DE102010054922A1

DE102010054922A1 - Scheinwerfer für ein Fahrzeug mit einer Halbleiterlichtquelle

Info

Publication number: DE102010054922A1
Application number: DE102010054922A
Authority: DE
Inventors: Michael Müller; Mathias Thamm; Berend Wegner; Henning Kiel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-06-21
Also published as: DE102010054922A8

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer 19 für ein Fahrzeug mit zumindest einer Halbleiterlichtquelle 1, die auf einem Lichtquellenträger 3 befestigt ist, und einem in Lichtemissionsrichtung der Halbleiterlichtquelle 1 angeordneten optischen Element 6, das mittels einer Haltevorrichtung 7, 8 befestigt ist. Der erfindungsgemäße Scheinwerfer 19 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung 7, 8 eine Schlittenführungseinrichtung 8 aufweist, mittels welcher die Position des optischen Elements 6 in Richtung der optischen Achse X des Scheinwerfers 19 einstellbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug mit zumindest einer Halbleiterlichtquelle, insbesondere einer lichtemittierenden Diode, die auf einem Lichtquellenträger befestigt ist, und einem in Lichtemissionsrichtung der Halbleiterlichtquelle angeordneten optischen Element, das mittels einer Haltevorrichtung befestigt ist.
Herkömmliche Fahrzeugscheinwerfer umfassen als Lichtquellen Glühlampen, Halogenlichtquellen oder Gasentladungslampen. Außerdem sind Fahrzeugscheinwerfer bekannt, welche Halbleiterlichtquellen verwenden. Halbleiterlichtquellen werden insbesondere für die Tagfahrlichtfunktion des Fahrzeugs eingesetzt. Inzwischen stehen jedoch auch Halbleiterlichtquellen zur Verfügung, deren emittierte Lichtintensität so groß ist, dass sie in Scheinwerfern verwendet werden können, welche die Fahrbahn vor dem Fahrzeug ausleuchten und die nicht nur dazu dienen, dass das Fahrzeug von anderen Verkehrsteilnehmern wahrgenommen wird.
In der DE 10 2006 037 422 A1 wird eine Fahrzeugleuchte mit einer Leuchteneinheit beschrieben, welche Halbleiterlichtquellen einsetzt, die auf einem Lichtquelleneinheitshalter befestigt sind. In Lichtemissionsrichtung der Halbleiterlichtquellen ist eine Projektorlinse angeordnet, welche von einem Linsenhalter gehalten wird.
Aus der DE 10 2009 008 631 A1 ist ein Projektionsmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer bekannt, welches unterschiedliche Lichtverteilungen erzeugen kann. Das Projektionsmodul umfasst mehrere unabhängig voneinander schaltbare Lichtquellen sowie eine Projektionslinse, welche in Lichtemissionsrichtung der Lichtquellen angeordnet ist.
Die DE 10 2004 011 090 B4 beschreibt einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug mit einem Reflektor, einer Lichtquelle sowie mit einer im Strahlungsgang des vom Reflektor reflektierten Lichts angeordneten Linse, die an einem Trägerelement gehalten ist. Das Trägerelement weist eine Justierrippe auf, mittels welcher die Position der Linse einstellbar ist.
Schließlich ist aus der DE 11 2008 002 141 T5 ein Fahrzeugscheinwerfer mit einer Projektionslinse und einer lichtemittierenden Diode bekannt. Die Projektionslinse wird bei dem Fahrzeugscheinwerfer mittels eines Linsenhalters gehalten.
