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Technisches Gebiet
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Der
vorliegend offenbarte Gegenstand betrifft eine Fahrzeugbeleuchtungseinheit
und eine Fahrzeugleuchte und insbesondere eine Fahrzeugbeleuchtungseinheit,
die eine LED-Lichtquelle verwendet, sowie eine Fahrzeugleuchte,
welche die Fahrzeugbeleuchtungseinheit umfasst.
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Stand der Technik
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Herkömmlicherweise
bekannte Fahrzeugleuchten, insbesondere Fahrzeugscheinwerfer, können
ein gewünschtes Lichtverteilungsmuster bilden, und zwar
mittels Überlagerns zumindest eines zusätzlichen
Lichtverteilungsmusters auf einem Grund-Lichtverteilungsmuster unter
Verwendung zumindest zweier reflektierender Oberflächen
(siehe beispielsweise die offengelegte
japanische Patentanmeldung 2003-317513 ).
Ein beispielhafter Fahrzeugscheinwerfer dieser Art kann eine LED-Lichtquelle, eine
erste reflektierende Oberfläche zum Reflektieren von Licht
von der LED-Lichtquelle, um ein Grund-Lichtverteilungsmuster zu
bilden, und eine zweite reflektierende Oberfläche zum Reflektieren
eines Teils von Licht, das von der ersten reflektierenden Oberfläche
reflektiert wird, um ein zusätzliches Lichtverteilungsmuster
zu bilden, aufweisen.
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Eine
einheitliche Komponente zur Verwendung in einem herkömmlichen
Fahrzeugscheinwerfer ist in 1 gezeigt.
Nachstehend wird die einheitliche Komponente als eine ”Fahrzeugbeleuchtungseinheit”,
eine ”Fahrzeugscheinwerfereinheit” oder einfach
als eine ”Einheit” bezeichnet. Die Einheit 1000 umfasst
eine Projektionslinse 100, eine LED-Lichtquelle 120 mit
ihrer optischen Achse, eine erste reflektierende Oberfläche 130,
die entlang der optischen Achse der Lichtquelle vor der LED-Lichtquelle 120 so
angeordnet ist, dass sie die LED-Lichtqueile 120 überdeckt,
eine Blende 140, die horizontal zwischen der Projektionslinse 100 und
der LED-Lichtquelle 120 angeordnet ist, eine zweite reflektierende
Oberfläche 150, die auf oder oberhalb der oberen
Oberfläche der Blende 140 ausgebildet ist, und
dergleichen.
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In
der Fahrzeugscheinwerfereinheit 1000 aus 1 wird
Licht, das von der LED-Lichtquelle 120 emittiert wird,
von der ersten reflektierenden Oberfläche 130 total
reflektiert. Einem Teil des reflektierten Lichts wird es ermöglicht,
direkt durch die Projektionslinse 100 zu laufen, um das
Grund-Lichtverteilungsmuster zu bilden. Einem anderen Teil des reflektierten
Lichts wird es ermöglicht, von der zweiten reflektierenden
Oberfläche 150 reflektiert zu werden und durch
die Projektionslinse 100 zu laufen, um das zusätzliche
Lichtverteilungsmuster zu bilden, das dem Grund-Lichtverteilungsmuster überlagert
werden soll.
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Allgemein
ist ein Lichtverteilungsmuster, das von einem Fahrzeugscheinwerfer
gebildet wird, dazu eingerichtet, einen Bereich zu umfassen, dem
die höchste Intensität von Licht in der Nähe
einer Hell/Dunkel-Grenze näher an Fußgängern
bereitgestellt wird, sowie einen weiteren Bereich, dem eine relativ
niedrige Intensität von Licht näher an einem entgegenkommenden
Fahrzeug bereitgestellt wird, und zwar im Hinblick auf die Reflexion
von einer nassen Straßenoberfläche.
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Zusammenfassung
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Technisches Problem
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In
der Fahrzeugscheinwerfereinheit 1000 aus 1 wird
Licht, das von der LED-Lichtquelle 120 emittiert wird,
einschließlich des direkten Lichts, von der ersten reflektierenden
Oberfläche 130 total reflektiert, um ein gewünschtes
Lichtverteilungsmuster zu bilden. Um das gesamte Licht von der Lichtquelle 120 zu
erfassen, kann die Abmessung der ersten reflektierenden Oberfläche 130 in Richtung
der optischen Achse Ax der Fahrzeugscheinwerfereinheit nicht verringert
werden. Mit anderen Worten kann eine in der Tiefenrichtung dünne
Fahrzeugscheinwerfereinheit aufgrund der benötigten Abmessung
der reflektierenden Oberfläche nicht erlangt werden.
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Falls
die Fahrzeugscheinwerfereinheit 1000, die eine solche Konfiguration
aufweist, mittels Verringerns der Abmessung der ersten reflektierenden Oberfläche 130 in
Richtung der optischen Achse Ax in der Tiefenrichtung abgedünnt
wird, kann die erste reflektierende Oberfläche 130 nicht
den gesamten Bereich abdecken, in den das Licht von der LED-Lichtquelle 120 reicht.
Dies bedeutet, dass ein Teil des Lichts, der nicht von der reflektierenden Oberfläche 130 abgedeckt
ist, direkt nach außen emittiert wird. Dementsprechend
verschlechtert sich der Lichtnutzungsgrad der LED-Lichtquelle 120,
was zu einer verringerten Intensität des Lichtverteilungsmusters
führt. Auch die Fernsicht aufgrund der Lichtverteilung
verschlechtert sich dadurch, und es kann keine klare Hell/Dunkel-Grenze
(oder sog. ”Abschneidekante”) in dem Lichtverteilungsmuster
gebildet werden.
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Lösung des Problems
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Der
vorliegend offenbarte Gegenstand wurde angesichts dieser und anderer
Probleme und in Zusammenhang mit dem Stand der Technik ersonnen.
