DE102009022848A1 - Headlight arrangement for use in headlight system of motor vehicle, has secondary optics formed as scatter lens that is arranged between primary optics and focus and/or focal plane of bundled radiation - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheinwerferanordnung für ein Kraftfahrzeug, welche mindestens zwei unabhängig voneinander schaltbare Lichtquellen zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise in Form von für das menschliche Auge sichtbarem Licht, und mindestens eine Primäroptik zum Bündeln der von den Lichtquellen ausgesandten Strahlung umfasst. Außerdem umfasst die Erfindung ein Scheinwerfersystem für ein Kraftfahrzeug, das zwei an einer Vorderseite des Kraftfahrzeug zueinander beabstandete, erfindungsgemäße Scheinwerferanordnungen umfasst.The The present invention relates to a headlamp assembly for a motor vehicle, which at least two independently switchable Light sources for emitting electromagnetic radiation, preferably in the form of visible light to the human eye, and at least one primary optics for bundling the comprises radiation emitted by the light sources. Furthermore the invention comprises a headlamp system for a motor vehicle, the two at a front side of the motor vehicle spaced apart, according to the invention Headlamp assemblies includes.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Typen von Kraftfahrzeugscheinwerfern bekannt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf nach dem Projektionsprinzip arbeitende Scheinwerfer. Dabei bündelt eine Primäroptik (z. B. ein Reflektor oder eine Vorsatzoptik mit totalreflektierenden Eigenschaften) von der Lichtquelle ausgesandte Strahlung. Die gebündelte Strahlung wird zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung durch eine Sekundäroptik, vorzugsweise in Form einer Projektionslinse, auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert. Zur Erzeugung einer horizontalen Hell-Dunkel-Grenze bspw. für Abblendlicht oder Nebellicht ist in den bekannten Scheinwerfern im Strahlengang zwischen Primär- und Sekundäroptik eine Blendenanordnung angeordnet, deren Oberkante von der Sekundäroptik als Hell-Dunkel-Grenze auf die Fahrbahn projiziert wird.Out The prior art includes various types of automotive headlamps known. The present invention relates to the projection principle working headlights. It combines a primary optic (For example, a reflector or intent optics with totally reflective Properties) emitted by the light source radiation. The bundled Radiation is used to produce a desired light distribution by secondary optics, preferably in the form of a projection lens, projected onto the road in front of the vehicle. To generate a horizontal light-dark border, for example, for low beam or Fog light is in the known headlights in the beam path between primary and secondary optics a diaphragm arrangement arranged, whose upper edge of the secondary optics as light-dark border is projected onto the roadway.
Es gibt heute Projektionssysteme für Fahrzeugscheinwerfer, die durch Umschalten verschiedene Lichtverteilungen und Hell-Dunkel-Grenzen auf die Straße projizieren können. Die unterschiedlichen Lichtfunktionen werden durch motorisch oder magnetisch verstellbare Blenden realisiert, die in der Blendenebene der Projektionssysteme angeordnet sind. Die einzelnen Lichtverteilungen werden also durch gezielte Abschattung von Lichtbündeln realisiert, die üblicherweise aus einer einzelnen Lichtquelle stammen, zumeist aus einer Gasentladungslampe.It Today there are projection systems for vehicle headlights, by switching different light distributions and light-dark boundaries can project onto the street. The different light functions are realized by motorized or magnetically adjustable shutters, which are arranged in the diaphragm plane of the projection systems. The individual light distributions are thus targeted by shading realized by light beams, usually come from a single light source, usually from a gas discharge lamp.
Verschiedene Lichtfunktionen können auch durch Umschalten zwischen verschiedenen Lichtquellen, die im Scheinwerfer bzw. in einer Lampe angeordnet sind, erzeugt werden. Bevorzugte Lichtfunktionen des Scheinwerfers sind Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, statisches oder dynamisches Kurvenlicht, Autobahnlicht, Landstraßenlicht, Stadtlicht oder ein sogenanntes ”blendfreies Fernlicht” oder „Teilfernlicht”, bei dem Bereiche des Fernlichts, wo sich entgegenkommende oder vorausfahrende Verkehrsteilnehmer befinden, gezielt ausgeblendet werden. Als Lichtquellen werden Lampen, bspw. Gasentladungslampen und Glühfadenlampen aber auch Leuchtdioden (LEDs) eingesetzt.Various Light functions can also be switched by switching between different ones Light sources arranged in the headlight or in a lamp are generated. Preferred lighting functions of the headlamp are dipped beam, main beam, fog light, static or dynamic cornering light, Motorway light, high street light, city light or a so-called "glare-free High beam "or" Teilfernlicht ", at the areas of the high beam, where oncoming or approaching road users be targeted, hidden. Light sources are lamps, For example, gas discharge lamps and filament lamps but also Light-emitting diodes (LEDs) are used.