Bei Fahrzeugscheinwerfern mit einer Halbleiterlichtquelle ergibt sich das Erfordernis, dass das optische Element, welches die Abstrahlcharakteristik des Scheinwerfers wesentlich beeinflusst, sehr genau relativ zu der Halbleiterlichtquelle positioniert wird. Bei einem Fahrzeugscheinwerfer wird die Positionierung des optischen Elements relativ zu der Halbleiterlichtquelle dadurch erschwert, dass im Betrieb des Fahrzeugs Vibrationen auftreten, welche die Lage des optischen Elements zu der Halbleiterlichtquelle beeinflussen. Lageveränderungen aufgrund von Vibrationen sind dabei umso größer, je weiter entfernt das optische Element von der Halbleiterlichtquelle angeordnet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Scheinwerfer der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem das optische Element so genau wie möglich relativ zu der Halbleiterlichtquelle positioniert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Scheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der erfindungsgemäße Scheinwerfer ist dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung für das optische Element eine Schlittenführungseinrichtung aufweist, mittels welcher die Position des optischen Elements in Richtung der optischen Achse des Scheinwerfers einstellbar ist. Die Schlittenführungseinrichtung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ermöglicht es, das optische Element relativ zu der Halbleiterlichtquelle in Richtung der optischen Achse zu verschieben und die Position auf diese Weise einzustellen. Ferner stellt die Schlittenführungseinrichtung eine sehr starre Halterung in der Ebene senkrecht zu der optischen Achse bereit. Auf diese Weise können Lageveränderungen des optischen Elements relativ zu der Halbleiterlichtquelle, die beispielsweise durch Vibrationen hervorgerufen werden, minimiert werden, ohne die Einstellmöglichkeit in Richtung der optischen Achse aufzugeben.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers umfasst die Schlittenführungseinrichtung eine Feder-Nut-Verbindung. Ein Schlittenbauteil dieser Feder-Nut-Verbindung ist in Richtung der optischen Achse des Scheinwerfers verschiebbar. Durch die Feder-Nut-Verbindung wird vorteilhafterweise eine sehr exakte Befestigung des optischen Elements bereitgestellt, die jedoch in Richtung der optischen Achse verschiebbar ist.
Das Schlittenbauteil kann beispielsweise starr mit dem optischen Element verbunden sein. Ferner ist es möglich, dass das Schlittenbauteil von dem optischen Element selbst gebildet ist. Hierdurch werden Lageveränderungen des optischen Elements relativ zu dem Schlittenbauteil vermieden.
Die Schlittenführungseinrichtung ist insbesondere auf einer Seite des optischen Elements angeordnet. Auf der anderen Seite des optischen Elements kann eine weitere Schlittenführungseinrichtung angeordnet sein. In diesem Fall umfasst zumindest eine der Schlittenführungseinrichtungen, bevorzugt beide Schlittenführungseinrichtungen, ein Fixiermittel, welches das Schlittenbauteil in Richtung der optischen Achse fixiert.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann jedoch auf der anderen Seite des optischen Elements eine Fixiereinrichtung angeordnet sein, mittels welcher die Position des optischen Elements in Richtung der optischen Achse des Scheinwerfers fixierbar ist. Mittels dieser Fixiereinrichtung kann ferner die Position des optischen Elements in der zu der Richtung der optischen Achse senkrechten Ebene fixierbar sein. Beispielsweise kann die Fixiereinrichtung eine starr mit dem optischen Element verbundene Anlagefläche umfassen, deren Normale senkrecht zu der optischen Achse ausgerichtet ist. Durch diese Anlagefläche kann vorteilhafterweise eine genaue und starre Fixierung des optischen Elements in der zur optischen Achse senkrechten Ebene hergestellt werden, nachdem die Position in Richtung der optischen Achse festgelegt wurde.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ist die Position des Lichtquellenträgers zumindest in einer zu der Richtung der optischen Achse senkrechten Richtung oder Ebene einstellbar. Auf diese Weise kann vorteilhafterweise die relative Position der Halbleiterlichtquelle zu dem optischen Element in allen Richtungen eingestellt und fixiert werden.
Des Weiteren kann der Lichtquellenträger um eine zu der Richtung der optischen Achse senkrechten Achse schwenkbar sein. Die Schwenkachse ist insbesondere in Querrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet, sodass durch ein Schwenken des Lichtquellenträgers vorteilhafterweise die Leuchtweite des Scheinwerfers reguliert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ist zwischen der Halbleiterlichtquelle und dem optischen Element ein weiteres optisches Element angeordnet, welches starr mit dem Lichtquellenträger verbunden ist. Bei diesem weiteren optischen Element handelt es sich beispielsweise um einen sogenannten optischen Konzentrator. Dieser Konzentrator hat die Eigenschaft, die für die gewünschte Lichtfunktion charakteristische Lichtverteilung, d. h. insbesondere die Hell-Dunkel-Grenze, zu erzeugen. Bei einem Abblendlicht wird von dem optischen Konzentrator außerdem der sogenannte 15°-Ast erzeugt. Ein optischer Konzentrator ist beispielsweise aus der WO 2006/102882 A1 bekannt. Der Konzentrator ist der Halbleiter-Lichtquelle vorzugsweise derart nachgeordnet, dass zumindest ein Teil des durch den Konzentrator durchtretenden Lichts durch den Konzentrator optisch beeinflusst wird. Besonders bevorzugt ist der Konzentrator darüber hinaus geeignet, eine vorgebbare Lichtverteilung des austretenden Lichts zu bewirken.
