DE102011054235B4

DE102011054235B4 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102011054235B4
Application number: DE102011054235.3A
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: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2031-10-07
Also published as: US20130128602A1; US8851725B2; DE102011054235A1; CN103090293A

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Anzahl von Lichtquellen und mit einer Optikeinheit (3) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Optikeinheit (3) mindestens eine Optikfläche aufweist, die über Haltemittel in einer vorgegebenen Montageposition gehalten ist, dass als Haltemittel ein transparentes Substrat (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (8) eine Anzahl von Nuten (11) aufweist, so dass eine Randseite der Optikfläche (9)-in der Nut (11) einfassbar ist, dass die Nuten (11) kreuzweise angeordnet sind, dass das transparente Substrat (8) als eine ebene Platte ausgebildet ist, die parallel zu einer durch matrixartig angeordnete Lichtquellen gebildeten Lichterzeugungsebene (13) angeordnet ist, wobei eine nutenfreie Flachseite (8") des transparenten Substrats (8) auf einer den Lichtquellen zugewandten Seite angeordnet ist.

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 Anzahl von matrixartig angeordneten Lichtquellen aufweist. Den Lichtquellen ist eine Optikeinheit vorgelagert, die zum einen eine Lichtformungsoptikeinheit aufweist. Zwischen der Lichtformungsoptikeinheit und den Lichtquellen ist eine Voroptikeinheit angeordnet, die durch eine mit Feinstrukturelementen versehene Platte gebildet ist. Diese Feinstrukturelemente ermöglichen eine Aufspreizung des von den Lichtquellen abgesandten Lichtes, so dass eine Homogenisierung der Lichtstärkeverteilung in einer Lichtverteilung ermöglicht wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass zur Anpassung des von in einem bestimmten Abstand zueinander angeordneten Lichtquellen emittierten Lichtes an die Lichtformungsoptikeinheit senkrecht zur Lichterzeugungsebene verlaufende Optikflächen wünschenswert sind.
Aus der DE 10 2005 033 709 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Anzahl von Lichtquellen und einer Optikeinheit mit einer Optikfläche bekannt, wobei die Optikeinheit über Passstifte an einem Haltekörper befestigt ist. Der Haltekörper umgibt die Optikeinheit rahmenförmig. Der rahmenförmige Haltekörper ist über Passstifte mit einer Trägerplatte verbunden. Nachteilig hieran ist, dass die Optikeinheit mittelbar über den Haltekörper mit der Trägerplatte verbunden ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit matrixartig zueinander angeordneten Lichtquellen derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise eine robuste und einfach zu montierende Anordnung von in Hauptabstrahlrichtung verlaufenden Optikflächen insbesondere zur Homogenisierung der Lichtverteilung ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
Die Erfindung ermöglicht eine robuste und handhabungstechnisch einfache Halteanordnung von insbesondere ebenen Optikflächen, die zur Reflexion von Lichtquellen emittierten Lichtes vorgesehen ist. Die Optikflächen sind in einer Nut eines transparenten Substrats gelagert und befestigt. Die Optikfläche ist senkrecht zu dem transparenten Substrat angeordnet. Das transparente Substrat kann mit seiner nutenfreien Flachseite einfach an der Lichtquellenanordnung befestigt werden. Dadurch, dass Randseiten der Optikfläche in die Nut des transparenten Substrats eintauchen, sind Randkanten der Optikfläche geschützt angeordnet. Das transparente Substrat sowie die mindestens eine Optikfläche bilden vorzugsweise eine Voroptikeinheit für die Lichtformung. Nach der Erfindung erstrecken sich die Nuten des transparenten Substrats kreuzweise, so dass entsprechend kreuzweise angeordnete Optikflächen zur beispielsweisen Homogenisierung des Lichtes matrixartig angeordneter Lichtquellen in einem Schritt einfach montiert und sicher in der Montageposition gehalten werden können.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Nut des transparenten Substrats eine solche Nutbreite auf, dass die Optikfläche klemmend in der Nut gehalten ist. Hierdurch wird eine einfache und kostengünstige Montage ermöglicht.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Optikflächen zwei gegenüberliegende verspiegelte Flachseiten auf, so dass ein in dem transparenten Substrat integriertes Streifengitter mit Aussparungen gebildet wird, denen jeweils die Lichtquellen zugeordnet sind. Vorteilhaft kann hierdurch eine Homogenisierung des Lichtes bzw. eine Erhöhung der Lichteffizienz bereitgestellt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht das transparente Substrat aus einem Glasmaterial, das vorzugsweise durch Maskieren und Ätzen mit den Nuten zur Aufnahme der Optikfläche versehen ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Beleuchtungsvorrichtung,
2 eine perspektivische Darstellung von kreuzweise angeordneten Optikflächen, bevor sie mit dem transparenten Substrat verbunden werden,
3 eine perspektivische Darstellung des transparenten Substrats mit kreuzweise ausgeformten Nuten,
4a eine perspektivische Darstellung eines transparenten Substrats, dem ein transparenter Deckel zugeordnet ist und
4b eine Darstellung der Substrate gemäß 4a mit eingezeichneten Grenzlinien der Nuten.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge wird vorzugsweise in Scheinwerfern zur Erzeugung einer adressierbaren Fernlichtverteilung eingesetzt, bei der zur Vermeidung einer unerwünschten Blendung von Verkehrsobjekten in dem Scheinwerfervorfeld vorzugsweise durch Ausschalten entsprechender Lichtquellen Lichtbereiche der Lichtverteilung ausgeblendet werden können.
