraftfahrzeugs, die der Beleuchtung einer Umgebung des Kraftfahrzeugs dienen, zählen insbesondere sogenannte Fahrzeugscheinwerfer, wobei Fahrzeugscheinwerfer der Ausleuchtung einer Fahrbahn des Kraftfahrzeugs dienen.
Zu den Fahrzeugscheinwerfern gehören u. a. Rückfahrscheinwerfer sowie Frontscheinwerfer mit unterschiedlichen Lichtfunktionen wie Abblendlicht, Nebellicht, Fernlicht, Autobahnlicht oder dergleichen.
Aus der Praxis bekannte Fahrzeugscheinwerfer umfassen mindestens ein Scheinwerfermodul, wobei ein Scheinwerfermodul eines Fahrzeugscheinwerfers einen Lichtquellenträger mit mindestens einer Lichtquelle umfasst, und wobei jeder Lichtquelle eine Optik zugeordnet ist. Die Optik formt die Lichtverteilung einer Lichtquelle des jeweiligen Scheinwerfermoduls, um eine für die gewünschte Lichtfunktion des Fahrzeugscheinwerfers benötigte Lichtverteilung bereitzustellen. Bei einer LED-Lichtquelle umfasst dieselbe mindestens eine LED, wobei die oder jede LED jeweils mindestens einen LED-Chip umfasst.
Die einer LED-Lichtquelle zugeordnete Optik kann in eine Primäroptik und eine Sekundäroptik untergliedert sein, wobei die Primäroptik das von der LED-Lichtquelle abgestrahlte Licht vorformt und zumindest zu einem Lichtbündel bündelt, und wobei der oder jeder von der Primäroptik vorgeformte Lichtbündel anschließend in den Bereich der Sekundäroptik gelangt, mithilfe derer der oder jeder Lichtbündel zur Bereitstellung der gewünschten Lichtfunktion weitergeformt und aus dem Fahrzeugscheinwerfer heraus nach außen zur Beleuchtung der Umgebung des Kraftfahrzeugs geleitet wird.
Da zunehmend unterschiedliche Lichtfunktionen mit unterschiedlichen Lichtverteilungen zur Anpassung des Fahrzeugscheinwerfers an die jeweilige Verkehrssituation bzw. Fahrtstreckensituation gewünscht sind, besteht ein zunehmender Bedarf, die mithilfe eines Scheinwerfermoduls eines Fahrzeugscheinwerfers bereitgestellte Lichtverteilung variabel anzupassen. Dies ist mit bislang bekannten Fahrzeugscheinwerfern nur in eingeschränktem Umfang möglich. Es besteht daher Bedarf an einem Fahrzeugscheinwerfer, mit dem dies mit einfachen Mitteln in größerem Umfang realisiert werden kann.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde einen neuartigen Fahrzeugscheinwerfer zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die der LED-Lichtquelle zugeordnete Primäroptik veränderbar.
Beim erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer ist die der LED-Lichtquelle eines Scheinwerfermoduls zugeordnete Primäroptik veränderbar. Hierdurch kann eine mit dem Fahrzeugscheinwerfer bereitstellbare Lichtverteilung angepasst werden, um dieselbe an unterschiedliche Verkehrssituationen und Fahrtstreckensituationen anzupassen.
Vorzugsweise sind der LED-Lichtquelle mehrere sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidende Elemente, deren Relativposition zur LED-Lichtquelle veränderbar ist, zugeordnet, wobei die Primäroptik abhängig von der Relativposition dieser Elemente zur LED-Lichtquelle immer nur eines dieser Elemente umfasst.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wirken die sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidenden Elemente, deren Relativposition zur LED-Lichtquelle veränderbar ist, mit einem ortsfesten, relativ zur LED-Lichtquelle nicht verlagerbaren Element derart zusammen, dass das ortsfeste Element zusammen mit einem der relativ zur LED-Lichtquelle veränderbaren Elemente abhängig von der Relativposition derselben zur LED-Lichtquelle die Primäroptik bildet.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
3 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers im Bereich eines Scheinwerfermoduls 10, wobei das Scheinwerfermodul 10 eine LED-Lichtquelle 11 umfasst, die in der Darstellung der 1 größtenteils verdeckt ist. Die LED-Lichtquelle 11 umfasst mindestens eine LED, wobei die oder jede LED jeweils mindestens einen LED-Chip umfasst. Die LED-Lichtquelle ist auf einem LED-Lichtquellenträger montiert.
