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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für einen
Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs. Das Lichtmodul umfasst mindestens
eine Lichtquelle zum Aussenden von Lichtstrahlen und mindestens eine
Primäroptik zum Bündeln der ausgesandten Lichtstrahlen.
Das Lichtmodul ist zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung
auf einer Fahrbahn vor dem Fahrzeug mit einer im Wesentlichen horizontalen
Hell-Dunkel-Grenze ausgebildet.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene als sogenannte Projektionsmodule
ausgebildete Lichtmodule für Fahrzeugscheinwerfer bekannt,
die durch Umschalten unterschiedliche Lichtverteilungen und – falls
die Lichtverteilungen eine Hell-Dunkel-Grenze aufweisen – Hell-Dunkel-Grenzen
mit unterschiedlichen Verläufen auf die Straße
projizieren können. Die Hell-Dunkel-Grenze verläuft
im Wesentlichen horizontal und weist in den einzelnen Ländern bzw.
Regionen einen gesetzlich vorgeschriebenen, Verlauf auf. So ist
in den USA ein kontinuierlicher horizontaler Verlauf der Hell-Dunkel-Grenze üblich.
In Europa umfasst die Hell-Dunkel-Grenze zwei horizontale Abschnitte,
wobei der auf der eigenen Verkehrsseite angeordnete Abschnitt oberhalb
des anderen Abschnitts verläuft und ein Übergang
zwischen den beiden Abschnitten einen 15°-Anstieg aufweist. In
Japan ist ein ähnlicher Verlauf der Hell-Dunkel-Grenze üblich,
wobei dort der Übergang zwischen den beiden Abschnitten
stufenförmig verläuft. All diese verschiedenen
Hell-Dunkel-Grenzen werden nachfolgend als Hell-Dunkel-Grenzen mit
im Wesentlichem horizontalem Verlauf bezeichnet.
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Das
Projektionsmodul umfasst eine Lichtquelle, bspw. umfassend mindestens
eine Glühlampe, mindestens eine Gasentladungslampe und/oder mindestens
eine Halbleiterlichtquelle (LED). Insbesondere beim Einsatz von
LEDs umfasst die Lichtquelle für die Erzeugung des von
der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Lichts üblicherweise
mehrere LEDs. Die LEDs können auf einem Halbleiterchip
angeordnet, mechanisch befestigt und elektrisch kontaktiert sein.
Das von der Lichtquelle ausgesandte Licht wird von einer Primäroptik
gebündelt. Die Primäroptik kann als mindestens
ein Reflektor oder als mindestens eine Vorsatzoptik ausgebildet
sein, welche die von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen
mittels Totalreflexion bündelt. Eine Sekundäroptik,
bspw. in Form mindestens einer Projektionslinse, projiziert das
Lichtbündel auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug zur Erzeugung
einer vorgegebenen Lichtverteilung (z. B. Fernlicht). Zwischen der
Primäroptik und der Sekundäroptik kann eine Blendenanordnung angeordnet
sein, welche einen Teil des gebündelten Lichts abschattet
und so zur Erzeugung einer Lichtverteilung mit einer Hell-Dunkel-Grenze
(z. B. Nebellicht oder Abblendlicht) dient. Die von der Beleuchtungseinrichtung
erzeugte Lichtverteilung auf der Straße vor dem Fahrzeug
kann durch ein einziges aber auch durch das Zusammenwirken mehrerer Lichtmodule
der gleichen oder verschiedener Beleuchtungseinrichtungen realisiert
werden, wobei die verschiedenen Lichtmodule jedes für sich
die gleichen oder unterschiedliche Lichtverteilungen erzeugen können,
die sich dann zu der vorgegebenen Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung überlagern.
Insbesondere bei LED-Scheinwerfern wird die Gesamtlichtverteilung
im Allgemeinen durch die Überlagerung der einzelnen Lichtverteilungen
mehrerer Lichtmodule des Scheinwerfers gebildet.
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Die
von einem Projektionsmodul erzielbaren unterschiedlichen Lichtfunktionen
bzw. Verläufe der Hell-Dunkel-Grenze können durch
eine motorisch oder elektromagnetisch verstellbare Blendenanordnung
realisiert werden, die im Strahlengang der von der Primäroptik
gebündelten Lichtstrahlen angeordnet sind. Die Blendenanordnung
kann mehrere in der Blendenebene relativ zueinander bewegbare Blendenelemente
umfassen, die derart zusammenwirken, dass die die Hell-Dunkel-Grenze
bildende resultierende Oberkante der Blendenanordnung aus einer Überlagerung
der Oberkanten der einzelnen Blendenelemente gebildet wird. Durch
Bewegen der einzelnen Blendenelemente relativ zueinander kann also der
Verlauf der resultierenden Oberkante der Blendenanordnung und damit
auch der Hell-Dunkel-Grenze variiert werden.
