DE102011054230B4

DE102011054230B4 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102011054230B4
Application number: DE102011054230.2A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Kloos
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2023-09-14
Anticipated expiration: 2031-10-07
Also published as: US20130094236A1; DE102011054230A1; CN103090292A; US8864352B2

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von in einer Lichterzeugungsebene (5) matrixartig angeordneten Lichtquellen, mit einer in Hauptabstrahlrichtung (2) vor den Lichtquellen angeordneten Lichtformungsoptikeinheit (4) und mit einer zwischen der Lichtformungsoptikeinheit (4) und den Lichtquellen angeordneten Voroptikeinheit (10), die eine Mehrzahl von Voroptikelementen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Voroptikelemente (3) als mit spiegelnden Flachseiten (13) versehene ebene Streifenelemente (10, 10', 10") ausgebildet sind zur Bildung eines Streifengitters (3), das aus einer Mehrzahl von zeilenartig angeordneten Streifenelementen (10') und einer Mehrzahl von spaltenartig angeordneten Streifenelementen (10") gebildet ist, wobei rechteckförmige bzw. quadratische Aussparungen (11) gebildet sind, denen jeweils eine Lichtquelle der Lichtquellenmatrix (1) zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2008 005 488 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten LED-Lichtquellen aufweist. Den LED-Lichtquellen sind eine Voroptikeinheit sowie eine in Hauptabstrahlrichtung vor der Voroptikeinheit angeordnete Lichtformungsoptikeinheit vorgelagert. Die Voroptikeinheit besteht aus einer Platte, die mit Feinstrukturelementen besetzt ist. Die Feinstrukturelemente ermöglichen eine Aufspreizung der als Lichtflecken abgebildeten LED-Lichtquellen in der Lichtverteilung, so dass eine Homogenisierung der Lichtstärkeverteilung unterhalb einer Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung bewirkt wird.
Aus der DE 10 2008 013 603 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten LED-Lichtquellen aufweist. Den LED-Lichtquellen ist eine Lichtformungsoptikeinheit vorgelagert. Zwischen der Lichtformungsoptikeinheit und den LED-Lichtquellen ist eine Voroptikeinheit angeordnet, die eine Mehrzahl von jeweils den LED-Lichtquellen zugeordneten Voroptikelemente aufweist. Die Voroptikelemente erweitern sich konusförmig in Hauptabstrahlrichtung und sollen eine Homogenisierung der Lichtstärkeverteilung bewirken.
Die Abstände der LED-Lichtquellen in der von ihr aufgespannten Lichterzeugungsebene können herstellungsbedingt variieren. Es besteht daher ein Bedürfnis, die Abstände der optischen Mittel so auszugleichen, dass die geforderte Lichtverteilung erzeugt werden kann.
Aus der US 2006/0132725 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Flüssigkristallprojektor bekannt, die eine Mehrzahl von Lichtquellen, eine Voroptikeinheit und eine Lichtformungsoptikeinheit aufweist. Die Voroptikeinheit umfasst eine Mehrzahl den Lichtquellen zugeordnete Linsenelemente, die zur Kollimation des von den Lichtquellen abgestrahlten Lichtes dienen. Zur Verbesserung der Lichtausnutzung können die Linsen von Reflektorflächen umrahmt sein. Die Voroptikeinheit dient somit zur Sammlung des von den jeweiligen Lichtquellen abgestrahlten Lichtes.