Bei Verwendung von LEDs als Lichtquelle in dem Scheinwerfer werden in der Regel zur Erzeugung einer benötigten Lichtstärke Anordnungen von LEDs, sog. LED-Chips oder LED-Arrays, benötigt und dazu eine Vielzahl dazugehörende Vorsatzoptiken (Primäroptiken), so dass die Gesamtlichtverteilung von LED-Scheinwerfern im Wesentlichen durch die Überlagerung von Lichtverteilungen mehrerer Lichtmodule gebildet wird. In der Vorsatzoptik wird die von den LEDs in einem relativ großen Abstrahlwinkel ausgesandte Strahlung mittels Totalreflexion gezielt gebündelt. Die Vorsatzoptik kann zusätzlich auch optische Linsen und Reflektoren umfassen. Teilweise wird nun versucht, die bei Gasentladungslichtmodulen eingeführten beweglichen Blenden auch in LED-Projektionssystemen einzusetzen, um so mehrere Abblendlicht- und/oder Fernlichtfunktionen in einem Lichtmodul zu integrieren. Eine Modulation größerer Lichtströme durch Abschatten ist hier jedoch wegen der noch derzeit systembedingt geringen Lichtleistung der LED-Lichtmodule besonders nachteilig.at Use of LEDs as the light source in the headlight will be in the rule for generating a required light intensity Arrangements of LEDs, so-called LED chips or LED arrays, required and in addition a multiplicity associated additional optics (primary optics), so that the overall light distribution of LED headlights in essence by the superimposition of light distributions of several light modules is formed. In the front optics is the one of the LEDs in one radiation emitted by a relatively large emission angle Total reflection targeted bundled. The intentional optics can additionally also include optical lenses and reflectors. Partially will now try the introduced at gas discharge light modules movable diaphragms also in LED projection systems, as a plurality of low beam and / or high beam functions in one To integrate light module. A modulation of larger Luminous flux through shading is here because of the currently low system power due to the light modules of the LED light modules especially disadvantageous.
Aus
der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Scheinwerferanordnung der eingangs genanten Art dahingehend auszugestalten und weiter zu entwickeln, dass die Scheinwerferanordnung ohne Verwendung einer variablen Blendenanordnung zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilungen umschaltbar ist. Die Scheinwerferanordnung soll zudem kompakt im Aufbau und kostengünstig in der Herstellung und Montage sein.task The invention is a headlamp assembly of the above genanten To design and develop the way that the Headlamp assembly without using a variable aperture assembly is switchable to produce different light distributions. The Headlight assembly should also be compact in construction and inexpensive to be in production and assembly.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der Scheinwerferanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die im Strahlengang der gebündelten Strahlung angeordnete Sekundäroptik als eine Zerstreuungslinse ausgebildet ist, die zwischen der mindestens einen Primäroptik und dem Brennpunkt bzw. der Brennebene der gebündelten Strahlung angeordnet ist. Bei dem Brennpunkt bzw. der Brennebene der gebündelten Strahlung handelt es sich um einen virtuellen Brennpunkt bzw. eine virtuelle Brennebene, da die gebündelte Strahlung vor Erreichen des Brennpunkts bzw. der Brennebene auf die Zerstreuungslinse trifft, welche den Strahlengang auffächert.These Task is based on the headlamp assembly of the above mentioned type solved that in the beam path the bundled radiation arranged secondary optics is formed as a diverging lens which is between the at least a primary optic and the focal point or the focal plane the collimated radiation is arranged. At the focal point or the focal plane of the collimated radiation is a virtual focal point or a virtual focal plane, because the bundled radiation before reaching the focal point or the focal plane meets the diverging lens, which the Beam path fanned out.
Üblicherweise wird in einem herkömmlichen Projektionsscheinwerfer zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug eine konvex ausgestaltete Projektionslinse als Sekundäroptik verwendet, die im Brennpunkt der von der Primäroptik gebündelten Strahlung angeordnet ist. Der Fokus der Linse ist dabei vorzugsweise im Brennpunkt bzw. in der Brennebene der gebündelten Strahlen angeordnet. Dieser Aufbau hat zur Folge, dass jeder Lichtquelle bzw. Primäroptik eine dazu angepasste Sekundäroptik zugeordnet werden muss. Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, mehrere Lichtquellen mit einer einzigen Sekundäroptik, die als Projektionsoptik arbeitet, bedienen zu können.Usually in a conventional Projection headlights used to generate a desired light distribution on the road in front of the vehicle a convex projection lens designed as secondary optics, which is located at the focus of the bundled by the primary optics radiation. The focus of the lens is preferably arranged in the focal point or in the focal plane of the focused beams. This structure has the consequence that each light source or primary optics must be associated with a adapted secondary optics. The invention is based on the idea to be able to operate a plurality of light sources with a single secondary optics, which works as projection optics.