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Die
unterschiedlichen Lichtverteilungen werden also durch eine gezielte
Abschattung von mehr oder weniger des von einer Primäroptik
gebündelten Lichts realisiert. Die im Strahlengang angeordnete Blendenanordnung
bildet in der resultierenden Lichtverteilung auf der Fahrbahn einen
im wesentlichen dunklen Bereich oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze.
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Bei
Lichtverteilungen von Scheinwerfern mit horizontaler Hell-Dunkel-Grenze
muss auch in den Bereich der Lichtverteilung oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze
eine – wenn auch geringe – Menge an Licht gelangen,
um bei schlechter Sicht bspw. Verkehrsschilder am Straßenrand
besser erkennen zu können. In dem Bereich oberhalb der
Hell-Dunkel-Grenze sind gemäß den gesetzlichen
Regelungen (z. B. ECE-Regelung in Europa) auf einem in einer vorgegebenen
Entfernung (z. B. 75 m) von dem Scheinwerfer angeordneten Messschirm
sogar bestimmte Messpunkte (z. B. B50L) definiert, an denen vorgegebene
Mindest- oder Maximalwerte der Beleuchtungsstärke vorliegen
müssen bzw. nicht über- oder unterschritten werden
dürfen.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten bekannt,
bei Scheinwerfern, die eine abgeblendete Lichtverteilung mit einer
im Wesentlichen horizontalen Hell-Dunkel-Grenze erzeugen, an definierten
Stellen oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze gezielt eine bestimmt Lichtmenge
abzubilden bzw. dort die Beleuchtungsstärke zu erhöhen. Aus
der
DE 199 47 876
A1 ist ein Scheinwerfer mit einem nach dem Reflexionsprinzip
arbeitenden Lichtmodul bekannt, bei dem während der Erzeugung
einer abgeblendeten Lichtverteilung mit einer horizontalen Hell-Dunkel-Grenze
durch ein speziell ausgebildetes Reflexionselement ein Teil-Lichtbündel
gezielt in einen Teilbereich der Lichtverteilung oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze
gelenkt wird, um den Teilbereich oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze
gezielt auszuleuchten. Das in dieser Druckschrift beschriebene Vorgehen
zur gezielten Ausleuchtung eines Teilbereichs der Lichtverteilung
oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze kann jedoch für nach dem
Projektionssystem realisierte Lichtmodule nicht bzw. nur mit sehr
großem Aufwand angewendet werden. Zudem ist die Ausgestaltung
und Verwendung eines zusätzlichen Reflexionselements sehr
aufwendig und teuer.
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Ausgehend
von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer
dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass die Beleuchtungsstärke
in einem Teilbereich einer abgeblendeten Lichtverteilung des Scheinwerfers
oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze durch eine einfache und damit preisgünstige
Maßnahme gezielt erhöht werden kann.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Lichtmodul
der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Lichtmodul als
ein Projektionsmodul ausgebildet ist und eine Blendenanordnung im Strahlengang
der von der Primäroptik gebündelten Lichtstrahlen
und mindestens eine Sekundäroptik zum Abbilden der an der
Blendenanordnung vorbei gelangten Lichtstrahlen auf die Fahrbahn
vor dem Kraftfahrzeug zur Erzeugung der abgeblendeten Lichtverteilung
aufweist, und dass in der Blendenanordnung mindestens eine Öffnung
und/oder Aussparung ausgebildet ist, der ein optisch wirksames Element
zugeordnet ist, das während der Erzeugung der abgeblendeten
Lichtverteilung zumindest einen Teil der durch die Öffnung
bzw. Aussparung hindurchtretenden Lichtstrahlen ablenkt oder abschwächt.
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Das
erfindungsgemäße Lichtmodul ist als ein Projektionsmodul
ausgebildet. Es ist zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung
mit einer im Wesentlichen horizontalen Hell-Dunkel-Grenze, z. B.