Aus der EP 2 230 444 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Straßen mit einer Mehrzahl von Lichtquellen und einer Optikeinheit bekannt, die als eine Reflektoreinheit ausgebildet ist. Diese Reflektoreinheit besteht aus parallel verlaufenden Streifenelementen, die kammartig ausgebildet sind. Auf einer der Lichtquelle zugewandten Seite weisen die Streifenelemente eine durchgehende Reflexionsfläche und auf einer der Lichtquelle abgewandten Seite eine aus parallelen Zähnen bestehende Reflexionsfläche auf. Hierdurch wird eine vorgegebene Lichtverteilung auf der Straße erzeugt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von in einer Lichterzeugungsebene matrixartig angeordneten Lichtquellen derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise eine Anpassung der in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordneten Lichtquellen auf eine Lichtformungsoptikeinheit zur Erzeugung der Lichtverteilung gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
Nach der Erfindung besteht eine Voroptikeinheit aus einem Streifengitter, das sich aus ebenen und mit spiegelnden Flachseiten versehenen Streifenelementen zusammensetzt. Es ergeben sich jeweils den Lichtquellen zugeordnete Aussparungen, die durch spiegelnde, vorzugsweise rechteckförmige Flächen begrenzt sind. Die Aussparungen begrenzenden Flächen sind parallel zu der Hauptabstrahlrichtung. Das erfindungsgemäße Streifengitter ermöglicht eine Anpassung der in der Lichterzeugungsebene angeordneten Lichtquellen an eine Lichtformungsoptikeinheit, wobei insbesondere unerwünschte Lücken benachbarter Lichtquellenabbildungen in der Lichtverteilung vermieden werden. Damit ermöglicht die erfindungsgemäße Voroptikeinheit eine Homogenisierung der Lichtverteilung.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Voroptikeinheit unmittelbar vor der Lichterzeugungsebene angeordnet. Die Voroptikeinheit ermöglicht die Erzeugung einer virtuellen Lichtquellenanordnung, die eine an die Lichtformungsoptikeinheit angepasste geänderte Beabstandung der Lichtquellen in der Lichterzeugungsebene ermöglicht.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind benachbart zueinander angeordnete ebene Streifenelemente des Streifengitters rechtwinkelig zueinander angeordnet. Es bilden sich Aussparungen mit einem rechteckigen bzw. quadratischen Rahmen für die Lichtquellen. An den die Aussparungen begrenzenden Flächen erfolgt eine mehrfache Reflexion des von den jeweiligen Lichtquellen abgestrahlten Lichtes.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die ebenen Streifenelemente kammartig mit Querschlitzen versehen ausgebildet, wobei senkrecht zueinander angeordnete Streifenelemente über den Querschlitz ineinander eingreifen. Vorteilhaft wird das Streifengitter durch einfache Geometrie aufweisende Streifenelemente zusammengesetzt, die aufgrund der kammartigen Ausbildung zudem eine einfache Montage ermöglichen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die spiegelnden Flachseiten der Streifenelemente hochglänzend beschichtet, so dass ein hoher Reflexionsgrad gegeben ist.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Beleuchtungsvorrichtung,
2 eine perspektivische Vorderansicht einer als Streifengitter ausgebildeten Voroptikeinheit und
3 eine exemplarische Darstellung von zwei Streifenelementen bevor sie über Querschlitze miteinander verbunden werden.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge wird vorzugsweise in Scheinwerfern zur Erzeugung einer adressierbaren Fernlichtverteilung eingesetzt, bei der zur Vermeidung von einer unerwünschten Blendung von Verkehrsobjekten in dem Scheinwerfervorfeld vorzugsweise durch Ausschalten entsprechender Lichtverteilungsbereiche die entsprechenden Verkehrsobjekte ausgeblendet werden können.
Die Beleuchtungsvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Matrix 1 von Lichtquellen, einer in Hauptabstrahlrichtung 2 unmittelbar vor der Lichtquellen-Matrix 1 angeordneten Voroptikeinheit 3 und einer in Hauptabstrahlrichtung 2 vor der Voroptikeinheit 3 angeordneten Lichtformungsoptikeinheit 4. Die Lichtquellen sind als LED-Lichtquellen bzw. LED-Chips ausgebildet, die auf einem gemeinsamen Träger in einer Lichterzeugungsebene 5 angeordnet sind. Der Träger der Lichtquellen bzw. die Lichtquellen-Matrix 1 ist vorzugsweise auf einem Kühlkörper 6 befestigt, der sich auf einer der Voroptikeinheit 3 abgewandten Seite der Matrix 1 erstreckt.
Die Voroptikeinheit 3 weist einen vorderen Rand 7 auf, der in einer Brennebene der aus einer ersten Linse 8 und einer zweiten Linse 9 bestehenden Lichtformungsoptikeinheit 4 angeordnet ist.
Zur Anpassung der Lichtquellen-Matrix 1 an die Lichtformungsoptikeinheit 4 weist die Voroptikeinheit 3 ein Streifengitter auf, das aus einer Mehrzahl von in einem rechten Winkel zueinander angeordneten ebenen Voroptikelementen bzw. ebenen Streifenelementen 10 gebildet ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist das Streifengitter 3 aus einer Mehrzahl von zeilenartig angeordneten Streifenelementen 10' und einer Mehrzahl von spaltenartig angeordneten Streifenelementen 10" gebildet, wobei rechteckförmige bzw. quadratische Aussparungen 11 gebildet sind, denen jeweils eine Lichtquelle der Lichtquellen-Matrix 1 zugeordnet sind.
In 3 ist zu ersehen, dass die Streifenelemente 10 kammartig ausgebildet sind und eine Anzahl von Querschlitzen 12 aufweisen, mittels derer das in einer Zeile angeordnete Streifenelement 10' mit dem in einer Spalte angeordneten Streifenelement 10" verbindbar ist.