Gemäß einem Gesichtspunkt des vorliegend offenbarten
Gegenstandes kann eine Fahrzeugbeleuchtungseinheit ihren hohen Lichtnutzungsgrad
einer LED-Lichtquelle erhalten, während sie ihr dünnes Profil
in der Tiefenrichtung erreicht. Ebenfalls wird eine Fahrzeugleuchte
bereitgestellt, welche die Fahrzeugbeleuchtungseinheit umfasst.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt des vorliegend offenbarten Gegenstandes kann
eine Fahrzeugbeleuchtungseinheit mit ihrer optischen Achse umfassen:
eine LED-Lichtquelle mit einem lichtemittierenden Teil und eine
optische Achse, die ungefähr parallel zu der optischen
Achse der Fahrzeugbeleuchtungseinheit ist; eine Projektionslinse, die
vorwärts in einer Richtung der optischen Achse der LED-Lichtquelle
angeordnet ist und eine optische Achse auf weist, die ungefähr
parallel zu der optischen Achse der LED-Lichtquelle ist; und ein
optisches Element, das zwischen der LED-Lichtquelle und der Projektionslinse
angeordnet ist, wobei das optische Element so ausgestaltet ist,
dass es Licht, das es von der LED-Lichtquelle erhalten hat, in Richtung
der Projektionslinse emittiert, um es zu dem Licht zu ermöglichen,
durch die Projektionslinse zu laufen und ein vorbestimmtes Lichtverteilungsmuster zu
bilden, das eine Abschneidekante aufweist, wobei das optische Element
eine erste reflektierende Oberfläche umfasst, welche horizontal
unterhalb der optischen Achse der LED-Lichtquelle angeordnet ist
und ungefähr auf der optischen Achse der Fahrzeugbeleuchtungseinheit
liegt, sowie eine zweite reflektierende Oberfläche, die
oberhalb der optischen Achse angeordnet ist und zu der ersten reflektierenden Oberfläche
zeigt. In dieser Ausgestaltung umfasst die erste reflektierende
Oberfläche eine Kante in einer ungefähr elliptischer
Form, die in einer horizontalen Ebene angeordnet ist und dazu ausgestaltet
ist, einen Abbildungsfehler der Projektionslinse zu berücksichtigen,
und die sich von der Kante bis in die Nähe des lichtemittierenden
Teils der LED-Lichtquelle erstreckt, und die zweite reflektierende
Oberfläche weist einen Brennpunkt auf, der auf oder in
der Nähe der LED-Lichtquelle angeordnet ist, und ist so
ausgebildet, dass sie eine ungefähr konische gekrümmte Oberfläche
oder eine gekrümmte Oberfläche mit zumindest einem
Teil eines Querschnitts einer ungefähr konischen gekrümmten
Oberfläche aufweist.
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Gemäß des
vorliegend offenbarten Gegenstands wird ein Teil des Lichts von
der LED-Lichtquelle von der ersten reflektierenden Oberfläche
reflektiert, um den ersten Lichtverteilungsmusterbereich zu bilden.
Ein weiterer Teil des Lichts von der LED-Lichtquelle wird von der
zweiten reflektierenden Oberfläche reflektiert, um das
zweite Lichtverteilungsmuster zu bilden und in einigen Fällen
den ersten Lichtverteilungsmusterbereich zu bilden. Es wird dem
von der LED-Lichtquelle emittierten Licht (dem in Richtung der optischen
Achse der LED-Lichtquelle emittierten Licht) ermöglicht,
ohne Reflexion direkt in die Projektionslinse einzutreten (als ”direktes
Licht” bezeichnet). Dann kann das Licht durch die Projektionslinse laufen
und von dort zu dem ersten Lichtverteilungsmusterbereich emittiert
werden.
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Die
wie oben ausgestaltete Fahrzeugbeleuchtungseinheit verwendet das
direkte Licht der LED-Lichtquelle mit hoher Helligkeit, um ein Lichtverteilungsmuster
zu bilden. Dementsprechend können die erste reflektierende
Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche
in der Tiefendimension in Richtung der optischen Achse kurz genug
ausgebildet sein, damit die reflektierenden Oberflächen
Licht von der LED-Lichtquelle reflektieren können, während
der hohe Lichtnutzungsgrad der LED-Lichtquelle beibehalten werden
kann. Ferner kann die Länge der ersten reflektierenden
Oberfläche und die der zweiten reflektierenden Oberfläche
in Richtung der optischen Achse kürzer gemacht werden als
die reflektierende Oberfläche der herkömmlichen
Fahrzeugbeleuchtungseinheit, da die Fahrzeugbeleuchtungseinheit
des vorliegend offenbarten Gegenstands das direkte Licht der LED-Lichtquelle
mit hoher Helligkeit zur Bildung eines Lichtverteilungsmusters verwendet.
Diese Ausgestaltung kann es dem Profil der gesamten Fahrzeugbeleuchtungseinheit ermöglichen,
in der Tiefenrichtung dünner zu werden.
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In
dem vorliegend offenbarten Gegenstand ist die Kante der ersten reflektierenden
Oberfläche in der im Wesentlichen elliptischen Form entlang
der Brennpunktgruppe der Projektionslinse ausgebildet. Dementsprechend
kann die Kante der ersten reflektierenden Oberfläche, selbst
dann, wenn die Projektionslinse aus einer asphärischen
Linse gebildet ist, so ausgebildet sein, dass sie Abbildungsfehler
der asphärischen Projektionslinse berücksichtigt.
Zusätzlich dazu ist die erste reflektierende Oberfläche so
angeordnet, dass die Kante davon positionsmäßig mit
der Brennpunktgruppe der Projektionslinse übereinstimmt.
Dementsprechend kann die für einen Fahrzeugscheinwerfer
benötigte deutliche Abschneidekante in dem Lichtverteilungsmuster
selbst dann gebildet werden, wenn die Fahrzeugbeleuchtungseinheit
dazu ausgestaltet ist, das Emissionslicht breit zu streuen.