eines Abblendlichts, eines Landstraßenlichts, eines Autobahnlichts,
eines Kurvenlichts oder eines Nebellichts, ausgebildet. Im Gegensatz
zu herkömmlichen Projektionsmodulen mit vollständig
lichtundurchlässigen Blenden, hat die Blendenanordnung
des erfindungsgemäßen Lichtmoduls mindestens eine
Aussparung am Rand und/oder eine Öffnung im Inneren der
Blendenanordnung, durch die ein Teil des von der Lichtquelle ausgesandten,
von der Primäroptik gebündelten und auf die Blendenanordnung
treffenden für das menschliche Auge sichtbaren Lichts hindurchtreten
kann. Der Aussparung bzw. Öffnung der Blendenanordnung
ist ein optisch wirksames Element zugeordnet, so dass das hindurchtretende
Licht gezielt zur Variation und Verbesserung der Lichtverteilung
genutzt werden kann. Insbesondere lenkt das optisch wirksame Element
das durch die Aussparung bzw. Öffnung hindurchgetretene
Licht gezielt in einen Teilbereich der Lichtverteilung um, wo eine
größere Beleuchtungsstärke und/oder eine
Streuung des dorthin gelangten Lichts gewünscht wird. Auf
diese Weise ist es beispielsweise möglich, einen fließender Übergang
vom abgeschatteten Bereich zum ausgeleuchteten Bereich der Lichtverteilung,
das heißt eine fließende Hell-Dunkel-Grenze zu
realisieren, die vom Fahrer des Fahrzeugs als besonders angenehm empfunden
wird.
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Das
erfindungsgemäße Lichtmodul weist mindestens eine
beliebig ausgebildete Lichtquelle auf. Insbesondere umfasst die
Lichtquelle eine Glühlampe, eine Gasentladungslampe oder
eine LED. Die mindestens eine bündelnde Primäroptik
kann einen Reflektor oder eine Vorsatzoptik mit totalreflektierenden
Eigenschaften umfassen. Die Sekundäroptik kann eine oder
mehrere Projektionslinsen aufweisen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Idee zu Grunde, den durch die Blendenanordnung
abgeschatteten Bereich der Lichtverteilung dadurch aufzuhellen,
dass die Blendenanordnung für einen Teil der abgeschirmten
Lichtstrahlen durch die Ausbildung der Öffnungen bzw. Aussparungen
in der Blendenanordnung gezielt durchlässig gemacht wird.
Das zugeordnete optisch wirksame Element dämpft dabei die
Helligkeit der hindurchtretenden Lichtstrahlen, damit der Bereich
oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze nicht zu hell ausgeleuchtet wird
und es dadurch nicht zu einer Blendung entgegenkommender bzw. vorausfahrender
Verkehrsteilnehmer kommt. Damit kann auf einfache und damit kostengünstige
Weise die Minimalausleuchtung des abgeschatteten Bereichs der Lichtverteilung
realisiert werden. Für einen Betrachter des Scheinwerfers
von außen ist die erfindungsgemäße Lösung
nicht sichtbar. Somit wird durch die Erfindung auch das Design neuer
Scheinwerfer nicht beeinträchtigt.
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Für
die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden
Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die Merkmale sowohl in
Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für
die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils
explizit hingewiesen wird. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich
in den Unteransprüchen.
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Vorteilhaft
ist dabei, wenn das optisch wirksame Element im Bereich der Öffnung
bzw. Aussparung auf die Blendenanordnung auftreffende Lichtstrahlen
derart ablenkt, dass die abgelenkten Lichtstrahlen nach dem Durchtritt
durch die Sekundäroptik einen vorgegebenen Teilbereich
der Lichtverteilung oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze ausleuchten.
Damit wird eine dosierte Ausleuchtung oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze
beim Abblendlicht zur Erlangung ausreichend großer Overhead-Werte
erreicht, so wie sie bspw. in der einschlägigen ECE- oder
SAE-Regelungen für Kraftfahrzeugscheinwerfer (z. B. der ECE R123)
gefordert sind.
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Das
optisch wirksame Element kann als eine sphärische oder
asphärische Linse ausgebildet sein. Die Linse sollte eine
Ablenkung und/oder eine Streuung der hindurchtretenden Lichtstrahlen
bewirken. Eine Streuung kann entweder durch eine Zerstreuungslinse
oder durch eine Sammellinse (dann aber erst nach dem Brennpunkt
der Linse) erzielt werden. Denkbar ist bspw. eine bi-konvexe, plan-konvexe, konkav-konvexe,
bi-konkave, plan-konkave oder konvex-konkave Ausgestaltung oder
eine Meniskusform der Linse. Die Eintritts- und/oder die Austrittsfläche
der Linse kann zumindest bereichsweise mit streuenden Elementen
versehen sein. Falls die Beleuchtungseinrichtung über eine
Sekundäroptik verfügt, wird der streuende und/oder
ablenkende Effekt vorzugsweise im Zusammenspiel zwischen dem optisch
wirksamen Element und der Sekundäroptik erzielt.
