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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Das Lichtmodul umfasst mindestens eine Halbleiterlichtquelle zum Aussenden von Licht, eine Primäroptik zum Bündeln zumindest eines Teils des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle ausgesandten Lichts, eine der mindestens einen Halbleiterlichtquelle zugeordnete Strahlenblende und einen mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle zumindest mittelbar thermisch in Kontakt stehenden Kühlkörper.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Beleuchtungseinrichtungen für Fahrzeuge bekannt. So unterscheidet man zwischen Scheinwerfern und Leuchten. Scheinwerfer sind ausschließlich im Frontbereich eines Fahrzeugs angeordnet. Sie dienen neben der Verkehrssicherheit durch eine Sichtbarmachung des Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer insbesondere der Ausleuchtung der Fahrbahn vor dem Fahrzeug, insbesondere in Form von Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht oder einer beliebig anderen Scheinwerferfunktion, bspw. einer adaptiven Lichtverteilung, um jeweils die Sicht für den Fahrer zu verbessern. Scheinwerfer können als Lichtquelle mindestens eine Glühlampe, Gasentladungslampe oder Leuchtdiode (LED) aufweisen. Sie können nach einem Reflexionsprinzip arbeiten, verfügen also über einen zur Lichtquelle hin verspiegelten Reflektor, der das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung vor das Fahrzeug reflektiert. Alternativ können Scheinwerfer nach einem Projektionsprinzip arbeiten, wobei sie über eine Primäroptik (z.B. einen Reflektor oder eine Vorsatzoptik) zum Bündeln der von der Lichtquelle ausgesandten Lichts und über eine Sekundäroptik (z.B. eine Linse oder einen Reflektor) verfügen, um das gebündelte Licht zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung vor dem Fahrzeug abzubilden.
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Leuchten dienen überwiegend der Verkehrssicherheit durch Sichtbarmachung des Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer. So werden Bugleuchten im Frontbereich des Fahrzeugs beispielsweise als Positionslicht, Blinklicht oder Tagfahrlicht und Heckleuchten im Heckbereich des Fahrzeugs beispielsweise als Bremslicht, Rücklicht oder Blinklicht eingesetzt. Seitenleuchten können als Seitenmarkierungslicht (sog. aktive Sidemarker) eingesetzt werden. Leuchten dienen zur Realisierung einer oder mehrerer Leuchtenfunktionen. Bugleuchten können im Scheinwerfer integriert sein, sie können aber auch als separate Leuchten ausgebildet sein. In einer Heckleuchte sind üblicherweise mehrere Leuchtenfunktionen integriert. Als Lichtquellen weisen Leuchten üblicherweise Glühlampen oder Leuchtdioden (LEDs) auf und arbeiten bevorzugt nach dem Reflexionsprinzip.
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Bei Verwendung von Leuchtdioden als Lichtquelle in einer Beleuchtungseinrichtung sind die Leuchtdioden üblicherweise auf einem Trägerelement (z.B. einer elektronischen Leiterplatte oder Platine) angeordnet und befestigt und über diese elektrisch kontaktiert. Das Trägerelement kann seinerseits auf einem Kühlkörper angeordnet sein, der zur Abfuhr der beim Betrieb der Leuchtdioden entstehende Wärme dient.
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Ferner ist bekannt, dass in einer Beleuchtungseinrichtung der mindestens einen Lichtquelle eine Strahlenblende zugeordnet ist. Die Strahlenblende kann als eine einfache Sichtschutzblende ausgebildet sein, die keinen Einfluss auf die Ausgestaltung der resultierenden Lichtverteilung hat und bei einer Sicht von außen in die Beleuchtungseinrichtung eine direkte Sicht auf die Lichtquelle verhindert. Die Strahlenblende kann aber auch derart ausgebildet und angeordnet sein, dass sie Einfluss auf die Ausgestaltung der Lichtverteilung nehmen kann. So ist es bspw. denkbar, dass die Strahlenblende eine Direktstrahlung der Lichtquelle nach außen verhindert, so dass die Lichtverteilung ausschließlich von durch eine Primäroptik gebündeltem oder einer Sekundäroptik projiziertem Licht und nicht auch von direkt von der Lichtquelle ausgesandtem Licht erzeugt wird.
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Eine Strahlenblende eines Lichtmoduls ist insbesondere durch eine oder mehrere der nachfolgenden Eigenschaften charakterisiert:
- – die Strahlenblende liegt nicht im Fokusbereich einer Primäroptik oder Sekundäroptik,
- – die Strahlenblende befindet sich in unmittelbarer Nähe zur Lichtquelle,
- – die Strahlenblende schattet Licht ab, das direkt von der Lichtquelle ausgesandt wurde, also kein Licht, das von einer Reflexionsfläche einer als Reflektor ausgebildeten Primäroptik wurde, und
- – insbesondere schattet die Strahlenblende Licht ab, das von der Lichtquelle etwa in Fahrtrichtung abgestrahlt wird, bzw. von der Lichtquelle ausgesandtes Licht, das nach einer Reflexion an einer Reflexionsfläche einer als Reflektor ausgebildeten Primäroptik in Bereiche abgelenkt würde, in denen es die resultierende Lichtverteilung stören würde.
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Im Gegensatz dazu ist eine PES-Blendenanordnung, die zur Erzeugung einer Helldunkelgrenze einer abgeblendeten Lichtverteilung dient, im Fokusbereich von Primär- und Sekundäroptik angeordnet und schattet im Wesentlichen einen Teil des von einem Reflektor reflektierten Lichts ab. Eine Kante der PES-Blendenanordnung, bspw. eine Oberkante einer senkrecht stehenden PES-Blendenanordnung oder eine Vorderkante einer horizontal liegenden PES-Blendenanordnung, wird mittels einer Sekundäroptik zur Erzeugung einer Helldunkelgrenze der Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug abgebildet.