Da das weitere optische Element starr mit dem Lichtquellenträger verbunden ist, wird es auch gemeinsam mit der Halbleiterlichtquelle verstellt bzw. verschwenkt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die für eine Lichtfunktion charakteristische Lichtverteilung nicht von dem Optikelement erzeugt werden muss.
Das optische Element, welches einstellbar mittels der Haltevorrichtung befestigt ist, ist insbesondere eine Sammellinse.
Bei der Halbleiterlichtquelle handelt es sich insbesondere um mindestens eine lichtemittierende Diode, insbesondere um eine sogenannte Hochleistungsleuchtdiode, die Licht sehr hoher Intensität emittiert. Die Verwendung von einer Halbleiterlichtquelle hat den Vorteil, dass ihr Bauraumbedarf sehr gering ist und sie eine hohe Lebensdauer aufweist.
Die Lichtemission der zumindest einen Halbleiterlichtquelle ist insbesondere so ausgebildet, dass sie eine Fahrbahn vor dem Fahrzeug ausleuchtet. Es wird somit nicht eine Leuchtvorrichtung bereitgestellt, welche dazu dient, andere Verkehrsteilnehmer auf das eigene Fahrzeug aufmerksam zu machen, sondern vorteilhafterweise ein Scheinwerfer, der bei Dunkelheit die für das Fahren des Fahrzeugs erforderliche Sicht erzeugt. Der Scheinwerfer erzeugt somit insbesondere eine Abblendlichtfunktion und/oder eine Fernlichtfunktion.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
1 zeigt einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers,
2 zeigt einen Querschnitt der Haltevorrichtung des Ausführungsbeispiels im Detail,
3 zeigt einen zu dem Querschnitt der 2 senkrechten Querschnitt der Schlittenführungseinrichtung des Ausführungsbeispiels des Scheinwerfers und
4 zeigt die Ansicht B der 2.
In 1 ist der grundsätzliche Aufbau des Scheinwerfers 19 gezeigt. Er umfasst zumindest eine Halbleiterlichtquelle 1. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Halbleiterlichtquelle 1 eine Hochleistungsleuchtdiode. Es wäre jedoch auch möglich als Lichtquelle ein Leuchtdiodenfeld mit mehreren Leuchtdioden zu verwenden. Die Halbleiterlichtquelle 1 ist auf einer Leiterplatte 2 befestigt. Über die Leiterplatte 2 wird die elektrische Verbindung zu der Halbleiterlichtquelle 1 hergestellt. Die Leiterplatte 2 ist schließlich auf einem Lichtquellenträger 3 befestigt. Der Lichtquellenträger 3 ist in seiner Lage in Richtung des Pfeils C, insbesondere in Richtung einer Ebene, die senkrecht auf der optischen Achse X des Scheinwerfers 19 steht, einstellbar. Ferner ist der Lichtquellenträger 3 in Richtung des Pfeils D um eine horizontale Achse, die senkrecht auf der optischen Achse X des Scheinwerfers 19 steht, schwenkbar, um eine Leuchtweitenregulierung bereitzustellen.
In Lichtemissionsrichtung der Halbleiterlichtquelle 1 ist ein sogenannter optischer Konzentrator 4 angeordnet. Das von der Halbleiterlichtquelle 1 emittierte Lichtbündel wird in den optischen Konzentrator 4 eingekoppelt. Der Konzentrator 4 erzeugt dann eine für den Scheinwerfer charakteristische Lichtverteilung. Beispielsweise kann der Konzentrator 4 als Lichtleiter ausgebildet sein, wobei die gewünschte Lichtverteilung durch die in dem Konzentrator 4 auftretende Totalreflektion erzeugt wird. Ferner wäre es möglich, dass der optische Konzentrator 4 mit einer reflektierenden Oberfläche beschichtet ist, sodass die gewünschte Lichtverteilung durch Reflektionen an dieser Oberfläche erzeugt wird.
Der optische Konzentrator 4 ist über einen Träger 5 starr mit dem Lichtquellenträger 3 verbunden. Der optische Konzentrator 4 bewegt sich somit gemeinsam mit dem Lichtquellenträger 3 und der Halbleiterlichtquelle 1.