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Es
ist vorteilhaft, wenn das optisch wirksame Element als eine Streuoptik,
insbesondere eine Linse, ausgebildet ist. Die Streuoptik verhindert,
dass die Lichtstrahlen, die die Öffnungen bzw. Aussparungen
der Blendenanordnung passieren, unerwünschte punktuelle
Teilbereiche oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze ausleuchten. Durch
die Streuung des durch die Öffnungen bzw. Aussparungen
hindurchtretenden Lichtstrahlen wird die Homogenität der
resultierenden Lichtverteilung verbessert. Punktuelle Teilbereiche
der Lichtverteilung mit besonders hoher oder besonders geringer
Helligkeit könnten bei dem Fahrer des Kraftfahrzeugs zu
Irritationen führen. Punktuelle Teilbereiche der Lichtverteilung
mit besonders hoher Helligkeit könnten bei Fahrern entgegenkommender
oder vorausfahrender Fahrzeuge subjektiv eine besonders starke Blendung
hervorrufen. Durch das Streuen des Lichts können punktuelle Beleuchtungsstärkespitzen
im abgeschatteten Bereich oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze abgeflacht werden,
so dass die gesetzlichen Forderungen erfüllt werden.
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Durch
die mindestens eine Streuoptik kann ein fließender Übergang
vom abgeschatteten Bereich zum ausgeleuchteten Bereich der Lichtverteilung
(fließende Hell-Dunkel-Grenze) realisiert werden, was vom
Fahrer des Fahrzeugs subjektiv als angenehm empfunden wird.
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Alternativ
kann das optisch wirksame Element die im Bereich der Öffnung
bzw. Aussparung auf die Blendenanordnung auftreffenden und oberhalb
der Hell-Dunkel-Grenze abgebildeten Lichtstrahlen einfach abschwächen.
Dazu könnte das optisch wirksame Element bspw. semitransparent
ausgebildet sein, so dass nur ein Teil der auftreffenden Lichtstrahlen
durch das optisch wirksame Element hindurchtreten kann. Dies ist
durch ein nachträgliches Bedampfen, Lackieren, Aufrauen
oder teilweises Schwärzen eines ursprünglich lichtdurchlässigen optisch
wirksamen Elements möglich. Auch dadurch kann ohne große
Kosten die geforderte Minimalausleuchtung des abgeschatteten Bereichs
oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze erreicht werden. Entscheidend ist
bei dieser Ausführungsform, dass die Blendenanordnung an
sich lichtundurchlässig ausgebildet ist und nur in ganz
wenigen Teilbereichen zumindest teilweise lichtdurchlässig
ausgebildet ist. Der Anteil der vollkommen und/oder teilweise lichtdurchlässigen
Fläche liegt bezogen auf die Gesamtfläche der Blendenanordnung
vorzugsweise bei unter 10%.
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Möglich
ist auch, wenn die Blendenanordnung mindestens eine Öffnung
oder Aussparung aufweist, die mindestens einen in Lichtaustrittsrichtung konisch
zulaufenden Lichtkanal bildet, der auf die Blendenanordnung auftreffende
Lichtstrahlen aus bestimmten Winkelbereichen selektiert. Dabei ist
der Lichtkanal bevorzugt derart ausgestaltet, dass er nur solche
Lichtstrahlen hindurchtreten lässt, die in einem bestimmten
vorgegebenen Winkel auf die Blendenanordnung treffen. Lichtstrahlen,
die aus anderen als den vorgegebenen Winkeln auf die Blendenanordnung
treffen, werden aufgrund der Konusform der Öffnung wieder
aus dieser herausreflektiert oder von der Innenwand der Öffnung
absorbiert. Die Innenwände des Lichtkanals können
dabei reflektierend wirken. Durch die konische Ausführungsform und/oder
die reflektierenden Innenwände wird ein Anteil des auf
die Blendenanordnung auftreffenden Lichts vorgeformt und anschließend
durch das optisch wirksame Element beliebig zu einem Teilbereich der
Lichtverteilung oberhalb und/oder auf der Hell-Dunkel-Grenze abgelenkt,
gestreut oder gedämpft.
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Das
optisch wirksame Element kann integraler Bestandteil der Blendenanordnung
sein. Das bedeutet einen niedrigen Fertigungs- und Montageaufwand.
Die einteilige Ausführung von Blende und optisch wirksamem
Element kann bspw. durch eine Zwei-Komponenten-Methode (2K-Methode)
hergestellt werden. Das optisch wirksame Element kann natürlich
auch als ein separates Bauteil ausgebildet sein, das in Lichtaustrittsrichtung
hinter oder vor der Blendenanordnung oder sogar in der Aussparung bzw.
der Öffnung positioniert und auf beliebige Weise (z. B.
Kleben, Clipsen, Schweißen, Schrauben, etc.) an der Blendenanordnung
befestigt ist.