Dies kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, dass das sog. Galilei-Prinzip in einem Scheinwerfer vom Projektionstyp eingesetzt wird. Beim Galilei-Prinzip trifft eine gebündelte Strahlung auf eine zumindest auf der Lichteintrittseite konkav ausgestaltete Zerstreuungslinse, wobei die Zerstreuungslinse vor einer bildseitigen, virtuellen Brennebene der gebündelten Lichtstrahlen angeordnet ist. Die Linse ist im Zentrum dünner ausgebildet als am Rand. Dadurch ergibt sich eine streuende Wirkung auf paralleles Licht. Alternativ kann die Linse im Zentrum dicker ausgebildet sein als am Rand. Dadurch ergibt sich bis zum Brennpunkt eine sammelnde Wirkung auf paralleles Licht, und nach dem Brennpunkt wird das Licht gestreut. Dabei müssen sich die Lichtstrahlen nicht in einem einzigen Brennpunkt schneiden. Es ist durchaus denkbar, dass sich die Lichtstrahlen in einem oder mehreren Brennpunkten der Brennebene schneiden. Auf der Bildseite der Zerstreuungslinse entsteht dabei ein aufrechtes Bild, d. h. das Bild ist nicht, wie bei der Anwendung einer konvexen Sammellinse um 180° gedreht. Die Richtung der Strahlung auf der Lichtaustrittsseite wird im Wesentlichen von der Ausgestaltung der Zerstreuungslinse auf der Lichtaustrittseite bestimmt, die konkav, konvex oder auch plan ausgestaltet sein kann.This can be achieved according to the invention thereby that the so-called Galilei principle in a projector-type headlamp is used. The Galileo principle is a bundled one Radiation on a concave at least on the light entrance side Diverging lens, wherein the diverging lens in front of an image-side, arranged virtual focal plane of the focused light beams is. The lens is thinner in the center than at the edge. This results in a scattering effect on parallel light. Alternatively, the lens may be made thicker in the center than on the edge. This results in a collecting effect up to the focal point to parallel light, and after the focal point the light is scattered. The light beams do not have to be in a single one Cutting focus. It is quite possible that the light rays at one or more focal points of the focal plane. On The image side of the diverging lens thereby creates an upright Picture, d. H. the picture is not, as with the application of a convex Conveying lens rotated 180 °. The direction of the radiation on the light exit side is essentially on the design the diverging lens on the light exit side determines the concave, convex or plan can be designed.
Für die technische Anwendung des oben beschriebenen Galilei-Prinzips auf den Kraftfahrzeugscheinwerfer bedeutet das, dass bspw. ein Bereich unterhalb einer optische Achse der Zerstreuungslinse von einer ersten Lichtquelle der Scheinwerferanordnung und ein Bereich oberhalb der optischen Achse von einer zweiten Lichtquelle der Scheinwerferanordnung genutzt wird. Eine Lichtverteilung auf der Lichtaustrittsseite kann dabei eine resultierende Lichtverteilung beider Lichtquellen sein, indem die Teil-Lichtverteilungen der beiden Lichtquellen zu der Gesamt-Lichtverteilung ergänzen, wobei eine geringfügige Überlappung der Teil-Lichtverteilungen denkbar ist. Die gesamte Lichtverteilung kann aber auch wahlweise von der ersten oder der zweiten Lichtquelle allein erzeugt werden. Beide Lichtquellen müssen dazu unabhängig voneinander schaltbar sein. Denkbar ist auch, dass sich die gebündelte Strahlung der beiden Lichtquellen bereits auf der Lichteingangsseite der Zerstreuungslinse überlappt. Durch die Anordnung der Zerstreuungslinse vor einer bildseitigen, virtuellen Brennebene und durch den Verzicht auf eine Blendenanordnung mit deren Betätigungsmechanismus für die einzelnen Blendenelemente und auf dessen elektrische Versorgung kann vorteilhafterweise ein sehr kompakter Aufbau der Scheinwerferanordnung realisiert werden. Das verringert die Herstellungskosten und spart Bauraum im Frontend des Kraftfahrzeugs.For the technical application of the Galilei principle described above on the motor vehicle headlight means that, for example, an area below an optical axis of the diverging lens from a first light source the headlamp assembly and an area above the optical Axis used by a second light source of the headlamp assembly becomes. A light distribution on the light exit side can thereby be a resulting light distribution of both light sources by the partial light distributions of the two light sources to the overall light distribution complement, with a slight overlap the partial light distribution is conceivable. The entire light distribution but can also be either from the first or the second light source be generated alone. Both light sources need to be independent be switchable from each other. It is also conceivable that the bundled Radiation of the two light sources already on the light input side the diverging lens overlaps. By the arrangement of Diverging lens in front of a screen-side, virtual focal plane and by dispensing with a diaphragm assembly with its actuating mechanism for the individual panel elements and on the electrical Supply can advantageously be a very compact structure Headlight assembly can be realized. This reduces the manufacturing costs and saves installation space in the front end of the motor vehicle.
Weitere 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.Further Further important features of the invention can be found in the following description and in the drawing, wherein the Features both alone and in different combinations may be important to the invention without this is explicitly indicated. Advantageous developments can be found in the subclaims.