Beabstandet von dem optischen Konzentrator 4 ist in Richtung der optischen Achse X des Scheinwerfers 19 ein optisches Element 6 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesem optischen Element 6 um eine Sammellinse. Die Sammellinse ist auf zwei gegenüberliegenden Seiten mittels einer Haltevorrichtung 7, 8 in dem Scheinwerfer 19 befestigt. Die Befestigung der Sammellinse 6 erfolgt unabhängig von dem Lichtquellenträger 3.
Die Haltevorrichtung 7, 8 wird im Folgenden mit Bezug zu den 2 bis 4 im Detail erläutert:
Auf einer Seite weist die Haltevorrichtung eine Schlittenführungseinrichtung 8 auf. Die Schlittenführungseinrichtung 8 umfasst ein Schlittenbauteil 10 und ein Führungsbauteil 9. Das Führungsbauteil 9 ist fest mit dem Gehäuse des Scheinwerfers bzw. der Karosserie des Fahrzeugs verbunden. Das Schlittenbauteil 10 ist über eine Feder-Nut-Verbindung mit dem Führungsbauteil 9 gekoppelt. Bei dieser Feder-Nut-Verbindung greift ein schwalbenschwanzförmiger Vorsprung 11 des Schlittenbauteils 10 in eine gegensätzlich geformte Nut 12 des Führungsbauteils 9 ein, wie es in 3 gezeigt ist. Das Schlittenbauteil 10 ist somit in der Nut 12 des Führungsbauteils 9 in Richtung des Pfeils A, d. h. in Richtung der optischen Achse X des Scheinwerfers 19, verschiebbar.
An dem Schlittenbauteil 10 ist der Randbereich der Sammellinse 6 befestigt. Es kann sich dabei um eine nicht lösbare oder eine lösbare Verbindung handeln. Ferner kann das Schlittenbauteil 10 auch einteilig mit der Sammellinse 6 ausgebildet sein. Die Sammellinse 6 wird somit in Richtung der optischen Achse X gemeinsam mit dem Schlittenbauteil 10 verschoben, wobei sie von der Schlittenführungseinrichtung 8 geführt wird.
Auf der anderen Seite der Sammellinse 6 ist diese mittels einer Fixiereinrichtung 7 fixierbar. Hierfür ist an den Randbereich der Sammellinse 6 ein plattenförmiges Element 13 angeformt. Das plattenförmige Element 13 ist somit starr mit der Sammellinse 6 verbunden. Das plattenförmige Element 13 stellt eine ebene Anlagefläche 15 bereit. Diese Anlagefläche 15 liegt an einer ebenen Anlagefläche 16 eines starren Gehäuseteils 17 an.
Wie in 4 gezeigt, sind bei dem plattenförmigen Element 13 zwei Löcher 14 vorgesehen; bei dem Gehäuseteil 17 sind zwei Langlöcher 18 so vorgesehen, dass die Löcher 14 des plattenförmigen Elements 13 die Langlöcher 18 überdecken, wenn die Anlagefläche 15 an der Anlagefläche 16 anliegt. Wenn die Sammellinse 6 in Richtung der optischen Achse X hin und her verschoben wird, bewegt sich zum einen das Schlittenbauteil 10 relativ zu dem Führungsbauteil 9. Zum anderen bewegt sich das plattenförmige Element 13 relativ zu dem Gehäuseteil 17, wobei die Ausrichtung der Löcher 14 mit den Langlöchern 18 erhalten bleibt, d. h. es verändert sich die Position der Löcher 14 bei den Langlöchern 18. Die Anordnung der Löcher 14 und der Langlöcher 18 sind im Detail in 4 gezeigt, welche die Ansicht B der 2 zeigt, wobei die Sammellinse 6 mit dem plattenförmigen Element 13 in Richtung der optischen Achse X von dem Gehäuseteil 17 wegbewegt ist. Durch Schrauben 19, welche durch die Löcher 14 und die Langlöcher 18 durchgreifen und die mit Muttern gekontert sind, kann die Position des plattenförmigen Elements 13 relativ zu dem Gehäuseteil 17 fixiert werden.