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In
den Ansprüchen soll der Ausdruck ”ungefähr
parallel” in dem Ausdruck ”eine LED-Lichtquelle mit
einem lichtemittierenden Teil und einer optischen Achse, die ungefähr
parallel zu der optischen Achse der Einheit liegt” so verstanden werden,
dass er den Fall einschließt, in dem beide Achsen miteinander
koaxial zueinander liegen, sowie den Fall, in dem beide Achsen in
der vertikalen Richtung parallel zueinander sind. In den Ansprüchen
soll der Ausdruck ”ungefähr auf der optischen
Achse” in dem Ausdruck ”eine erste reflektierende
Oberfläche, die horizontal und ungefähr auf der
optischen Achse der Fahrzeugbeleuchtungseinheit unterhalb der optischen
Achse einer LED-Lichtquelle angeordnet ist” so verstanden
werden, dass er den Fall einschließt, in dem die erste Reflexionsoberfläche
auf der optischen Achse der LED-Lichtquelle angeordnet ist, sowie
den Fall, in dem die erste reflektierende Oberfläche leicht
unterhalb der optischen Achse davon angeordnet ist.
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Gemäß dem
vorliegend offenbarten Gegenstand kann das optische Element ferner
eine dritte reflektierende Oberfläche aufweisen, die sich
gegenüber der ersten reflektierenden Oberfläche
befindet, wobei die optische Achse der LED-Lichtquelle dazwischen
eingefügt und ungefähr parallel zu der optischen
Achse der LED-Lichtquelle liegt. Die dritte reflektierende Oberfläche
kann die Fläche abdecken, wo das Licht, das von der LED-Lichtquelle
schräg und nach oben emittiert wird, projiziert wird, wobei das
Licht herkömmlicherweise verschwendet wird. Dementsprechend
kann das Licht zum Bilden des zweiten Lichtverteilungsmusterbereichs
verwendet werden, wodurch der Lichtnutzungsgrad verbessert wird.
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Gemäß dem
vorliegend offenbarten Gegenstand können die erste reflektierende
Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche
des optischen Elements einen davon umgebenen Raum definieren, und
der Raum kann mit einem Harz gefüllt sein.
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Gemäß dem
vorliegend offenbarten Gegenstand können die erste reflektierende
Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche
des optischen Elements vollständig oder teilweise einer
Reflexionsoberflächenbehandlung unterzogen werden.
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Gemäß dem
vorliegend offenbarten Gegenstand können die erste reflektierende
Oberfläche, die zweite reflektierende Oberfläche
und die dritte reflektierende Oberfläche des optischen
Elements einen davon umgebenen Raum definieren, und der Raum kann
mit einem Harz gefüllt sein.
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Gemäß dem
vorliegend offenbarten Gegenstand können die erste reflektierende
Oberfläche, die zweite reflektierende Oberfläche
und die dritte reflektierende Oberfläche des optischen
Elements vollständig oder teilweise einer Reflexionsoberflächenbehandlung
unterzogen werden.
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Gemäß dem
vorliegend offenbarten Gegenstand kann der Abstand zwischen der
Kante der ersten reflektierenden Oberfläche des optischen
Elements und dem lichtemittierenden Teil der LED-Lichtquelle 10
mm oder weniger und mehr als 0 mm betragen.
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Gemäß dem
vorliegend offenbarten Gegenstand kann das optische Element einen
hohlen Bereich um die optische Achse der LED-Lichtquelle umfassen,
so dass der hohle Bereich das optische Element durchdringt und das
von der LED-Lichtquelle emittierte Licht entlang seiner optischen
Achse durch den hohlen Bereich laufen kann und direkt in die Projektionslinse
eintreten kann. In dieser Ausgestaltung kann die reflektierende
Oberfläche unterhalb des hohlen Bereichs angeordnet sein.
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Gemäß dem
vorliegend offenbarten Gegenstand kann das optische Element alternativ
eine Lichteintrittsoberfläche umfassen, welche Licht von der
LED-Lichtquelle empfängt. Die Lichteintrittsoberfläche
kann in einer in Richtung der LED-Lichtquelle konvexen Form ausgebildet
sein.
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Gemäß dem
vorliegend offenbarten Gegenstand kann der lichtemittierende Teil
der LED-Lichtquelle eine untere Seite aufweisen, welche so angeordnet
ist, dass die erste reflektierende Oberfläche verhindern
kann, dass das Licht von dem lichtemittierenden Teil unterhalb der
ersten Reflexionsoberfläche eintritt.
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Gemäß dem
vorliegend offenbarten Gegenstand kann die Fahrzeugbeleuchtungseinheit
Licht so projizieren, dass es ein vorbestimmtes Lichtverteilungsmuster
bildet, das eine Abschneidekante umfasst. Die erste reflektierende
Oberfläche des optischen Elements kann teilweise eine Oberfläche
umfassen, die um 15 bis 45 Grad bezüglich einer horizontalen
Breitenrichtung geneigt ist, und zwar zum Bilden der Abschneidekante
nahe der optischen Achse.
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Die
Fahrzeugbeleuchtungseinheit gemäß dem vorliegend
offenbarten Gegenstand kann auf Fahrzeugscheinwerfer, einschließlich
Hauptscheinwerfer, Hilfsscheinwerfer und dergleichen, angewandet
werden.
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Gemäß dem
vorliegend offenbarten Gegenstand kann eine Fahrzeugleuchte aus
einem Gehäuse und einem Fahrzeugbeleuchtungseinheitsteil
bestehen, und zwar einschließlich zumindest einer Fahrzeugbeleuchtungseinheit
gemäß einem der vorhergegangenen Modi. Die Fahrzeugleuchte
mag beispielsweise ein Fahrzeugscheinwerfer sein.
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Vorteilhafte Wirkungen der
Erfindung
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Wie
oben beschrieben können die Fahrzeugbeleuchtungseinheit
und die Fahrzeugleuchte gemäß dem vorliegend offenbarten
Gegenstand das direkte Licht, das von der LED-Lichtquelle in Richtung der
optischen Achse mit hoher Helligkeit emittiert wird, zur Bildung
eines Lichtverteilungsmusters effektiv nutzen. Dementsprechend kann
die Fahrzeugbeleuchtungseinheit den hohen Lichtnutzungsgrad selbst
dann beibehalten, wenn die Abmessung der ersten reflektierenden
Oberfläche und der zweiten reflektierenden Oberfläche
in Richtung der optischen Achse verkürzt genug ist, damit
sie das Licht von der LED-Lichtquelle reflektieren können.