Wichtig für die Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung ist das Aussenden und das anschließende Aufbereiten des von den Lichtquellen ausgesandten Lichts. Vorteilhaft dabei ist, wenn die Lichtquellen jeweils mindestens eine Leuchtdiode (LED) oder ein Leuchtdioden-Array umfassen und dass der mindestens einen Leuchtdiode oder dem Leuchtdioden-Array einer Lichtquelle eine separate Primäroptik zugeordnet ist, wobei jeweils eine Lichtquelle und die dieser zugeordnete(n) Primäroptik(en) zu einem Lichtmodul zusammengefasst sind. Die Primäroptik kann dabei einen Reflektor und/oder einen transparenten Körper mit totalreflektierenden Eigenschaften (Vorsatzoptik) und/oder eine Linse umfassen. Bei Verwendung einer Vorsatzoptik werden die von den LEDs ausgesandten Lichtstrahlen in der Regel an einer Rückseite in die Vorsatzoptik eingekoppelt, darin zumindest teilweise totalreflektiert und aufgrund der Form der Optiken gleichzeitig gebündelt und schließlich an einer Vorderseite wieder ausgekoppelt. Die Vorsatzoptik kann auf der Lichtaustrittsseite auch eine Linse umfassen. Vorteilhaft für die Erfindung sind auch Vorsatzoptiken, in denen der Strahlengang geteilt wird, wobei bspw. ein erstes Strahlenbündel durch eine Linse projiziert wird und mindestens ein weiteres Strahlenbündel an einer totalreflektierenden Grenzfläche der Vorsatzoptik reflektiert wird.Important for the generation of a desired light distribution is the sending out and the subsequent processing of the from the light sources emitted light. The advantage here is if the light sources each have at least one light-emitting diode (LED) or a light-emitting diode array and that the at least one Light emitting diode or the light-emitting diode array of a light source a separate primary optics is assigned, each with a light source and the associated (s) Primary optics (s) are combined to form a light module. The primary optics can be a reflector and / or a transparent one Body with totally reflective properties (intent optics) and / or a lens. When using an attachment optics As a rule, the light rays emitted by the LEDs are at a back in the intent optics coupled, in it at least partially totally reflected and due to the shape of the optics bundled at the same time and finally at one Front decoupled again. The attachment optics can be on the light exit side also include a lens. Advantageous for the invention are also front optics, in which the beam path is shared, wherein, for example, a first beam through a lens is projected and at least one other beam at a totally reflecting interface of the optical attachment is reflected.
Alternativ dazu ist es möglich, dass die Lichtquellen jeweils mindestens einen Glühfaden einer einzigen Glühfadenlampe umfassen. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind genau zwei Lichtquellen vorgesehen, wobei jede Lichtquelle genau einen Glühfaden umfasst und die Glühfäden der Lichtquellen in einer Zweifadenglühlampe, bspw. in Form einer H4-Lampe, zusammengefasst sind. Als Primäroptik bietet sich hierbei besonders ein Reflektor an. Dabei hat der Reflektor in axialer Richtung vorzugsweise die Form eines Ellipsoids, insbesondere eines Rotationsellipsoids, um die von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen in der gewünschten Weise zu bündeln. Der zweite Brennpunkt des Ellipsoid-Reflektors liegt im virtuellen Brennpunkt der Zerstreuungslinse. Diese Ausführungsform ist besonders kompakt, da lediglich ein Lichtmodul benötigt wird, das in einer einzigen Lampe zwei separat schaltbare Lichtquellen integriert, die in unterschiedliche Richtung strahlen und damit zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilungen genutzt werden können.Alternatively, it is possible that the light sources each comprise at least one filament of a single filament lamp. In a preferred embodiment, exactly two light sources are provided, each light source comprising exactly one filament and the filaments of the light sources in a two filament incandescent lamp, for example. In the form of a H4 lamp, are summarized. The primary optic here is a reflector. In this case, the reflector in the axial direction preferably the shape of an ellipsoid, in particular an ellipsoid of revolution, in order to bundle the light beams emitted by the light source in the desired manner. The second focus of the ellipsoidal reflector is in the virtual focus of the diverging lens. This embodiment is particularly compact, since only one light module is needed, which integrates two separately switchable light sources in a single lamp, which radiate in different directions and thus can be used to generate different light distributions.
Besonders vorteilhaft ist, dass mindestens eine erste Lichtquelle im Zusammenwirken mit einer ersten Primäroptik und der Zerstreuungslinse des Scheinwerfers eine abgeblendete Lichtverteilung mit einer im Wesentlichen horizontalen Hell-Dunkel-Grenze erzeugt und dass mindestens eine zweite Lichtquelle im Zusammenwirken mit einer zweiten Primäroptik und der Zerstreuungslinse eine Fernlichtverteilung erzeugt. Die Lichtquellen sind dazu bevorzugt in der im Fahrzeug montierten Scheinwerferanordnung untereinander angeordnet, so dass die erste Lichtquelle unterhalb einer die optischen Achse umfassenden horizontalen Ebene der Zerstreuungslinse und die zweite Lichtquelle oberhalb der Ebene angeordnet sein kann. Dieser Anordnung kommt die Tatsache zugute, dass gemäß dem Galilei-Prinzip die gesamte Fläche der Lichteintrittsfläche der konkaven Zerstreuungslinse auf die beiden Lichtmodule aufgeteilt werden kann und außerdem keine Spiegelung des Bildes an der die optische Achse umfassenden horizontalen Ebene erfolgt. Das bedeutet, dass der unterhalb der die optischen Achse umfassenden