Das Scheinwerfermodul 10 der 1 umfasst neben der LED-Lichtquelle 11 eine Primäroptik und eine Sekundäroptik, wobei die Primäroptik das von der LED-Lichtquelle 11 abgestrahlte Licht vorformt und in zumindest einen Lichtbündel bündelt. Der oder jeder von der Primäroptik gebündelte Lichtbündel gelangt anschließend in den Bereich einer Sekundäroptik.
Gemäß 1 sind der LED-Lichtquelle 11 mehrere sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidende Elemente 12, 13, 14, 15 und 16 zugeordnet, die in einem gemeinsamen Träger 17 aufgenommen sind.
Die Relativposition dieser sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidenden Elemente 12 bis 16 zur LED-Lichtquelle 11 ist veränderbar, wobei abhängig von der Relativposition dieser Elemente 12 bis 16 zur LED-Lichtquelle 11 immer nur eines dieser Elemente 12 bis 16 die Primäroptik bildet bzw. Bestandteil der Primäroptik ist, die das von der LED-Lichtquelle 11 abgestrahlte Licht in den oder jeden Lichtbündel bündelt.
Gemäß 1 sind die Elemente 12 bis 16, die sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheiden und die hinsichtlich ihrer Relativlage zur LED-Lichtquelle 11 verlagerbar sind, im Träger 17 aufgenommen, der gemäß 1 kreissegmentförmig ausgebildet ist. Mit diesem kreissegmentförmigen Träger 17 wirkt ein Betätigungselement 18 zusammen, der den in einem Drehpunkt 19 drehbar gelagerten Träger 17 relativ zur LED-Lichtquelle 11 drehen kann, um so die Relativposition der Elemente 12 bis 16 relativ zur LED-Lichtquelle 11 zu verändern.
Der kreissegmentförmige Träger 17 ist vorzugsweise kompakt ausgeführt und weist einen geringen Öffnungswinkel auf bzw. derselbe erstreckt sich nur über einen kleinen Winkelbereich. Der Öffnungswinkel des kreissegmentförmigen Trägers 17 beträgt vorzugsweise maximal 50°, insbesondere maximal 40°. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, in welcher der Öffnungswinkel des kreissegmentförmigen Trägers 17 maximal 30° beträgt.
Je kleiner der Öffnungswinkel des kreissegmentförmigen Trägers 17 ausfällt, desto geringer muss derselbe verdreht werden, um die Relativposition der Elemente 12 bis 16 relativ zur LED-Lichtquelle 11 zu verändern und eine derselben in den Bereich der LED-Lichtquelle 11 zu verlagern. Dies ist von Vorteil, da dann das Betätigungselement 18 nur eine geringe Hubbewegung bzw. Verstellbewegung bereitstellen muss. Ein Motor benötigt dann nur eine geringe Kraft und kann klein unter Minimierung des benötigten Bauraums ausgeführt werden. Ferner ist dann die Verstellbewegung schnell ausführbar.
Wie bereits ausgeführt, bildet dasjenige der Elemente 12 bis 16 die Primäroptik, welches aufgrund seiner Relativposition relativ zur LED-Lichtquelle 11 das von der LED-Lichtquelle 11 abgestrahlte Licht in den oder jeden Lichtbündel bündelt.
Insofern befindet sich immer nur eines dieser Elemente 12 bis 16, die sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheiden und die hinsichtlich ihrer Relativlage zur LED-Lichtquelle 11 veränderbar sind, im Strahlengang des von der LED-Lichtquelle 11 abgestrahlten Lichts.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung wirken die sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidenden Elemente 12 bis 16, deren Relativposition zur LED-Lichtquelle 11 veränderbar ist, mit einem ortsfesten, relativ zur LED-Lichtquelle 11 nicht verlagerbaren und in 1 nicht sichtbaren Element derart zusammen, dass sich das ortsfeste Element stets im Strahlengang des von der LED-Lichtquelle 11 abgestrahlten Lichts befindet und zusammen mit einem der relativ zur LED-Lichtquelle 11 verlagerbaren Elemente 12 bis 16 abhängig von der Relativposition derselben zur LED-Lichtquelle 11 die Primäroptik bildet, nämlich mit dem jenigem der verlagerbaren Elemente 12 bis 16, welche sich zusammen mit dem ortsfesten Element im Strahlengang des von der LED-Lichtquelle 11 abgestrahlten Lichts befindet.
In diesem Fall ist dann das ortsfeste Element, welches vorzugsweise unmittelbar benachbart zur LED-Lichtquelle 11 positioniert ist, aus einem thermisch hoch belastbaren Material, vorzugsweise aus Glas, gefertigt.