Ferner kann das Profil der Fahrzeugbeleuchtungseinheit in der Tiefenrichtung
abgedünnt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diese
und andere Charakteristika, Merkmale und Vorteile des vorliegend
offenbarten Gegenstands werden aus der folgenden Beschreibung mit Bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, wobei:
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1 ein
Längsschnitt ist, der ein Beispiel einer herkömmlichen
Fahrzeugscheinwerfereinheit zeigt;
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2 eine
perspektivische Ansicht ist, die eine Fahrzeugscheinwerfereinheit
einer ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt, welche
gemäß Prinzipien des vorliegend offenbarten Gegenstands hergestellt
wurde;
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3 eine
Seitenansicht ist, welche die Fahrzeugscheinwerfereinheit aus 2 zeigt;
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4 ein
Lichtverteilungsmuster zeigt, das von der Fahrzeugscheinwerfereinheit
aus 2 gebildet wurde;
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5 ein
Längsschnitt ist, der die Fahrzeugscheinwerfereinheit aus 2 zeigt;
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6 eine
Ansicht von unten ist, welche die Fahrzeugscheinwerfereinheit aus 2 zeigt;
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7 ein
erläuterndes Diagramm zur Beschreibung der positionalen
Beziehung zwischen dem Lichtemissionsteil der LED-Lichtquelle und
der ersten reflektierenden Oberfläche ist;
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8 ein
Längsschnitt ist, der eine Fahrzeugscheinwerfereinheit
einer zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt, welche
gemäß Prinzipien des vorliegend offenbarten Gegenstands
hergestellt wurde;
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9 ein
Längsschnitt ist, der eine Fahrzeugscheinwerfereinheit
einer dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt, welche
gemäß Prinzipien des vorliegend offenbarten Gegenstands
hergestellt wurde;
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10 ein
Längsschnitt ist, der eine Fahrzeugscheinwerfereinheit
einer vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt, welche
gemäß Prinzipien des vorliegend offenbarten Gegenstands
hergestellt wurde;
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11A ein horizontaler Querschnitt ist, der eine
Fahrzeugscheinwerfereinheit einer fünften beispielhaften
Ausführungsform zeigt, welche gemäß Prinzipien
des vorliegend offenbarten Gegenstands. hergestellt wurde;
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11B eine perspektivische Ansicht des in 11A gezeigten optischen Elements ist, wenn von der
Projektionslinsenseite aus betrachtet;
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11C eine perspektivische Ansicht des in 11A gezeigten optischen Elements ist, wenn von der
LED-Lichtquellenseite aus betrachtet;
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12A ein horizontaler Querschnitt ist, der eine
Fahrzeugscheinwerfereinheit einer sechsten beispielhaften Ausführungsform
zeigt, welche gemäß Prinzipien des vorliegend
offenbarten Gegenstands hergestellt wurde;
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12B eine perspektivische Ansicht des in 12A gezeigten optischen Elements ist, wenn von der
Projektionslinsenseite aus betrachtet;
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12C eine perspektivische Ansicht des in 12A gezeigten optischen Elements ist, wenn von der
LED-Lichtquellenseite aus betrachtet; und
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13 eine
perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform
eines Fahrzeugscheinwerfers einschließlich darin eingebauter
Fahrzeugscheinwerfereinheiten des vorliegend offenbarten Gegenstands
ist.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachstehend
wird nun eine Beschreibung einer Fahrzeugbeleuchtungseinheit des
vorliegend offenbarten Gegenstands unter Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen gegeben. Nachstehend werden die beispielhaften Ausführungsformen
der Fahrzeugbeleuchtungseinheit als eine Fahrzeugscheinwerfereinheit
beschrieben.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Fahrzeugscheinwerfereinheit 10 einer
ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt, und 3 ist eine
Seitenansicht der Fahrzeugscheinwerfereinheit 10.
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Die
Fahrzeugscheinwerfereinheit 10 kann eine LED-Lichtquelle 12,
eine Projektionslinse 14 und ein optisches Element 16 umfassen,
das zwischen der LED-Lichtquelle 12 und der Projektionslinse 14 angeordnet
ist.
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Die
LED-Lichtquelle (12) weist eine optische Achse L auf, welche
ungefähr mit der optischen Achse Ax der Fahrzeugscheinwerfereinheit
(10) zusammenfällt (siehe 5). Die
LED-Lichtquelle 12 kann einen LED-Chip (oder LED-Chips)
(nicht gezeigt) umfassen, der bzw. die Licht so emittieren kann
bzw. können, dass es über das optische Element 16 durch die
Projektionslinse 14 läuft. Die Fahrzeugscheinwerfereinheit
gemäß dem vorliegend offenbarten Gegenstand, so
wie oben ausgestaltet, kann ein Lichtverteilungsmuster HB bilden,
das eine Abschneidekante HL umfasst, wie in 4 gezeigt.
Es sollte beachtet werden, das die LED-Lichtquelle 12 einen
LED-Chip oder LED-Chips umfassen kann, der bzw. die weißes Licht
emittieren kann bzw. können, das für einen Fahrzeugscheinwerfer
geeignet ist. Jedoch ist der vorliegend offenbarte Gegenstand nicht
auf diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise
kann, wenn die Fahrzeugbeleuchtungseinheit gemäß dem vorliegend
offenbarten Gegenstand auf einen Hilfsscheinwerfer (beispielsweise
eine Nebelleuchte) angewendet wird, ein Licht einer anderen Farbe
emittiert werden, die für den Zweck geeignet ist.
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Die
LED-Lichtquelle 12 ist auf einem Substrat 18 montiert,
an welchem eine Wärmesenke 20 befestigt ist, wie
in 2 gezeigt. Diese Wärmesenke 20 kann
Wärme von der LED-Lichtquelle 12 ableiten.