horizontalen Ebene liegende Bereich der Zerstreuungslinse zur Erzeugung der abgeblendeten Lichtverteilung mit einer Ausleuchtung des unterhalb einer im Wesentlichen horizontalen Hell-Dunkel-Grenze liegenden Bereichs genutzt werden kann und der Bereich der Zerstreuungslinse oberhalb der horizontalen Ebene zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung mit einer Ausleuchtung des oberhalb der im Wesentlichen horizontalen Hell-Dunkel-Grenze liegenden Bereichs genutzt werden kann. Es kommt dabei zu keiner bzw. nur zu einer geringen Überlappung der Lichtstrahlen aus dem oberen und dem unteren Bereich der Zerstreuungslinse. Möglich ist aber auch, dass die Lichtmodule zur Erzeugung des Abblendlichts und des Fernlichts in einem Winkel, vorzugsweise in einem rechten Winkel, relativ zueinander in der Scheinwerferanordnung angeordnet sind.Especially It is advantageous that at least one first light source interacts with a first primary optic and the diverging lens of the headlamp a dimmed light distribution with a in the Generated essentially horizontal chiaroscuro border and that at least a second light source in cooperation with a second primary optics and the diverging lens produces a high beam distribution. The Light sources are preferred in the vehicle-mounted headlamp assembly arranged one below the other, so that the first light source below a horizontal axis of the diverging lens comprising the optical axis and the second light source can be arranged above the plane. This arrangement benefits from the fact that according to the Galilei principle the entire surface of the light entry surface the concave diverging lens divided on the two light modules and can not mirror the image the optical axis comprehensive horizontal plane takes place. The means that the below the optical axis comprehensive horizontal plane lying area of the diverging lens for generating the dimmed light distribution with an illumination of the below a substantially horizontal cut-off line Area can be used and the area of the diverging lens above the horizontal plane for generating a high beam distribution with an illumination of above the substantially horizontal Light-dark border lying area can be used. It comes with no or only a slight overlap the light rays from the top and the bottom of the diverging lens. But it is also possible that the light modules for generating the low beam and the high beam at an angle, preferably at a right angle, relative to each other in the headlamp assembly are arranged.
Die jeweilige Lichtverteilung – auch die Erzeugung der Hell-Dunkel-Grenze bei der abgeblendeten Lichtverteilung – wird hierbei vorteilhafterweise lediglich durch das optische Zusammenspiel der Primäroptik und der Zerstreuungslinse (Sekundäroptik), also ohne bewegliche Blenden oder Blendenanordnungen, erreicht. Die Lichtverteilung wird in der bildseitigen, virtuellen Brennebene der Zerstreuungslinse erzeugt. Im Gegensatz zu konventionellen Projektionssystemen kann dabei prinzipbedingt auf den Einsatz einer Blendenanordnung für die Erzeugung der Hell-Dunkel-Grenze ganz verzichtet werden, da das Zwischenbild nur virtuell ist und (bildseitig) vor der Zerstreuungslinse liegt. Die Erzeugung des Fernlichts kann dabei eine Einzelfunktion der oberhalb der optischen Achse angeordneten Lichtquelle und des entsprechenden Bereich der Zerstreuungslinse sein. Sie kann aber auch eine resultierende, kombinierte Funktion der abgeblendeten Lichtverteilung und der Fernlichtverteilung, also beider Lichtquellen, sein, wobei sich die untere Teil-Lichtverteilung (Abblendlichtverteilung) und die obere Teil-Lichtverteilung zu der Fernlichtverteilung ergänzen.The respective light distribution - including the generation of the cut-off line at the dimmed light distribution - this is advantageously only through the optical interaction of the primary optics and the Diverging lens (secondary optics), so without moving Apertures or aperture arrangements achieved. The light distribution is in the image-side, virtual focal plane of the diverging lens generated. Unlike conventional projection systems can thereby inherently on the use of a diaphragm arrangement for the generation of the cut-off line is completely dispensed with, since the Intermediate image is only virtual and (on the image side) in front of the diverging lens lies. The generation of the high beam can be a single function the above the optical axis arranged light source and the corresponding Be the area of the diverging lens. But it can also be a resulting, Combined function of the dimmed light distribution and the main beam distribution, So both light sources, be, with the lower part of the light distribution (Low beam distribution) and the upper part of the light distribution to the Complete the high beam distribution.
Primär wird versucht, eine einfach gestaltete Linse, bevorzugt mit Rotationssymmetrie, einzusetzen, und die Lichtverteilung durch die Reflektoren bzw. Vorsatzoptiken geeignet vorzuformen. Es ist aber auch denkbar, die obere Hälfte und die untere Hälfte der Linse entsprechend den Lichtverteilungen auszugestalten. Eine bevorzugte Variante ist eine Linse, die symmetrisch zu einer Ebene ist, die durch die vertikale Achse der Lichtverteilung und die optische Achse aufgespannt wird.Primary an attempt is made to use a simply designed lens, preferably with rotational symmetry, use, and the light distribution through the reflectors or Prefabricate attachment optics suitable. But it is also conceivable that upper half and the lower half of the lens accordingly to design the light distributions. A preferred variant is a lens that is symmetrical to a plane passing through the vertical Axial of the light distribution and the optical axis is clamped.