Durch die Haltevorrichtung 7, 8 kann die Sammellinse 6 somit sehr exakt relativ zu der Halbleiterlichtquelle 1 eingestellt und fixiert werden. Dabei kann der Abstand der Sammellinse 6 in Richtung der optischen Achse X zu der Halbleiterlichtquelle 1 verändert werden. Die Winkelausrichtung der Sammellinse 6 bleibt bei der Einstellung der Position der Sammellinse 6 in Richtung der optischen Achse X erhalten, da die ebenen Anlageflächen 15 und 16 durch die Schrauben 19 aneinander fixiert sind.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Art der Fixierung der Position des Schlittenbauteils 10 der Schlittenführungseinrichtung 8 auch auf andere Weise erfolgen kann. Beispielsweise könnte eine Fixiereinrichtung das Schlittenbauteil 10 relativ zu dem Führungsbauteil 9 fixieren, beispielsweise durch eine Fixierschraube. In diesem Fall wäre es möglich die Sammellinse 6 mittels einer, zweier oder mehrerer Schlittenführungseinrichtungen einzustellen und zu fixieren. Auch in diesen Fällen lässt sich die Sammellinse 6 jedoch nur in einem Freiheitsgrad, nämlich in Richtung der optischen Achse X hin und her bewegen.
Der Scheinwerfer des beschriebenen Ausführungsbeispiels dient der Ausleuchtung einer Fahrbahn vor dem Fahrzeug. Der Scheinwerfer stellt somit beispielsweise ein Abblendlicht oder ein Fernlicht bereit. Die Lichtintensität des Scheinwerfers geht über die Lichtintensität einer Leuchte, die auf das Fahrzeug aufmerksam machen soll, wie z. B. ein Positionslicht oder ein Tagfahrscheinwerfer, hinaus.
Bezugszeichenliste

1: Halbleiterlichtquelle
2: Leiterplatte
3: Lichtquellenträger
4: weiteres optisches Element; optischer Konzentrator
5: Träger
6: optisches Element; Sammellinse
7: Fixiereinrichtung
8: Schlittenführungseinrichtung
9: Führungsbauteil
10: Schlittenbauteil
11: Vorsprung
12: Nut
13: plattenförmiges Element
14: Löcher
15: Anlagefläche
16: Anlagefläche
17: Gehäuseteil
18: Langlöcher
19: Scheinwerfer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006037422 A1 [0003]
DE 102009008631 A1 [0004]
DE 102004011090 B4 [0005]
DE 112008002141 T5 [0006]
WO 2006/102882 A1 [0017]

Claims

Scheinwerfer (19) für ein Fahrzeug mit zumindest einer Halbleiterlichtquelle (1), die auf einem Lichtquellenträger (3) befestigt ist, und einem in Lichtemissionsrichtung der Halbleiterlichtquelle (1) angeordneten optischen Element (6), das mittels einer Haltevorrichtung (7, 8) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (7, 8) eine Schlittenführungseinrichtung (8) aufweist, mittels welcher die Position des optischen Elements (6) in Richtung der optischen Achse (X) des Scheinwerfers (19) einstellbar ist.
Scheinwerfer (19) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlittenführungseinrichtung (8) eine Feder-Nut-Verbindung (11, 12) umfasst, wobei ein Schlittenbauteil (10) der Feder-Nut Verbindung (11, 12) in Richtung der optischen Achse (X) des Scheinwerfers (19) verschiebbar ist.
Scheinwerfer (19) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlittenbauteil (10) starr mit dem optischen Element (6) verbunden ist oder das Schlittenbauteil (10) von dem optischen Element (6) gebildet ist.
Scheinwerfer (19) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlittenführungseinrichtung (8) auf einer Seite des optischen Elements (6) angeordnet ist und dass auf der anderen Seite des optischen Elements (6) eine Fixiereinrichtung (7) angeordnet ist, mittels welcher die Position des optischen Elements (6) in Richtung der optischen Achse (X) des Scheinwerfers fixierbar ist.
Scheinwerfer (19) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Fixiereinrichtung (7) die Position des optischen Elements (6) in der zu der Richtung der optischen Achse (X) senkrechten Ebene fixierbar ist.
Scheinwerfer (19) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung (7) eine starr mit dem optischen Element (6) verbundene Anlagefläche (15) umfasst, deren Normale senkrecht zu der optischen Achse (X) ausgerichtet ist.
Scheinwerfer (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Lichtquellenträgers (3) zumindest in einer zu der Richtung der optischen Achse (X) senkrechten Richtung oder Ebene einstellbar ist.
Scheinwerfer (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquellenträger (3) um eine zu der Richtung der optischen Achse senkrechte Achse schwenkbar ist.
Scheinwerfer (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Halbleiterlichtquelle (1) und dem optischen Element (6) ein weiteres optisches Element (4) angeordnet ist, welches starr mit dem Lichtquellenträger (3) verbunden ist.
Scheinwerfer (19) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemission der zumindest einen Halbleiterlichtquelle (1) so ausgebildet ist, dass sie eine Fahrbahn vor dem Fahrzeug ausleuchtet.