Die hinsichtlich ihrer Relativposition zur LED-Lichtquelle veränderbaren Elemente 12 bis 16 sind in diesem Fall dann vorzugsweise aus einem leichteren Werkstoff, vorzugsweise aus einem Kunststoff, gefertigt, da dieselben aufgrund ihres größeren Abstands zu LED-Lichtquelle nicht so hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind, wie das zwischen der LED-Lichtquelle 11 und den Elementen 12 bis 16 positionierte, ortsfeste Element der Primäroptik.
Im Ausführungsbeispiel der 1 sind die sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidende Elemente 12, 13, 14, 15 und 16 durch Abschnitte des kreissegmentförmiges Trägers 17 getrennt. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass die Elemente 12, 13, 14, 15 und 16 unmittelbar aneinandergrenzen und nicht durch Abschnitte des kreissegmentförmigen Trägers 17 getrennt sind. Dabei können sich dann die optischen Eigenschaften der Elemente 12, 13, 14, 15 und 16 unstetig bzw. stufenartig oder steig bzw. stufenlos ändern.
2 und 3 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, nämlich wiederum Ausschnitte aus einem erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer im Bereich eines Scheinwerfermoduls 20 bzw. 21, wobei nachfolgend zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Nachfolgend wird nur auf die Details eingegangen, durch die sich die Ausführungsbeispiele der 2 und 3 vom Ausführungsbeispiel der 1 unterscheiden.
In 2 ist der Träger 17 für die hinsichtlich ihrer Relativposition zur LED-Lichtquelle 11 verlagerbaren Elemente 12 bis 16 als Kreisträger ausgeführt, der mithilfe des Betätigungselements 18 um die Drehachse 19 gedreht und damit verlagert werden kann. Am äußeren Umfang des Kreisträger 17 verfügt derselbe über eine Verzahnung 22, in die das Betätigungselement 18 zum Verdrehen des Trägers 17 eingreift. Da der Verstellweg im Ausführungsbeispiel der 2 größer ist als im Ausführungsbeispiel der 1, müssen einerseits größere Motoren verwendet werden, andererseits sind höhere Verstellgeschwindigkeiten erforderlich.
Das Ausführungsbeispiel der 3 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der 2, wobei sich die Ausführungsbeispiele der 2 und 3 lediglich durch die Ausrichtung der Elemente 12 bis 16, die hinsichtlich ihrer Relativlage zur LED-Lichtquelle 11 verlagerbar sind, unterscheiden. Im Ausführungsbeispiel der 2 erstrecken sich die Elemente 12 bis 16 jeweils in Umfangsrichtung des Kreisträgers 17. Im Ausführungsbeispiel der 3 sind hingegen die Elemente 12 bis 16 in Radialrichtung des Kreisträgers 17 orientiert.
Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, die der LED-Lichtquelle 11 eines Scheinwerfermoduls zugeordnete Primäroptik zu verändern. Die Primäroptik ist dabei derart veränderbar, dass optische Elemente 12 bis 16, die sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheiden, derart relativ zur LED-Lichtquelle 11 verlagert werden können, dass sich immer nur eines dieser Elemente 12 bis 16 im Strahlenweg des von der LED-Lichtquelle 11 abstrahlten Lichts befindet, dass also demnach abhängig von der Relativposition der Elemente 12 bis 16 zur LED-Lichtquelle 11 immer nur eines dieser Elemente 12 bis 16 Bestandteil der Primäroptik ist bzw. dieselbe bildet. Die verlagerbaren Elemente 12 bis 16 können dabei mit einem ortsfesten Element zusammenwirken und die Primäroptik bilden.
Die Elemente 12 bis 16, die hinsichtlich ihrer Relativposition zur LED-Lichtquelle 11 verlagerbar bzw. veränderbar sind, sind dann, wenn sich dieselben im Strahlenweg des von der LED-Lichtquelle abgestrahlten Lichts befinden und demnach die Primäroptik bilden, immer in etwa parallel zu den Kanten des oder jedes LED-Chips der LED-Lichtquelle ausgerichtet.
Wie bereits erwähnt, umfassen die Scheinwerfermodule 10, 20 und 21 der Ausführungsbeispiele gemäß 1 bis 3 neben der Primäroptik weiterhin eine nicht gezeigte Sekundäroptik, die vorzugsweise auf dem in 1 bis 3 gezeigten Rahmen 23, welcher die Primäroptik und die LED-Lichtquelle 11 umschließt, montiert ist. Die Sekundäroptik kann dabei mindestens eine Projektionslinse und/oder mindestens einen Reflektor umfassen.