Zur Erzeugung der Lichtverteilungen für Abblendlicht und Fernlicht können die Vorsatzoptiken und die Zerstreuungslinse mit einer relativ großen Brennweite ausgeführt sein. Trotzdem kann die Scheinwerferanordnung kompakt ausgeführt werden. Durch die großen Brennweiten lässt sich eine besonders scharfe Hell-Dunkel-Grenze darstellen. Durch die Integration von zwei Lichtfunktionen in einer Scheinwerferanordnung können die Sekundäroptik, eine Kühlung der Scheinwerferanordnung, eine Mechanik für eine Grundeinstellung der Scheinwerferanordnung und eventuell eine Schwenkaktorik zur Realisierung einer Leuchtweitenregelung bzw. einer Kurvenlichtfunktion für beide Funktionen gemeinsam genutzt werden. Diese gemeinsame Nutzung sowie der Verzicht auf bewegliche Blenden oder Blendenanordnung macht die Scheinwerferanordnung einfacher im Aufbau und insgesamt kostengünstiger.to Generation of light distributions for dipped beam and main beam can use the attachment optics and the diverging lens be carried out a relatively large focal length. Nevertheless, the headlamp assembly can be made compact become. Due to the large focal lengths can be represent a particularly sharp cut-off line. By the Integration of two light functions in one headlamp assembly can the secondary optics, a cooling the headlamp assembly, a mechanism for a basic setting the headlamp assembly and possibly a Schwenkaktorik for implementation a headlight range control or a Kurvenlichtfunktion for both functions are shared. This sharing and the absence of movable panels or aperture arrangement makes the headlamp assembly simpler in construction and overall cost-effective.
Alternativ ist es auch möglich, dass mindestens eine zweite Lichtquelle im Zusammenwirken mit einer zweiten Primäroptik und der Zerstreuungslinse eine Teilfernlichtverteilung erzeugt und dass das Teilfernlicht eine im Wesentlichen vertikale Hell-Dunkel-Grenze aufweist und das Lichtmodul umfassend die mindestens zweite Lichtquelle und die zweite Primäroptik um eine im Wesentlichen vertikale Achse verschwenkbar ist. Unter dem Begriff Teilfernlicht wird hier eine Aufteilung der Gesamtfernlichtverteilung in einen auf die Fahrbahn bezogenen rechten (auf der eigenen Verkehrsseite) und linken (auf der Gegenverkehrsseite) Anteil verstanden, wobei die beiden Teilfernlichtverteilungen mit der vertikalen Hell-Dunkel-Grenze zusammen die Gesamt-Fernlichtverteilung erzeugen, wobei die Teilfernlichtverteilungen aneinandergrenzen bzw. sich geringfügig überlagern und so zu der Fernlichtverteilung ergänzen.Alternatively, it is also possible that at least one second light source in cooperation with a second primary optics and the diverging lens generates a Teilfernlichtverteilung and that the Teilfernlicht has a substantially vertical cut-off and the light module comprising the at least second light source and the second primary optics a substantially vertical axis is pivotable. The term partial remote light is understood here as a division of the total distance distribution in a related to the road right (on the own traffic side) and left (on the opposite side) share, the two Teilfernlichtverteilungen with the vertical Light and dark border together the total high beam distribution generate, with the Teilfernlichtverteilungen adjacent to each other or slightly overlap and so complement the high beam distribution.
Vorteilhafterweise wird dabei eine erste Teilfernlichtverteilung mit einer auf einer ersten Fahrzeugseite, bspw. der rechten Fahrzeugseite, angeordneten Scheinwerferanordnung erzeugt und auf die entsprechende erste Seite der Fahrbahn, bspw. der rechten Fahrbahnseite projiziert und eine zweite Teilfernlichtverteilung mit einer auf der anderen Fahrzeugseite, bspw. der linken Fahrzeugseite angeordneten Scheinwerferanordnung erzeugt und auf die entsprechende andere Seite der Fahrbahn, bspw. die linke Fahrbahnseite projiziert, so dass sich die Teilfernlichtverteilungen der beiden Scheinwerferanordnungen zu einer Gesamt-Fernlichtverteilung des Scheinwerfersystems ergänzen. Hierbei ist es prinzipbedingt zweckmäßig, dass das Lichtmodul zur Erzeugung des Abblendlichts mit der horizontalen Hell-Dunkel-Grenze in Relation zum Lichtmodul zur Erzeugung des Teilfernlichts mit der vertikalen Hell-Dunkel-Grenze in einem Winkel von 90° zueinander in der Scheinwerferanordnung angeordnet sind. Durch das Lichtmodul in horizontaler Lage zur Fahrbahn wird bevorzugt eine horizontale Hell-Dunkel-Grenze erzeugt. Durch eine vertikale Lage des in einem Winkel zum ersten Lichtmodul angeordneten Lichtmoduls zur Fahrbahn wird bevorzugt eine vertikale Hell-Dunkel-Grenze einer Teilfernlichtverteilung erzeugt. Die Anwendung von Teilfernlicht ermöglicht die Realisation einer größeren Lichtstärke auf der Fahrbahn, da die Lichtstärke der Gesamtlichtverteilung aus zwei Lichtmodulen zusammengesetzt wird. Dies ist bei einer Anwendung von derzeit noch lichtschwächeren LEDs oder LED-Arrays als Lichtquellen besonders vorteilhaft.advantageously, is doing a first Teilfernlichtverteilung with a on a first side of the vehicle, for example, the right side of the vehicle, arranged Headlight assembly generated and on the corresponding first page the roadway, for example, the right side of the road projected and a second partial beam distribution with one on the other side of the vehicle, For example, the left side of the vehicle arranged headlamp assembly generated and on the corresponding other side of the roadway, eg. projected the left side of the road so that the Teilfernlichtverteilungen the two headlamp assemblies to a total high beam distribution complement the headlight system. Here it is inherent expedient that the light module for generating of the dipped beam with the horizontal cut-off in relation to the light module for generating the partial high beam with the vertical light-dark boundary at an angle of 90 ° to each other in the headlamp assembly are arranged. Through the light module in a horizontal position to the roadway a horizontal cut-off line is preferably generated. By a vertical position of the light module arranged at an angle to the first light module to the roadway is preferably a vertical cut-off of a Partial light distribution generated. The application of partial high beam allows the realization of a larger one Light intensity on the road, as the light intensity the total light distribution composed of two light modules becomes. This is in an application of currently fainter LEDs or LED arrays as light sources particularly advantageous.