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Durch
die mehrteilige Ausführung von Blendenanordnung und optisch
wirksamem Element wird die Flexibilität der gesamten Blendenanordnung
erhöht, da im Bedarfsfall das optisch wirksame Element,
bspw. im Rahmen eines modularen Aufbaus, durch ein entsprechendes
Element mit anderen optischen Eigenschaften ausgetauscht werden
kann. Auf diese Weise ist es schnell und einfach möglich,
die durch eine Beleuchtungseinrichtung erzielte Lichtverteilung
an die verschiedenen gesetzlichen Anforderungen anzupassen. Ein
für den ECE-Raum ausgebildeter Scheinwerfer kann so an
die SAE-Regelungen angepasst werden, indem einfach das im ECE-Raum
eingesetzte Optikelement durch ein anderes Optikelement ersetzt
wird, welches das durch die Öffnungen bzw. Aussparungen
in der Blendenanordnung hindurchtretende Licht derart streut bzw.
ablenkt, dass die resultierende Lichtverteilung die einschlägigen
SAE-Regelungen, insbesondere hinsichtlich der zulässigen
maximalen Beleuchtungsstärkewerte oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze,
erfüllt.
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Vorteilhafterweise
ist die Blendenanordnung aus einem Kunststoffmaterial gefertigt.
Kunststoff kann bevorzugt verwendet werden, wenn als Lichtquelle
LEDs eingesetzt werden, da das LED-Licht wesentlich kälter
ist (also einen geringeren IR-Anteil aufweist) als das Licht von
Glühlampen oder Gasentladungslampen. Zudem bietet Kunststoff
hinsichtlich einer einfachen und preiswerten Herstellung einen Vorteil.
Außerdem ist Kunststoff vom Gewicht her leichter als bspw.
Metall, so dass beim Umschalten der Lichtverteilung des Lichtmoduls
durch Bewegen der Blende weniger Masse bewegt werden muss und das
Lichtmodul insgesamt leichter ist als bisherige Lichtmodule. Die
Blendenanordnung könnte bspw. mit einem kostengünstigen
Spritzgussverfahren hergestellt werden. Wenn die Blendenanordnung
aus Kunststoff gefertigt wird, bietet es sich an, auch das optisch
wirksame Element aus Kunststoff (statt Glas oder einem anderen geeigneten
Material) herzustellen. Dies gilt insbesondere dann, wenn das optisch wirksame
Element integraler Bestandteil der Blendenanordnung ist und gleichzeitig
mit dieser hergestellt wird. Natürlich kann das optisch
wirksame Element auch aus Glas oder einem anderen geeigneten Material
hergestellt sein.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Nachfolgend
wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
beispielhaft erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Lichtmoduls in einem Gehäuse im Vertikalschnitt;
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2 eine
perspektivische Darstellung des Lichtmoduls aus 1;
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3a einen
Querschnitt durch die Blendenanordnung des erfindungsgemäßen
Lichtmoduls gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
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3b einen
Querschnitt durch die Blendenanordnung des erfindungsgemäßen
Lichtmoduls gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform; und
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4 eine
mit dem erfindungsgemäßen Lichtmodul erzielbare
Lichtverteilung.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
Erfindung betrifft ein Lichtmodul für einen Scheinwerfer
eines Kraftfahrzeugs, das als Projektionsmodul ausgebildet ist.
Mittels eines solchen Projektionsmoduls kann zumindest eine Abblendlicht-Lichtverteilung
mit einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Hell-Dunkel-Grenze
erzeugt werden. Zusätzlich kann das Lichtmodul weitere Lichtverteilungen,
bspw. eine Fernlicht-Lichtverteilung, erzeugen.
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Zum
Umschalten zwischen Abblendlicht und Fernlicht wird die Abblendlichtfunktion
in der Regel unter anderem durch eine verstellbare Blendenanordnung
realisiert, die in einer Blendenebene des Projektionsmoduls angeordnet
ist. Dabei schattet die Blendenanordnung bei der Realisierung von
Abblendlicht teilweise ausgesandtes Licht einer Lichtquelle im Projektionsmodul
ab. Eine zum Zentrum des Projektionsmoduls zeigende Kante der Blendenanordnung
bildet dabei eine im Wesentlichen horizontale Hell-Dunkel-Grenze
auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug, um entgegenkommende Fahrzeuge nicht
zu blenden. Der genaue Verlauf der Hell-Dunkel-Grenze ist in den
einzelnen Ländern unterschiedlich geregelt und weist unterschiedliche
Ausgestaltungen, insbesondere beim Ausleuchten eines Fahrbahnrandes
auf.