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Die
Projektionslinse 14 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform
kann eine asphärische Linse verwenden, welche Licht von
der LED-Lichtquelle 12 breit streuen kann. Der vorliegend
offenbarte Gegenstand ist nicht auf eine asphärische Linse beschränkt,
und es kann sphärische Linse verwendet werden. Beispiele
des Materials zum Bilden der Projektionslinse 14 umfassen,
sind aber nicht beschränkt auf, Glas, ein wärmebeständiges
Harz und andere geeignete Materialien.
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4 ist
eine beispielhafte Ansicht, die das Lichtverteilungsmuster HB zeigt.
Das Lichtverteilungsmuster HB ist ein Beispiel für eine
Verwendung als Abblendlichtverteilungsmuster im Fall von Linksverkehr.
Das Abblendlichtverteilungsmuster HB kann eine rechte Hälfte
umfassen, welche durch die Mittellinie (Linie V in der Zeichnung)
getrennt ist, in der jegliche aufwärtsgerichtete Lichtkomponente
nicht eingeschlossen ist, um ein Blendlicht für einen Fahrer
eines entgegenkommenden Fahrzeugs zu vermeiden. Ferner kann das
Abblendlichtverteilungsmuster HB eine linke Hälfte umfassen,
welche aufwärtsgerichtete Lichtkomponenten einschließt,
die zur linken Seite um ungefähr 15 Grad aufwärts
emittiert werden, um für einen Fahrer die Erkennung von
Verkehrsschildern entlang eines Straßenrandes (sog. ”Ellbogenbereich”)
zu erleichtern. Es sollte beachtet werden, dass der Aufwärtswinkel
nicht auf 15 Grad begrenzt ist, sondern zwischen 15 und 45 liegen
mag.
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Mittels
der Ausgestaltung der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform
kann die Form, die mittels der Kante 24 der ersten reflektierenden
Oberfläche 22 des optischen Elements 16 wie
in 5 gezeigt (was später genauer ausgeführt
wird) projiziert wird, so vergrößert werden, dass
sie eine ähnliche Form zur Bildung der Abschneidekante
HL des Abblendlichtverteilungsmusters HB projiziert. Ferner wird
das direkte Licht von der LED-Lichtquelle 12 mittels der
Projektionslinse 14 so projiziert, wie es ist. Dem gestreuten
Licht, das von der LED- Lichtquelle 12 abwärts
emittiert wird, wird es ermöglicht, von der ersten reflektierenden
Oberfläche 22 reflektiert zu werden und von der
Projektionslinse 14 projiziert zu werden. Dem gestreuten
Licht, das von der LED-Lichtquelle 12 aufwärts
emittiert wird, wir es ermöglicht, von der zweiten reflektierenden
Oberfläche 26 reflektiert zu werden und von der
Projektionslinse 14 projiziert zu werden. Diese Strahlen
von projiziertem Licht können das Abblendlichtverteilungsmuster HB
bilden.
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Insbesondere
kann das Abblendlichtverteilungsmuster HB ein Lichtverteilungsmuster
Ha umfassen, das von dem direkten Licht gebildet wird, das von der
LED-Lichtquelle 12 emittiert wird, sowie ein Lichtverteilungsmuster
Hb, das von dem von der ersten reflektierenden Oberfläche 22 reflektierten
Licht gebildet wird, welche sich um die optische Achse Ax der Fahrzeugscheinwerfereinheit 10 gegenseitig überlagern.
Zusätzlich wird ein Lichtverteilungsmuster Hc, das von
dem von der zweiten reflektierenden Oberfläche 26 reflektierten
Licht gebildet wird, über und um die Lichtverteilungsmuster
Ha und Hb herum angeordnet. Dementsprechend sind die Lichtverteilungsmuster
Ha und Hb die hellsten und sind im Mittelbereich des Abblendlichtverteilungsmusters
HB angeordnet. Diese Ausgestaltung kann den hellsten Frontbereich
des Fahrzeugs erreichen, um dadurch die Fernsicht zu verbessern.
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Es
sollte beachtet werden, dass dann, wenn das Licht von der Projektionslinse 14 projiziert
wird, die projizierte Form vertikal und horizontal gedreht wird.
Dementsprechend ist bzw. sind der bzw. die in der LED-Lichtquelle 12 enthaltene(n)
LED-Chip(s) geeigneterweise so angeordnet, dass das gedrehte projizierte
Licht das Abblendlichtverteilungsmuster HB mit einem richtigen aufgerichteten
Abbild des von dem bzw. den LED-Chips) emittierten Lichts bereitstellen
kann. Es sollte auch beachtet werden, dass die Form der Kante 24 der
ersten reflektierenden Oberfläche 22 geeigneterweise
verschiedene Lichtverteilungsmuster mit oder ohne einen Ellbogenbereich
oder ein Fernlichtverteilungsmuster bilden kann.
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6 ist
eine Ansicht von unten der Scheinwerfereinheit der vorliegenden
beispielhaften Ausführungsform, bei der die Projektionslinse 14 so
ausgestaltet sein kann, dass sie eine Brennpunktgruppe F einer elliptischen
Form aufweist. Um das Lichtverteilungsmuster akkurat bereitstellen
zu können, kann die Kante 24 der ersten reflektierenden
Oberfläche 22 auf oder benachbart zu der Brennpunktgruppe
F der Projektionslinse 14 angeordnet sein. Zusätzlich dazu
kann die Kante 24 der ersten reflektierenden Oberfläche 22 eine
ungefähr elliptische Form aufweisen, die der Form der Brennpunktgruppe
F der Projektionslinse 14 entspricht. Dies bedeutet, dass
die Kante 24 der ersten reflektierenden Oberfläche 22 so ausgestaltet
ist, dass sie Abbildungsfehler der asphärischen Projektionslinse 14 berücksichtigt.
Um die ausgestalteten Formen effektiv zu nutzen, sind die Projektionslinse 14,
das optische Element 16 und die LED-Lichtquelle 12 relativ
so positioniert, dass die Kante 24 auf oder nahe der Brennpunktgruppe
F der Projektionslinse 14 angeordnet ist. Diese Ausgestaltung
kann die deutliche Abschneidekante HL bilden, welche von herkömmlich
verwendeten Fahrzeugscheinwerfern selbst dann benötigt
wird, wenn die Fahrzeugscheinwerfereinheit 10 breit gestreutes Licht
emittiert. Die erste reflektierende Oberfläche 22 kann
sich von der Kante 24 der ungefähr elliptischen Form
bis in die Nähe des lichtemittierenden Teils der LED-Lichtquelle 12 in
Richtung der optischen Achse Ax der Fahrzeugscheinwerfereinheit 10 erstrecken.