Beim Teilfernlicht wird also eine Lichtverteilung erzeugt, bei der ein Sektor der Lichtverteilung oberhalb von ungefähr vertikal = –1° bis 0° und in horizontaler Richtung seitlich der vertikalen Hell-Dunkel-Grenze bei ungefähr horizontal = 0° (etwa –5° bis +15°) ausgeblendet wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Lichtmodule der beidseitig am Fahrzeug angeordneten Scheinwerferanordnungen um eine vertikale Achse verschwenkt werden können. Dies kann bspw. mit einer dynamischen Kurvenlichtfunktion kombiniert werden. Zur Realisierung der dynamischen Kurvenlichtfunktion kann ein Kurvenverlauf mit Hilfe geeigneter Sensoren und/oder eines Navigationsgeräts von einer Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt und nach dessen Auswertung die Richtung der Lichtverteilung automatisch dem Kurvenverlauf angepasst werden. Geeignete Sensoren sind bspw. eine Kamera, Stereokamera, Radar, Lidar, eine Kombination aus Kamera und Radar bzw. Kamera und Lidar (Signallaufzeiterfassung).At the Teilfernlicht so a light distribution is generated in which a Sector of light distribution above about vertical = -1 ° to 0 ° and in the horizontal direction at the side of the vertical cut-off at about horizontal = 0 ° (about -5 ° to + 15 °) is hidden. It is advantageous if the light modules arranged on both sides of the vehicle headlamp assemblies can be pivoted about a vertical axis. This can For example, be combined with a dynamic cornering function. To realize the dynamic cornering function, a curve can with the help of suitable sensors and / or a navigation device determined by a control device of the motor vehicle and after whose evaluation automatically adjusts the direction of the light distribution Curve shape can be adjusted. Suitable sensors are, for example, a Camera, stereo camera, radar, lidar, a combination of camera and radar or camera and lidar (signal transit time acquisition).
Vorteilhaft ist auch, dass mindestens eine der Lichtquellen eine Blende, vorzugsweise eine reflektierende Blende aus Metall, zum Abschatten zumindest eines Teils der von der Lichtquelle ausgesandten Strahlung zugeordnet ist. Die Blende wird oberhalb der Lichtquelle angeordnet. Bei Verwendung handelsüblicher Zweifadenlampen (z. B. H4-Lampen) ist eine solche Blende zur Begrenzung der von der Abblendlicht-Wendel nach oben ausgesandten Strahlung bereits in der Lampe enthalten. Auch manche LED-Arrays werden bereits ab Werk mit Blenden geliefert, die eine oder mehrere LEDs zumindest teilweise maskieren. Dadurch kann die Hell-Dunkel-Grenze schärfer vor dem Fahrzeug abgebildet werden und die leuchtende Fläche der Lichtquelle durch die metallischen Blenden schärfer begrenzt werden (durch Abschattung der leuchtenden Kante), wodurch vorteilhafterweise ein für die Reichweite der Scheinwerferanordnung maßgebliche Beleuchtungsstärkegradient in einem Vertikalschnitt durch die Hell-Dunkel-Grenze weiter verbessert werden kann.Advantageous is also that at least one of the light sources a diaphragm, preferably a reflective cover made of metal, for shading at least associated with a portion of the radiation emitted by the light source is. The aperture is placed above the light source. Using Commercially available two-way lamps (eg H4 lamps) is one such aperture for limiting the of the dipped beam after radiation emitted above already contained in the lamp. Also some LED arrays are already delivered ex factory with covers, which at least partially mask one or more LEDs. Thereby the chiaroscuro border can be shown sharper in front of the vehicle and the luminous surface of the light source the metallic panels are sharpened (by Shading of the luminous edge), thereby advantageously a relevant for the range of the headlamp assembly Illuminance gradient in a vertical section through the cut-off line can be further improved.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Nachfolgend werden anhand der Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft erläutert.following will be based on the figures preferred embodiments the invention exemplified.