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1 zeigt
einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung. Der Scheinwerfer ist in
seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der
Scheinwerfer 1 umfasst ein Gehäuse 12,
das in Lichtaustrittsrichtung 14 eine Lichtaustrittsöffnung
aufweist, die durch eine lichtdurchlässige Abdeckscheibe 16 verschlossen
ist. Die Abdeckscheibe 16 kann mit optisch wirksamen Elementen
(z. B. Prismen, Zylinderlinsen, etc.) oder ohne solche als eine
sogenannte Klarglasscheibe ausgebildet sein. Im Inneren des Gehäuses 12 ist
ein Projektionsmodul 10 zur Erzeugung von Abblendlicht
und Fernlicht angeordnet. Selbstverständlich können
in dem Gehäuse noch weitere Lichtmodule zur Erzeugung anderer
Lichtfunktionen, wie z. B. Nebellicht, statisches Kurvenlicht, Positionslicht,
Tagfahrlicht oder Blinklicht angeordnet sein.
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Das
Lichtmodul 10 ist als ein Projektionsmodul ausgebildet
und umfasst mindestens eine Lichtquelle 18, wobei in dem
Ausführungsbeispiel aus 1 beispielhaft
lediglich eine als Halbleiterlichtquelle (LED) ausgebildete Lichtquelle 18 dargestellt ist.
Die LED 18 ist auf einer Platine 19 (sog. Chip)
angeordnet, darauf mechanisch befestigt und elektrisch kontaktiert.
Selbstverständlich kann das Lichtmodul 10 auch
mehrere zu einem LED-Array zusammengefasste LEDs als Lichtquelle
aufweisen. Das von der Lichtquelle 18 ausgesandte Licht
wird mittels einer Primäroptik 20 gebündelt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Primäroptik 20 als
eine Vorsatzoptik mit totalreflektierenden Eigenschaften ausgebildet.
Selbstverständlich kann die Primäroptik 20 auch
als ein Reflektor, bspw. als Ellipsoid-Reflektor, ausgebildet sein,
insbesondere dann, wenn als Lichtquellen eine Glühlampe
oder eine Gasentladungslampe verwendet wird. Bei einer Anordnung
von mehreren LEDs 18 kann jede LED 18 eine eigene Vorsatzoptik 20 aufweisen,
es können aber auch mehrere LEDs 18 einer gemeinsamen
Vorsatzoptik 20 zugeordnet sein.
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Eine
optische Achse des Lichtmoduls 10 ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet.
In Lichtaustrittsrichtung 14 weist das Projektionsmodul 10 nach der
Primäroptik 20 eine im Wesentlichen flächig
und eben ausgestaltete Blendenanordnung 22 auf. Die Blendenanordnung 22 ist
vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und ist einstückig
ausgebildet. Sie kann allerdings auch zur Erweiterung ihrer Funktionalität
aus mehreren im Wesentlichen in der Blendenebene angeordneten Blendenelementen
bestehen, die relativ zueinander bewegbar sind. Die Blendenelemente
wirken derart zusammen, dass eine die Hell-Dunkel-Grenze bildende
resultierende Oberkante 24 der Blendenanordnung 22 aus
einer Überlagerung der Oberkanten der einzelnen Blendenelemente gebildet
wird. Durch Bewegen der einzelnen Blendenelemente relativ zueinander
kann also der Verlauf der resultierenden Oberkante 24 der
Blendenanordnung 22 und damit auch der Hell-Dunkel-Grenze
der resultierenden Lichtverteilung variiert werden.
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Zum
Umschalten zwischen Abblendlicht und Fernlicht kann die Blendenanordnung 22 elektromotorisch
oder elektromagnetisch in den Strahlengang der von der Lichtquelle 18 ausgesandten
und von der Primäroptik gebündelten Lichtstrahlen
hinein (für Abblendlicht; vgl. die Stellung in den 1 und 2) bzw.
aus diesem wieder heraus (für Fernlicht) bewegt werden.
In der Stellung der Blendenanordnung 22 für Abblendlicht
wird die Oberkante 24 der Blendenvorrichtung 22 als
Hell-Dunkel-Grenze der resultierenden Lichtverteilung des Scheinwerfers
auf einer Fahrbahn vor dem Fahrzeug abgebildet.
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Bei
herkömmlichen Projektionsmodulen ist die Blendenanordnung 22 üblicherweise
vollständig lichtundurchlässig ausgebildet. In
den Bereich der Lichtverteilung oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze
gelangt deshalb bis auf geringe Anteile an Streulicht praktisch
kein Licht. Mit der vorliegenden Erfindung kann nun gezielt eine
gewünschte Lichtmenge an eine oder mehrere gewünschte
Teilbereiche der Lichtverteilung oberhalb oder auf der Hell-Dunkel-Grenze
gerichtet werden.