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Es
wird eine Beschreibung des optischen Elements 16 gegeben.
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Das
optische Element 16 kann eine erste Reflektorplatte 28 und
eine zweite Reflektorplatte 30 umfassen, welche sich gegenüber
liegen und horizontal bezüglich der optischen Achse L der LED-Lichtquelle 12 angeordnet
sind, welche dazwischen eingefügt ist, wie in 5 gezeigt.
Eine erste reflektierende Oberfläche 22 ist an
einer inneren Fläche der ersten Reflektorplatte 28 ausgebildet,
um auf oder nahe der optischen Achse Ax der Fahrzeugscheinwerfereinheit 10 angeordnet
zu sein. Eine zweite reflektierende Oberfläche 26 ist
an einer inneren Fläche der zweiten Reflektorplatte 30 ausgebildet.
Die erste reflektierende Oberfläche 22 des optischen
Elements 16 kann teilweise auf einer um 15 bis 45 Grad
bezüglich der horizontalen Breitenrichtung geneigten Oberfläche 25 aus gebildet
sein, und zwar zum Bilden der Abschneidekante nahe der optischen Achse,
wie in 2 gezeigt.
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Die
erste Reflektorplatte 28 kann eine Kante 24 nahe
der Projektionslinse 14 aufweisen, und die Kante 24 ist
in einer elliptischen Form ähnlich der Brennpunktgruppe
F der Projektionslinse 14 ausgebildet. Dann wird die erste
Reflektorplatte 28 so angeordnet, dass die Kante 24 entlang
der Position der Brennpunktgruppe F ausgerichtet wird. Die zweite Reflektorplatte 30 kann
eine ungefähr konische gekrümmte Oberfläche
oder eine gekrümmte Oberfläche mit einem Querschnitt
einer ungefähr konischen gekrümmten Oberfläche
umfassen und einen Brennpunkt aufweisen, der sich an oder benachbart
zu der LED-Lichtquelle 12 befindet. Das direkte Licht,
das von der LED-Lichtquelle 12 emittiert wird und durch die
erste reflektierende Oberfläche 22 und die zweite reflektierende
Oberfläche 26 läuft, kann auf die Lichtverteilungsmuster
Ha und Hb projiziert werden.
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Dementsprechend
kann die wie oben ausgestaltete Fahrzeugscheinwerfereinheit 10 das
Lichtverteilungsmuster Hb bilden, und zwar mittels des Lichts, das
von der LED-Lichtquelle 12 emittiert und von der ersten
reflektierenden Oberfläche 22 reflektiert wird.
Zusätzlich dazu kann die Einheit 10 das Lichtverteilungsmuster
Hc bilden, und zwar mittels des Lichts, von der LED-Lichtquelle 12 emittiert
und von der zweiten reflektierenden Oberfläche 26 reflektiert
wird. Dem direkten Licht, das von der LED-Lichtquelle 12 emittiert
wird, wird es ermöglicht, ohne Reflexion durch die Projektionslinse 14 zu
laufen, um das Lichtverteilungsmuster Ha zu bilden.
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In
der wie oben ausgestalteten Fahrzeugbeleuchtungseinheit 10 können
die erste reflektierende Oberfläche 22 und die
zweite reflektierende Oberfläche 26 in der Tiefendimension
in Richtung der optischen Achse kurz genug ausgebildet sein, damit
die reflektierenden Oberflächen Licht von der LED-Lichtquelle
reflektieren können, während diese Ausgestaltung
es dem Profil der gesamten Fahrzeugbeleuchtungseinheit ermöglichen
kann, in der Tiefenrichtung dünner zu sein. Obwohl diese
reflektierenden Oberflächen nicht dazu ausgestaltet sind, das
ganze Licht von der LED-Lichtquelle 12 zu reflektieren,
kann die Fahrzeugscheinwerfereinheit selbst mit dieser Ausgestaltung
den hohen Lichtnutzungsgrad der LED-Lichtquelle 12 aufrechterhalten,
da das direkte Licht mit hoher Helligkeit von der LED-Lichtquelle 12 dazu
verwendet werden kann, das Lichtverteilungsmuster Ha zu bilden.
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In 2 sind
die erste Reflektorplatte 28 und die zweite Reflektorplatte 30 integral
ausgebildet, um als ein optisches Element 16 zu dienen.
Der vorliegend offenbarte Gegenstand ist nicht auf diese beispielhafte
Ausführungsform beschränkt, und die erste Reflektorplatte 28 und
die zweite Reflektorplatte 30 mögen als separate
Elemente ausgebildet sein, um das optische Element 16 als
eine integrierte Einheit zu bilden.
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7 zeigt
die positionale Beziehung zwischen dem Lichtemissionsteil 13 der
LED-Lichtquelle 12 und der ersten reflektierenden Oberfläche 22.
Wie in 7 gezeigt, weist der lichtemittierende Teil 13 der
LED-Lichtquelle 12 eine untere Seite 13A auf oder
oberhalb der ersten reflektierenden Oberfläche 22 auf,
so dass das Licht, das von dem lichtemittierenden Teil 13 emittiert
wird, durch den Raum oberhalb der ersten reflektierenden Oberfläche 22 laufen kann
(mit anderen Worten kann die erste reflektierende Oberfläche 22 verhindern,
dass Licht unterhalb des optischen Elements 16 läuft).
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Der
Abstand zwischen der Kante 24 der ersten reflektierenden
Oberfläche 22 und dem lichtemittierenden Teil 13 der
LED-Lichtquelle 12 kann 10 mm oder weniger und mehr als
0 mm betragen. Diese Ausgestaltung kann ein Erreichen des abgedünnten Tiefenprofils
der Fahrzeugbeleuchtungseinheit 10 sicherstellen.