Dann, wenn ein Fahrzeugscheinwerfer ausschließlich ein Scheinwerfermodul umfasst, ist dieses im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ausgebildet und dient der Bereitstellung aller Lichtfunktionen des Fahrzeugscheinwerfers. Dann hingegen, wenn ein Fahrzeugscheinwerfer mehrere Scheinwerfermodule umfasst, können alle Scheinwerfermodule oder auch nur eine Teilmenge derselben im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ausgeführt sein, wobei dieselben dann typischerweise nur einige Lichtfunktionen bereitstellen.
In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 sind die sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidenden Elemente 12, 13, 14, 15 und 16 jeweils im Sinne einer rotatorischen bzw. drehenden Bewegung gegenüber LED-Lichtquelle 11 verlagerbar. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass die sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidenden Elemente im Sinne einer translatorischen bzw. geradlinigen Bewegung gegenüber der LED-Lichtquelle verlagerbar sind.

10: Scheinwerfermodul
11: LED-Lichtquelle
12: Element
13: Element
14: Element
15: Element
16: Element
17: Träger
18: Betätigungselement
19: Drehpunkt
20: Scheinwerfermodul
21: Scheinwerfermodul
22: Verzahnung
23: Rahmen

Claims

Fahrzeugscheinwerfer, mit mindestens einem Scheinwerfermodul, wobei das oder jedes Scheinwerfermodul jeweils eine LED-Lichtquelle und eine der LED-Lichtquelle zugeordnete Optik aus einer Primäroptik und einer Sekundäroptik umfasst, wobei das von der LED-Lichtquelle abgestrahlte Licht von der Primäroptik in zumindest einen Lichtbündel gebündelt wird, der anschließend in den Bereich der Sekundäroptik gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass die der LED-Lichtquelle (11) zugeordnete Primäroptik veränderbar ist.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der LED-Lichtquelle (11) mehrere sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidende Elemente (12, 13, 14, 15, 16), deren Relativposition zur LED-Lichtquelle (11) veränderbar ist, zugeordnet sind, wobei abhängig von der Relativposition dieser Elemente (12, 13, 14, 15, 16) zur LED-Lichtquelle (11) immer nur eines dieser Elemente (12, 13, 14, 15, 16) die das von der LED-Lichtquelle abgestrahlte Licht in den oder jeden Lichtbündel bündelnde Primäroptik bildet.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidenden Elemente (12, 13, 14, 15, 16), deren Relativposition zur LED-Lichtquelle (11) veränderbar ist, rotatorisch zur LED-Lichtquelle (11) verlagerbar sind.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sich hinsichtlich ihrer Relativposition zur LED-Lichtquelle () veränderbaren Elemente (12, 13, 14, 15, 16) auf einem kreissegmentförmigen Träger (17) positioniert sind, der relativ zur LED-Lichtquelle (11) drehbar ist.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kreissegmentförmige Träger (17) der Elemente (12, 13, 14, 15, 16) einen Öffnungswinkel von maximal 50°, insbesondere von maximal 40°, aufweist.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sich hinsichtlich ihrer Relativposition zur LED-Lichtquelle (11) veränderbaren Elemente (12, 13, 14, 15, 16) auf einem kreisförmigen Träger (17) positioniert sind, welcher relativ zur LED-Lichtquelle (11) drehbar ist.
Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Träger (17) ein Betätigungselement (18) zusammenwirkt, um den Träger (17) zu verdrehen und damit die Relativposition der hinsichtlich ihrer Relativposition zur LED-Lichtquelle (11) verlagerbaren Elemente (12, 13, 14, 15, 16) relativ zur LED-Lichtquelle (11) zu verändern.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidenden Elemente, deren Relativposition zur LED-Lichtquelle veränderbar ist, translatorisch zur LED-Lichtquelle verlagerbar sind.
Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften unterscheidenden Elemente (12, 13, 14, 15, 16), deren Relativposition zur LED-Lichtquelle (11) veränderbar ist, mit einem ortsfesten, relativ zur LED-Lichtquelle (11) nicht verlagerbaren Element derart zusammenwirken, dass das ortsfeste Element zusammen mit einem der relativ zur LED-Lichtquelle (11) veränderbaren Elemente (12, 13, 14, 15, 16) abhängig von der Relativposition derselben zur LED-Lichtquelle (11) die Primäroptik bildet.
Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das ortsfeste Element aus einem Glaswerkstoff gebildet ist, und dass die hinsichtlich ihrer Relativposition zur LED-Lichtquelle (11) veränderbaren Element (12, 13, 14, 15, 16) aus einem Kunststoffwerkstoff gebildet sind.
Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundäroptik mindestens eine Projektionslinse und/oder mindestens einen Reflektor aufweist.