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Dazu
weist die Blendenanordnung 22 eine Öffnung 26 auf,
der ein optisch wirksames Element 28 zugeordnet ist. In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses als eine
die Öffnung 26 abdeckende plan-konvexe Linse 28 ausgebildet.
Selbstverständlich kann das optisch wirksame Element 28 auch
als eine plan-konkave oder als eine anders ausgestaltete Linse ausgebildet
sein. Es ist außerdem denkbar, dass das Optikelement 28 nur
einen Teil der Öffnung 26 oder mehrere Öffnungen
abdeckt. Die Linse 28 hat vorzugsweise Licht streuende
Eigenschaften und ist aus Kunststoff oder Glas hergestellt. Dabei
kann die Linse 28 integraler Bestandteil der Blendenanordnung 22 sein.
Sie kann aber auch – wie in 1 und 2 dargestellt – als
ein separates Bauteil ausgebildet sein, das an der Blende 22 befestigt
ist. Zum Streuen des durch die Öffnung 26 hindurchgetretenen
Lichts kann anstatt der Streulinse 28 auch ein zunächst
lichtdurchlässiges optisch wirksames Element verwendet
werden, das nachträglich bedampft, lackiert, aufgeraut
oder teilweise geschwärzt wird, um eine lichtstreuende
Eigenschaft des Optikelements 28 zu erzielen.
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Statt
der oder zusätzlich zu der auf der Fläche der
Blendenanordnung 22 ausgebildeten Öffnung 26 kann
auch mindestens eine am Rand der Blendenanordnung 22 ausgebildete
Aussparung vorgesehen sein. Statt der einen Öffnung 26 können auch
mehrere Öffnungen 26 bzw. Aussparungen in der
Blendenanordnung 22 ausgebildet sein.
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Die Öffnung 26 kann
in einer in 3a dargestellten Ausbildungsform
einen Lichtkanal in der Blendenanordnung 22 bilden, der
sich in Lichtaustrittsrichtung 14 verjüngt, also
konisch zuläuft. Das führt dazu, dass genau in
Lichtaustrittsrichtung 14 in die Öffnung 26 treffende
Lichtstrahlen, wie bspw. der Lichtstrahl 40, ohne die Innenwand 42 der Öffnung 26 zu
berühren durch die Öffnung 26 hindurchgelassen
wird. Ein in einem relativ kleinen Winkel α1 relativ zur
optischen Achse 44 (in der Figur ist eine zur optischen
Achse 44 parallele Achse 44' eingezeichnet) des
Lichtmoduls 10 in die Öffnung 26 treffender
Lichtstrahl, wie bspw. der Lichtstrahl 46, mit einer Reflexion
an der Stelle 42' der Innenwand 42 der Öffnung 26 durch
diese hindurchgelassen wird. In einem größeren
Einfallswinkel α2 in die Öffnung 26 treffende Lichtstrahlen,
wie bspw. der Lichtstrahl 48, werden nach mindestens zwei
Reflexion an den Stelle 42'' und 42''' der Innenwand 42 der Öffnung 26 wieder aus
dieser hinausreflektiert. Das einfallswinkelselektive Verhalten
der Öffnung 26 erfordert eine zumindest teilweise
reflektierende Innenwand 42 der Öffnung 26.
Alternativ kann die Innenwand 42 auch Licht absorbierend
ausgebildet sein, so dass Lichtstrahlen nur ohne Berühren
der Innenwand 42 durch die Öffnung 26 hindurchgelangen
können.
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Eine
weitere mögliche Ausgestaltung der Öffnung 26 in
der Blendenanordnung 22 ist in 3b dargestellt.
Auch in dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel kann sich
durch die entsprechende Ausgestaltung der Innenwandung 42 der Öffnung 26 das oben
beschriebene einfallswinkelselektives Verhalten ergeben.
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In
Lichtaustrittsrichtung 14 nach der Blendenanordnung 22 umfasst
das Projektionsmodul 10 eine Sekundäroptik 30,
die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 und 2 als
eine Projektionslinse ausgebildet ist. Eine oder beide Oberflächen
der Linse 30 kann aus lichttechnischen Gründen
mit regelmäßigen oder unregelmäßigen
Strukturen, einschließlich sog. Mikrostrukturen, versehen sein.
Die Linse 30 ist bevorzugt als eine plan-konvexe Linse
ausgebildet, wobei die konvexe Seite bevorzugt asphärisch
ausgeführt ist. Bei entsprechender Bauweise kann auch eine
Meniskuslinse vorteilhaft sein. Die Projektionslinse 30 ist
bevorzugt so angeordnet, dass ihr Brennpunkt in der Blendenebene
der Blendenanordnung 22 angeordnet ist. Sie dient zum Abbilden
des Strahlenbündels der Lichtquelle 18 auf der
Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug. Im Falle von Abblendlicht wird dabei
ein ausgeleuchteter und ein abgeschatteter Bereich auf der Fahrbahn
abgebildet, den Übergang beider Bereiche bildet die Hell-Dunkel-Grenze.