Die Streifenelemente 10 sind gleich ausgebildet, wobei die Querschlitze 12 eine Länge I_Q aufweisen, die größer ist als eine halbe Breite bs des Streifenelementes 10. Hierdurch ist gewährleistet, dass eine Dicke d_G des Streifengitters 3 mit der Breite bs der Streifenelemente 10 übereinstimmt.
Die Zeilen 10' von Streifenelementen 10 und die Spalten 10" von Streifenelementen 10 sind rechtwinkelig zueinander angeordnet. Die Streifenelemente 10 weisen jeweils gegenüberliegende spiegelnde Flachseiten 13 auf, die durch Beschichtung der Streifenelemente 10 mit einem hochglänzenden bzw. hochreflektierenden Material erzeugt sind. Die Dicke d_G des Streifengitters 3 bzw. die Breite bs der Streifenelemente 10 ist so gewählt, dass an den die Aussparung 11 begrenzenden Flachseiten 13 eine mehrfache Reflexion des von den Lichtquellen abgesandten Lichtes erfolgt. Die Breite bs der Streifenelemente 10 liegt in dem Bereich zwischen 2 mm und 5 mm, vorzugsweise beträgt die Breite bs 3 mm.
Die Streifenelemente 10 sind vorzugsweise starr ausgebildet und weisen eine Dicke ds im Bereich zwischen 0,06 mm und 0,5 mm auf.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Aussparungen statt im Querschnitt rechteckig bzw. quadratisch auch trapezförmig oder rombusförmig ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Matrix
2: Hauptabstrahlrichtung
3: Streifengitter
4: Lichtformungsoptikeinheit
5: Lichterzeugungsebene
7: vorderer Rand
8: erste Linse
9: zweite Linse
10: Voroptikeinheit
11: Aussparung
12: Querschlitz
13: spiegelnde Flachseite

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von in einer Lichterzeugungsebene (5) matrixartig angeordneten Lichtquellen, mit einer in Hauptabstrahlrichtung (2) vor den Lichtquellen angeordneten Lichtformungsoptikeinheit (4) und mit einer zwischen der Lichtformungsoptikeinheit (4) und den Lichtquellen angeordneten Voroptikeinheit (10), die eine Mehrzahl von Voroptikelementen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Voroptikelemente (3) als mit spiegelnden Flachseiten (13) versehene ebene Streifenelemente (10, 10', 10") ausgebildet sind zur Bildung eines Streifengitters (3), das aus einer Mehrzahl von zeilenartig angeordneten Streifenelementen (10') und einer Mehrzahl von spaltenartig angeordneten Streifenelementen (10") gebildet ist, wobei rechteckförmige bzw. quadratische Aussparungen (11) gebildet sind, denen jeweils eine Lichtquelle der Lichtquellenmatrix (1) zugeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifengitter (3) sich in Hauptabstrahlrichtung (2) unmittelbar an die Lichterzeugungsebene (5) anschließt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifengitter (3) eine solche Dicke (d_G) aufweist, dass das in die Aussparungen (11) desselben eintretende Licht mehrfach an den spiegelnden Flachseiten (13) der Streifenelemente (10, 10', 10") reflektiert wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zueinander angeordnete ebene Streifenelemente (10, 10', 10") des Streifengitters (3) rechtwinkelig und in einem gleichen Abstand zueinander angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Streifenelemente (10, 10', 10") jeweils langgestreckt und kammartig mit einer Anzahl von Querschlitzen (12) ausgebildet sind, wobei senkrecht zueinander angeordnete Streifenelemente (10, 10', 10") über den Querschlitz (12) miteinander verbindbar sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die spiegelnden Flachseiten (13) der Streifenelemente (10, 10', 10") hochglänzend beschichtet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Streifenelemente (10, 10', 10") starr ausgebildet sind und/oder dass die ebenen Streifenelemente (10, 10', 10") eine Dicke (ds) im Bereich von 0,06 mm bis 0,5 mm aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Streifenelemente (10, 10', 10") eine Breite (bs) im Bereich zwischen 2 mm und 5 mm, vorzugsweise eine Breite (bs) von 3 mm aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtformungsoptikeinheit (4) aus mindestens einer Linse (8, 9) besteht und dass ein in Hauptabstrahlrichtung (2) vorderer Rand (7) des Streifengitters (3) in einer Brennebene der Lichtformungsoptikeinheit (4) angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen als LED-Lichtquellen und/oder LED-Chips ausgebildet sind, die auf einem gemeinsamen Träger und/oder an einem Kühlkörper (6) gehalten sind.