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8 ist
ein Längsschnitt, der die Ausgestaltung einer Fahrzeugscheinwerfereinheit 10A einer zweiten
beispielhaften Ausführungsform zeigt. In 8 sind
die gleichen oder ähnliche Komponenten der zweiten beispielhaften
Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen wie denjenigen
der Fahrzeug scheinwerfereinheit 10 der in den 2 bis 6 gezeigten
ersten beispielhaften Ausführungsform bezeichnet.
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Das
optische Element 16A der Fahrzeugscheinwerfereinheit 10 kann
eine erste reflektierende Oberfläche 22, eine
zweite reflektierende Oberfläche 26 und eine dritte
reflektierende Oberfläche 32 umfassen. Die dritte
reflektierende Oberfläche 32 kann an einer Position
angeordnet sein, die sich vertikal gegenüber der ersten
reflektierenden Oberfläche 22 befindet, wobei
die optische Achse L der LED-Lichtquelle 12 dazwischen
eingefügt ist. Die erste reflektierende Oberfläche 22 und
die dritte reflektierende Oberfläche 32 können
ungefähr parallel zueinander angeordnet sein. Die dritte
reflektierende Oberfläche 32 kann an einer inneren
Fläche der dritten Reflektorplatte 34 ausgebildet
sein, die integral mit der zweiten Reflektorplatte 30 ausgebildet
ist, um sich von der zweiten Reflektorplatte 30 in Richtung
der Projektionslinse 14 zu erstrecken.
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Die
Bereitstellung der dritten reflektierende Oberfläche 32 wie
oben beschrieben kann das Licht, das verschwendet schräg
aufwärts von der LED-Lichtquelle 12 gestreut wurde,
effektiv nutzen, um das Licht in Richtung des zweiten Lichtverteilungsmusters
Hc zu projizieren (siehe 4). Dies bedeutet, dass der
Lichtnutzungsgrad verbessert werden kann. Es sollte beachtet werden,
dass die zweite Reflektorplatte 30 und die dritte Reflektorplatte 34 als
separate Elemente ausgebildet sein können.
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9 ist
ein Längsschnitt, der die Ausgestaltung einer Fahrzeugscheinwerfereinheit 10B einer dritten
beispielhaften Ausführungsform zeigt. In 9 sind
die gleichen oder ähnliche Komponenten der dritten beispielhaften
Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen wie denjenigen
der Fahrzeugscheinwerfereinheit 10 der in den 2 bis 6 gezeigten
ersten beispielhaften Ausführungsform bezeichnet.
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Das
optische Element 16B der Fahrzeugscheinwerfereinheit 10B kann
ein Lichtleitelement sein, das mittels Füllens des Raums,
der von der ersten reflektierenden Oberfläche 22 und
der zweiten reflektierenden Oberfläche 26 umge ben
ist, mit einem Harz 36 gebildet wird. In dieser Ausgestaltung
werden ein Teil der oder die gesamte erste reflektierende Oberfläche 22 und
die zweite reflektierende Oberfläche 26 einer
Reflexionsoberflächenbehandlung wie etwa einer Aluminium-
oder Silberabscheidung unterzogen. Das optische Element 16B,
das so ausgestaltet ist, kann es dem direkten Licht in Richtung
der optischen Achse der LED-Lichtquelle 12 ermöglichen, ohne
Reflexion in dem optischen Element 16B durch das optische
Element 16B zu laufen und in die Projektionslinse 14 wie
es ist einzutreten. Dementsprechend kann das entsprechende projizierte
Licht ein Lichtverteilungsmuster mit hoher Helligkeit bilden.
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10 ist
ein Längsschnitt, der die Ausgestaltung einer Fahrzeugscheinwerfereinheit 10C einer
vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt. In 10 sind
die gleichen oder ähnliche Komponenten der vierten beispielhaften
Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen wie denjenigen
der Fahrzeugscheinwerfereinheit 10A der in 8 gezeigten
zweiten beispielhaften Ausführungsform bezeichnet.
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Das
optische Element 16C der Fahrzeugscheinwerfereinheit 10C kann
ein Lichtleitelement sein, das mittels Füllens des Raums,
der von der ersten reflektierenden Oberfläche 22,
der zweiten reflektierenden Oberfläche 26 und
der dritten reflektierenden Oberfläche 32 umgeben
ist, mit einem Harz 38 gebildet wird. In dieser Ausgestaltung
werden ein Teil der oder die gesamte erste reflektierende Oberfläche 22,
die zweite reflektierende Oberfläche 26 und die dritte
reflektierende Oberfläche 32 einer Reflexionsoberflächenbehandlung
wie etwa einer Aluminium- oder Silberabscheidung unterzogen. Das
optische Element 16C, das so ausgestaltet ist, kann es
dem direkten Licht in Richtung der optischen Achse der LED-Lichtquelle 12 ermöglichen,
ohne Reflexion in dem optischen Element 16C durch das optische
Element 16C zu laufen und in die Projektionslinse 14 wie es
ist einzutreten. Dementsprechend kann das entsprechende projizierte
Licht ein Lichtverteilungsmuster mit hoher Helligkeit bilden.
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11A ist ein horizontaler Querschnitt, der die
Ausgestaltung einer Fahrzeugscheinwerfereinheit 10D einer
fünften beispielhaften Ausführungsform zeigt.
In 11A sind die gleichen oder ähnliche
Komponenten der fünften beispielhaften Ausführungsform
mit den gleichen Bezugszeichen wie denjenigen der Fahrzeugscheinwerfereinheiten 10B und 10C der
in den 9 und 10 gezeigten dritten und vierten
beispielhaften Ausführungsformen bezeichnet.
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Das
optische Element 16D der Fahrzeugscheinwerfereinheit 10D kann
ein Lichtleitelement sein, das aus einem Harz gebildet ist und einen
hohlen Bereich 40 nahe der optischen Achse L der LED-Lichtquelle 12 umfasst,
wie in den 11B und 11C gezeigt.