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Eine
mit dem erfindungsgemäßen Lichtmodul 10 erzielbare
Abblendlicht-Lichtverteilung ist beispielhaft in 4 anhand
eines vor dem Scheinwerfer 1 angeordneten Messschirm dargestellt.
Der Messschirm umfasst eine horizontale Achse HH sowie eine vertikale
Achse VV, die sich im Punkt HV schneiden. Auf dem Messschirm ist
des weiteren eine Fahrbahn vor dem Fahrzeug symbolisiert, wobei die
eigene Fahrbahn mit dem Bezugszeichen 50, eine Gegenfahrbahn
mit dem Bezugszeichen 52 und eine Mittellinie zwischen
den beiden Fahrbahnen 50 und 52 mit 54 bezeichnet
ist. Die Fahrbahn verschwindet im Punkt HV im Horizont. Die beispielhaft dargestellte
Abblendlicht-Lichtverteilung weist eine im Wesentlichen horizontale
sogenannte asymmetrische Hell-Dunkel-Grenze 56 gemäß den
in Europa geltenden ECE-Regelungen auf. Die Hell-Dunkel-Grenze 56 umfasst
einen horizontalen Abschnitt 56' auf der Gegenfahrbahn 52 auf,
der etwa bei der vertikalen Achse VV in einen ansteigenden Abschnitt 56'' übergeht.
Der Anstieg des Abschnitts 56'' beträgt etwa 15°.
Es wäre auch denkbar, dass die Hell-Dunkel-Grenze 56 ausschließlich
einen im wesentlichen horizontal verlaufenden Abschnitt umfasst,
wie dies bspw. in den USA gefordert ist. Des weiteren wäre
es denkbar, dass die Hell-Dunkel-Grenze 56 zwei horizontale
Abschnitt unterschiedlicher Höhe aufweist, wobei der Abschnitt
auf der eigenen Verkehrsseite höher ist als der Abschnitt
auf der Gegenverkehrsseite und wobei beide Abschnitte über
eine Stufe miteinander in Verbindung stehen, wie dies bspw. in Japan gefordert
ist. Der Bereich 58 oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze 56 wird
als abgeschatteter Blendungsbereich und der Bereich 60 darunter
als Beleuchtungsbereich bezeichnet.
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In 4 sind
mehrere Messpunkte gemäß ECE R123 eingezeichnet,
an denen die Overheadwerte der Lichtverteilung vorgegebene Maximalwerten
nicht überschreiten dürfen bzw. vorgegebene Mindestwerte
erreichen müssen. Es sind dies bspw. die Punkte S100LL,
S100, S100RR und BR. Mit Hilfe der in der vorgeschlagenen Weise
ausgebildeten Blendenanordnung 22 des erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 kann
auf die Blendenanordnung 22 treffendes Licht durch die Öffnung 26 und über
das optisch wirksame Element 28 in einen beliebigen Teilbereich
oberhalb oder auf der Hell-Dunkel-Grenze 56 umgelenkt werden.
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In 4 ist
ein erster Teilbereich 62 eingezeichnet, der eine bessere
Ausleuchtung des eigenen (hier des rechten) Fahrbahnrands, insbesondere eine
bessere Ausleuchtung von Verkehrszeichen, bewirkt, wenn er durch
die Öffnung 26 und über das optisch wirksame
Element 28 mit zusätzlichen Licht beaufschlagt
wird. In dem Bereich 62 liegt auch der Messpunkt BR. Alternativ
oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass das optisch wirksame
Element 28 durch die Öffnung 26 hindurch
gelangtes Licht in einen Bereich 64 auf der Hell-Dunkel-Grenze 56 ablenkt.
Das Optikelement 28 streut das hindurchtretende Licht und
lenkt dieses unter Umständen auch ab. Das durch das Optikelement 28 hindurchgetretene
Licht wird dann durch die Projektionslinse 30 in den Bereich 64 projiziert,
wo es als gestreutes Licht in Erscheinung tritt. Auf diese Weise
kann zumindest bereichsweise, im dargestellten Ausführungsbeispiel im
Bereich der Fahrbahn 50, 52, eine unscharfe, weiche
oder auch fließende Hell-Dunkel-Grenze 56 realisiert
werden. Die fließende Hell-Dunkel-Grenze im Bereich 64 ist
in 4 durch mehrere zur ursprünglichen Hell-Dunkel-Grenze 56 parallele
Linien repräsentiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ECE R123 [0014]
- - ECE R123 [0042]