Die Beleuchtungsvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Anzahl von matrixartig angeordneten Lichtquellen (Lichtquellenmatrix) 1 und einer in Hauptabstrahlrichtung 2 vor der Lichtquellenmatrix 1 angeordneten Optikeinheit 3, die zum einen aus einer Lichtformungsoptikeinheit 4 und einer Voroptikeinheit 5 besteht. Die Lichtformungsoptikeinheit 4 weist eine erste Linse 6 und eine zweite Linse 7 auf, die in Hauptabstrahlrichtung 2 versetzt zueinander angeordnet sind.
Zwischen der Lichtformungsoptikeinheit 4 und der Lichtquellenmatrix 1 ist die Voroptikeinheit 5 in unmittelbaren Anschluss zu der Lichtquellenmatrix 1 angeordnet. Die Voroptikeinheit 5 besteht im Wesentlichen aus einem transparenten Substrat 8, das mit einer Mehrzahl von ebenen Streifenelementen 9 verbunden ist.
Die ebenen Streifenelemente 9 weisen jeweils gegenüberliegende hoch reflektierende Flachseiten 9', 9" auf und sind gitterförmig in Zeilen und senkrecht zu denselben verlaufenden Spalten angeordnet. Die ebenen Streifenelemente 9 sind jeweils kammartig ausgebildet und weisen Querschlitze 10 auf, über die jeweils ein erstes Streifenelement 9 mit einem senkrecht zu demselben verlaufenden weiteren Streifenelement 9 verbindbar bzw. zusammensteckbar ist. Das aus den Streifenelementen 9 zusammengesetzte Streifengitter ist in 2 dargestellt.
Das transparente Substrat 8 ist plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem Glasmaterial. Auf einer ersten Flachseite 8' sind kreuzförmig verlaufende Nuten 11 ausgeformt, die in ihrer Dimension zu Randseiten des durch die Streifenelemente 9 gebildeten Streifengitter korrespondieren. In der Ausführungsform gemäß 3 sind drei horizontale Nuten 11' und fünf vertikale Nuten 11" vorgesehen, damit ein entsprechendes Streifengitter mit 3 x 5 Streifenelementen 9 in die Nuten 11 einsetzbar ist. Die Streifenelemente 9 werden so eingesetzt, dass eine lange Randseite derselben in die Nut 11 eintaucht.
Die Nuten 11 weisen eine Nuttiefe t_N auf, die kleiner ist als eine Dicke d_S des transparenten Substrats 8, so dass die gitterförmig angeordneten Streifenelemente 9 nicht zu einer nutenfreien Flachseite 8" des Substrats 8 hindurchgesteckt werden können.
Die Nuten 11 weisen eine Nutbreite n_B auf, so dass die Streifenelemente 9 in der Nut 11 klemmend gehalten sind. Alternativ kann die Nutbreite n_B auch so groß gewählt sein, dass die Streifenelemente 9 mit Spiel in die Nut eingreifen können und dann durch Klebemittel in der Montageposition gehaltert werden.
Im montierten Zustand der Streifenelemente 9 begrenzen diese mit ihren Flachseiten 9', 9" eine Aussparung 12, deren Achse parallel zur Hauptabstrahlrichtung 2 weist bzw. senkrecht zur durch die Lichtquellen 1 aufgespannten Lichterzeugungsebene 13 ist. Die Flachseiten 9', 9" der Streifenelemente 9 bilden somit hoch reflektierende Optikflächen, die parallel zur optischen Achse der Lichtquellen 1 verlaufen. Sie ermöglichen eine mehrfache Reflexion des von den Lichtquellen ausgesandten Lichtes, bevor das Licht die Lichtformungsoptikeinheit 4 erreicht. Vorzugsweise ist die aus dem transparenten Substrat 8 und den Streifenelementen 9 gebildete Voroptikeinheit 5 unmittelbar anschließend zu der Lichtquellenmatrix 1 angeordnet. Vorzugsweise ist die nutenfreie Flachseite 8" auf einer der Lichtquellenmatrix 1 zugewandten Seite angeordnet, während die mit Nuten versehene Flachseite 8' auf einer der Lichtformungsoptikeinheit 4 zugewandten Seite angeordnet ist.