Es zeigen:It demonstrate:
Detaillierte FigurenbeschreibungDetailed description of the figures
Bekannte Projektionssysteme für Fahrzeugscheinwerfer projizieren wahlweise Lichtverteilungen mit oder ohne Hell-Dunkel-Grenzen auf die Straße. Die unterschiedlichen Lichtfunktionen werden bekanntermaßen durch motorisch verstellbare Blenden realisiert, die in einer Blendenebene des Projektionssystems angeordnet sind. Die einzelnen Lichtverteilungen werden also durch gezielte Abschattung von Lichtbündeln realisiert, die üblicherweise aus einer einzelnen Lampe stammen, meist aus einer Gasentladungslampe.Known Project projection systems for vehicle headlights Optionally light distribution with or without light-dark limits the street. The different lighting functions will be known to be realized by motorized aperture, which are arranged in a diaphragm plane of the projection system. The individual light distributions are thus targeted by shading realized by light beams, usually come from a single lamp, usually from a gas discharge lamp.
Darüber hinaus sind LED-Leuchteinheiten bekannt, die zumeist aus mehreren Halbleiterlichtquellen mittels Projektions- oder Reflektionsoptiken Abblendlicht- oder Fernlichtverteilungen erzeugen. Im Gegensatz zu Scheinwerfern mit Lampen benötigen LED-Scheinwerfer in der Regel nicht nur mehrere Lichtquellen, d. h. LED-Chips oder LED-Arrays, sondern auch eine Vielzahl dazugehörende Projektions- oder Reflektionsoptiken (Vorsatzoptiken), so dass die Gesamtlichtverteilung von LED-Scheinwerfern im Allgemeinen durch die Überlagerung der Lichtverteilungen mehrerer Lichtmodule gebildet wird. Teilweise wurde versucht, die bei Scheinwerfern mit Lampen eingeführten beweglichen Blenden oder Blendenanordnungen auch in LED-Projektionssystemen einzusetzen, um so mehrere Abblendlicht- und/oder Fernlichtfunktionen in einem Lichtmodul zu integrieren. Die Modulation größerer Lichtströme durch Abschatten ist hier jedoch wegen der systembedingt geringen Lichtleistung der LED-Lichtmodule besonders nachteilig.About that In addition, LED lighting units are known, which usually consists of several Semiconductor light sources by means of projection or reflection optics dipped-beam or generate high beam distributions. Unlike headlights with lamps, LED headlights usually do not need only several light sources, d. H. LED chips or LED arrays, but Also a variety associated projection or reflection optics (Front optics), so that the overall light distribution of LED headlamps generally by the superposition of the light distributions several light modules is formed. Partially it was tried, the in the case of headlamps incorporating moving diaphragms or lamps To use aperture arrangements also in LED projection systems, as a plurality of low beam and / or high beam functions in one To integrate light module. The modulation of larger Luminous flux through shading is here because of the System-specific low light output of the LED light modules especially disadvantageous.
Die erfindungsgemäße Scheinwerferanordnung kann durch ein bloßes Umschalten zweier Lichtquellen (also ohne Verwendung von bewegbaren oder variablen Blenden zur Variation der Anordnung und/oder des Verlaufs der Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung) mindestens zwei unterschiedliche Lichtverteilungen erzeugen.The Headlight assembly according to the invention can by a mere switching of two light sources (ie without use of movable or variable apertures for varying the arrangement and / or the course of the light-dark boundary of the light distribution) generate at least two different light distributions.
Die
Anordnung
Unterhalb
des Lichtmoduls
Ein
Lichtstrahlenverlauf und damit ein Wirkprinzip der Scheinwerferanordnung
Das
Lichtmodul
Die
Scheinwerferanordnung
Der
Verlauf der Strahlung auf der Lichtaustrittsseite wird durch das
Zusammenwirken der durch die Primäroptiken
Durch
die angepasste Ausgestaltung der Reflektoren
Die
In
der Zweifadenglühlampe
Die
Alle
bisher beschriebenen Ausführungsformen der Scheinwerferanordnung
Denkbar
ist aber auch, dass eine Gesamtfernlichtverteilung aus mehreren,
separat erzeugten Teilfernlichtverteilungen auf der Fahrbahn vor
dem Fahrzeug zusammengesetzt wird. Dies ist bspw. zur Erzeugung
einer Lichtverteilung mit einer größeren Lichtstärke
sinnvoll. So kann bspw. ein erstes am Fahrzeug angeordnetes Lichtmodul
einen rechten nach links durch eine vertikale Hell-Dunkel-Grenze
Zur
Erzeugung der vertikalen Hell-Dunkel-Grenze
Zusammenfassend
betrachtet, umfasst die Erfindung ein Projektionssystem
Besonders
vorteilhaft ist der Einsatz von Vorsatzoptiken
In
einer solchen Vorsatzoptik
Wegen
der für Projektionssysteme
Soll
das System neben einer Abblendlicht-Lichtverteilung noch eine Teilfernlicht-Lichtverteilung
erzeugen, d. h. eine Lichtverteilung, bei der ein Sektor oberhalb
von ungefähr V = –1° bis 0° (d.
h. auf der Horizontalen HH) und seitlich einer vertikalen Hell-Dunkel-Grenze
Diesbezüglich kann bspw. eine dynamische Kurvenlichtfunktion des Scheinwerfers genutzt werden.In this regard, can, for example, a dynamic cornering function of the headlight be used.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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