Eine Reflektorplatte 42 mit derselben Form wie die erste
Reflektorplatte 28 (siehe 5) kann
etwas unterhalb des hohlen Bereichs 40 horizontal angeordnet
sein, um as die erste reflektierende Oberfläche zu dienen.
Das so ausgestaltete optische Element 16D kann es dem direkten
Licht in Richtung der optischen Achse L der LED-Lichtquelle 12 ermöglichen,
ohne Reflexion in dem optischen Element 16D durch den hohlen
Bereich zu laufen und in die Projektionslinse 14 einzutreten,
und zwar so, wie es ist. Dementsprechend kann das korrespondierende
projizierte Licht ein Lichtverteilungsmuster mit hoher Helligkeit
bilden.
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12A ist ein horizontaler Querschnitt, der die
Ausgestaltung einer Fahrzeugscheinwerfereinheit 10E einer
sechsten beispielhaften Ausführungsform zeigt. In 12A sind die gleichen oder ähnliche Komponenten
der sechsten beispielhaften Ausführungsform mit den gleichen
Bezugszeichen wie denjenigen der Fahrzeugscheinwerfereinheiten 10B und 10C der
in den 9 und 10 gezeigten dritten und vierten
beispielhaften Ausführungsformen bezeichnet.
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Das
optische Element 16E der Fahrzeugscheinwerfereinheit 10E kann
eine Lichteintrittsoberfläche 44 aufweisen, die
zu dem Lichtemissionsteil der LED-Lichtquelle 12 zeigt
und das von der LED-Lichtquelle 12 emittierte Licht empfängt.
Die Lichteintrittsoberfläche 44 kann in einer
in Richtung der LED-Lichtquelle konvexen Form ausgebildet sein.
Dementsprechend kann die Lichteintrittsoberfläche 44 als
eine konvexe Linse funktionieren. Eine Reflektorplatte 46 kann
auf einer horizontalen Ebene des optischen Elements 16E angeordnet
sein, wie in 11C gezeigt.
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In
dieser Ausgestaltung kann das direkte Licht in der optischen Achse
der LED-Lichtquelle 12 von der Lichteintrittsoberfläche 44 gesammelt
werden, die eine Funktion einer konvexen Linse aufweist, und das
gesammelte Licht wird in Richtung der Projektionslinse 14 projiziert.
Dementsprechend kann das gesammelte Licht die Helligkeit der ersten Lichtverteilungsmuster
Ha und Hb des Lichtverteilungsmusters HB erhöhen, wie in 4 gezeigt.
Dies kann auch die Fernsicht verbessern. Es sollte beachtet werden,
dass die Krümmung der Lichteintrittsoberfläche 44 gesteuert
werden kann, um die Größen der ersten Lichtverteilungsmuster
Ha und Hb und die Helligkeit davon einzustellen.
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Das
gestreute Licht von der LED-Lichtquelle 12 kann mittels
der Reflektorplatte 46 reflektiert werden, wie in 11C gezeigt, und kann von der Seite der Lichteintrittsoberfläche 44 in
das optische Element 16E eintreten. Das eintretende Licht
kann von der inneren Oberfläche des optischen Elements 16E reflektiert
und in Richtung der Projektionslinse 14 projiziert werden.
Das Licht, das durch die Projektionslinse 14 läuft,
kann auf das zweite Lichtverteilungsmuster Hc des Lichtverteilungsmusters
HB projiziert werden, wie in 4 gezeigt.
Dementsprechend kann der Lichtnutzungsgrad des Lichts von der LED-Lichtquelle
verbessert werden.
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Jegliche
der Fahrzeugscheinwerfereinheiten 10 bis 10E wie
in der ersten bis sechsten Ausführungsform kann auf einen
Fahrzeugscheinwerfer angewendet werden. 13 ist
eine perspektivische Ansicht, welche den Fahrzeugscheinwerfer 200 des vorliegend
offenbarten Gegenstands zeigt. Der Fahrzeugscheinwerfer 200 kann
ein Gehäuse 210, einen Fahrzeugscheinwerfereinheitsteil 220,
einen Fahrzeugscheinwerfereinheitsteil vom Reflektortyp 230, eine
Verlängerung 240, eine Lichtleitlinse oder -teil 250 und
dergleichen umfassen. Der Fahrzeugscheinwerfereinheitsteil 220 kann
drei Fahrzeugscheinwerfereinheiten umfassen, welche von jeglicher
Art der Fahrzeugscheinwerfereinheiten 10 bis 10E der
ersten bis sechsten beispielhaften Ausführungsform sind.
Die drei Fahrzeugscheinwerfereinheiten können horizontal
nebeneinander angeordnet sein. In 13 sind
die entsprechenden Projektionslinsen 14 der Einhei ten gezeigt.
Es sollte beachtet werden, dass die Ausgestaltung hinter der Projektionslinse 14 die
gleiche ist wie jegliche der Fahrzeugscheinwerfereinheiten 10 bis 10E der
ersten bis sechsten Ausführungsform, und dementsprechend
wird hier auf Zeichnungen und Beschreibungen hiervon verzichtet.
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Da
die verwendeten Fahrzeugscheinwerfereinheiten jegliche Ausgestaltung
der beispielhaften Ausführungsformen aufweisen können
und die oben beschriebenen vorteilhaften Wirkungen bereitstellen, kann
der Fahrzeugscheinwerfer 200 des vorliegend offenbarten
Gegenstands, der diese Einheiten umfasst, ein vorbestimmtes Lichtverteilungsmuster
mit hoher Helligkeit bilden. Da der Fahrzeugscheinwerfer so ausgestaltet
sein kann, dass er eine kleine Abmessung in der Tiefenrichtung aufweist,
kann der Fahrzeugscheinwerfer 200 ebenfalls so ausgestaltet sein,
dass er dementsprechend eine kleine Abmessung in der Tiefenrichtung
aufweist. Dies bedeutet, dass die Abmessung des für den
Einbau des Fahrzeugscheinwerfers 200 des vorliegend offenbarten Gegenstands
benötigten Raums an einer Fahrzeugkarosserie verringert
werden kann, wodurch der Freiheitsgrad für die Ausgestaltung
der gesamten Fahrzeugkarosserie verbessert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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