Die gitterförmige Nutenstrukturierung des transparenten Substrats 8 kann lithografisch durch Maskieren und Ätzen hergestellt werden. Das transparente Substrat 8 besteht vorzugsweise aus einem Glasmaterial.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß den 4a und 4b kann die Voroptikeinheit 5 auch durch Kombination des transparenten Substrats 8 und eines transparenten Deckels 18 gebildet sein. Der transparente Deckel 18 weist ebenfalls eine kreuzförmige Strukturierung mit zu Nuten 11 des Substrats 8 entsprechenden Nuten 19 auf, so dass ein erhabener Anteil der in dem ersten transparenten Substrat 8 eingelassenen Streifenelement 9 aufgenommen werden kann. Im montierten Zustand liegen die mit Nuten 11 Flachseite versehene 8' des ersten Substrats 8 flächig mit einer mit den Nuten 19 versehenen Flachseite 18' des transparenten Deckels 18 unmittelbar und flächig aneinander. Er ergibt sich somit eine kompakte und robuste Voroptikeinheit 5', in der das Streifengitter 9 geschützt angeordnet ist.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform können die Streifenelemente 9 auch vollständig in die Nuten 11 eingebracht sein und mit einem nutenfreien Deckel bedeckt sein.
Zur Montage werden die einzelnen Streifenelemente 9 kreuzweise unter Eingreifen der entsprechenden Querschlitze 10 miteinander verbunden bzw. zusammengesteckt. Nachfolgend wird das so gebildete Streifengitter in einem einzigen Verfahrensschritt in die Nuten 11 des transparenten Substrats 8 eingesetzt. Gegebenenfalls kann dann der ebenfalls mit Nuten 19 versehene transparente Deckel 18 unter fluchtender Anordnung der Nuten 19 zu dem Streifengitter 9 auf das transparente Substrat 8 aufgesetzt und beispielsweise durch Klebung mit demselben verbunden werden.
Die Lichtquellen sind als LED-Lichtquellen und/oder als LED-Chips ausgebildet, die zusammen die Lichterzeugungsebene 13 aufspannen. Die Lichterzeugungsebene 13 ist senkrecht zur optischen Achse der Optikeinheit 3 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Lichtquellen (Lichtquellenmatrix)
2: Hauptabstrahlrichtung
3: Optikeinheit
4: Lichtformungsoptikeinheit
5, 5': Voroptikeinheit
6: erste Linse
7: zweite Linse
8, 8', 8": transparentes Substrat, erste Flachseite, nutenfreie Flachseite
9, 9', 9": Streifenelement / Flachseiten
10: Querschlitze
11, 11', 11": Nut
12: Aussparung
13: Lichterzeugungsebene
18, 18', 18": transparenter Deckel
19: Nut

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Anzahl von Lichtquellen und mit einer Optikeinheit (3) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Optikeinheit (3) mindestens eine Optikfläche aufweist, die über Haltemittel in einer vorgegebenen Montageposition gehalten ist, dass als Haltemittel ein transparentes Substrat (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (8) eine Anzahl von Nuten (11) aufweist, so dass eine Randseite der Optikfläche (9)-in der Nut (11) einfassbar ist, dass die Nuten (11) kreuzweise angeordnet sind, dass das transparente Substrat (8) als eine ebene Platte ausgebildet ist, die parallel zu einer durch matrixartig angeordnete Lichtquellen gebildeten Lichterzeugungsebene (13) angeordnet ist, wobei eine nutenfreie Flachseite (8") des transparenten Substrats (8) auf einer den Lichtquellen zugewandten Seite angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (11) des transparenten Substrats (8) zumindest teilweise eine solche Nutbreite (b_N) aufweist, dass die Optikfläche klemmend in der Nut (11) gehalten ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (11) des transparenten Substrats (8) eine Nuttiefe (t_N) aufweisen, die kleiner ist als eine Dicke (ds) des transparenten Substrats (8).
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikfläche durch verspiegelte Flachseiten (9', 9") eines ebenen Streifenelementes (9) gebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Substrat (8) und die ebenen Streifenelemente (9) eine Voroptikeinheit (5) bilden, der in Hauptabstrahlrichtung (2) eine Lichtformungsoptikeinheit (4) vorgelagert ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ebenen Streifenelemente (9) eine Anzahl von Aussparungen (12) begrenzen, denen jeweils in axialer Verlängerung derselben eine Lichtquelle zugeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (11) durch Maskieren und Ätzen an einer Flachseite (8') des transparenten Substrats (8) herstellbar sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Substrat (8) aus einem Glasmaterial besteht.