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Lichtmodule in modernen, komfortablen Scheinwerfern sollten bestimmte Bereiche der Lichtverteilung in besonderer Weise aufbereiten, damit die Lichtverteilung gesetzlich geforderte Randbedingungen erfüllt. So sind bei Lichtmodulen von Scheinwerfern beispielsweise bestimmte maximale und minimale Beleuchtungsstärkewerte in diskreten Punkten der Lichtverteilung auf einem in einem Abstand zu dem Lichtmodul angeordneten Messschirm gefordert, bspw. oberhalb einer Helldunkelgrenze einer abgeblendeten Lichtverteilung. Um in diskreten Punkten der Lichtverteilung bestimmte maximal zulässige Beleuchtungsstärkewerte zu erreichen, kann eine Strahlenblende gezielt derart ausgebildet und im Strahlengang angeordnet werden, dass ein Teil des auf diese diskreten Punkte gerichteten Lichts abgeschattet wird. Es ist denkbar, mehrere solcher Strahlenblenden im Strahlengang eines Lichtmoduls anzuordnen.
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Zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung von Scheinwerfern, bspw. Abblendlicht, Nebellicht oder einer abgeblendeten variablen Lichtverteilung, kann im Strahlengang des Scheinwerfers eine Blendenanordnung angeordnet sein, die zumindest einen Teil des von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts oder des von einer Primäroptik gebündelten Lichts abschattet. Da solche Blendenanordnungen in der Regel in Projektionsmodulen (sog. Poly-Ellipsoid-Systemen, PES) eingesetzt werden, werden sie auch als PES-Blendenanordnungen bezeichnet. Die Blendenanordnung kann als ein flächiges Blendenelement ausgebildet sein, das in einer die optische Achse umfassenden horizontalen Ebene oder senkrecht dazu ausgerichtet ist. Die Blendenanordnung weist eine Kante auf, die von einer Sekundäroptik als Helldunkelgrenze der abgeblendeten Lichtverteilung vor dem Fahrzeug abgebildet werden kann. Der Verlauf der Kante kann variabel ausgestaltet sein, um eine situationsabhängige variable Lichtverteilung zu erzielen. Die Blendenanordnung kann in ihrer Gesamtheit beweglich ausgebildet sein, um eine situationsabhängige variable Lichtverteilung erzielen zu können, indem sie mehr oder weniger weit in den Strahlengang hineinbewegt wird.
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Es ist aber auch denkbar, eine abgeblendete Lichtverteilung ohne Einsatz einer zusätzlichen Blendenanordnung im Strahlengang zu erzeugen. Dazu kann eine Primäroptik, also bspw. ein Reflektor oder eine der mindestens einen Leuchtdiode zugeordnete Vorsatzoptik, derart ausgebildet werden, dass sie ohne weitere Hilfsmittel das Licht derart bündeln, dass es zur Erzeugung der abgeblendeten Lichtverteilung genutzt werden kann, entweder unmittelbar oder mittelbar nach einer Projektion durch eine Sekundäroptik.
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Aus der
DE 10 2007 050 924 A1 ist bspw. ein als Leuchtenmodul ausgebildetes Lichtmodul zum Einsatz in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer bekannt, das eine Leuchtdiode (LED) als Lichtquelle umfasst. Das von der LED ausgesandte Licht trifft auf eine Primäroptik in Form eines Reflektors und wird von dieser in Richtung einer als Linse ausgebildeten Sekundäroptik reflektiert. Im Strahlengang zwischen der Primär- und der Sekundäroptik ist eine PES-Blendenanordnung angeordnet. Der LED ist mittelbar über eine Trägerplatte, auf der sie befestigt ist, ein Kühlkörper zur Wärmeabfuhr zugeordnet. Die die Abstrahlcharakteristik beeinflussenden optischen Bauteile des Leuchtenmoduls, insbesondere der Reflektor, die Blende und die Linse, sind Bestandteil eines als optische Bank bezeichneten integralen Bauteils.
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Das bekannte Lichtmodul weist dabei den Nachteil auf, dass die Leuchtdiode im ausgeschalteten Zustand bei einer Sicht von außen, im Wesentlichen entgegen der Lichtaustrittsrichtung, in das Innere des Lichtmoduls sichtbar ist. Dies kann äußerst störend und optisch wenig ansprechend wirken. Im eingeschalteten Zustand kann das direkt von den LEDs ausgesandte Licht entgegenkommende Verkehrsteilnehmer blenden. Zudem ist eine aufwendige Anordnung, Positionierung und Ausrichtung der Optikbank bezüglich der LED-Kühlkörper-Einheit im Rahmen der Montage des Lichtmoduls erforderlich. Eine Strahlenblende ist in dem aus dieser Druckschrift bekannten Lichtmodul nicht vorgesehen.
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Durch den bei modernen Lichtmodulen zur Verfügung stehenden geringen Bauraum sowie die daraus resultierenden relativ kleinen Reflektorgrößen sind die Lichtmodule sehr empfindlich im Hinblick auf eine Anordnung, Positionierung und Ausrichtung bzw. Justierung der optischen Elemente untereinander und bezüglich der Lichtquelle. Dies gilt insbesondere für die Anordnung der Strahlenblende bezüglich der Lichtquelle. Die zulässigen Toleranzen sind sehr eng definiert.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Lichtmodul mit Strahlenblende derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der Aufwand für eine Anordnung, Positionierung und Ausrichtung bzw. Justierung der Strahlenblende relativ zu der Lichtquelle minimiert wird. Außerdem soll das Lichtmodul einfach und damit preisgünstig in großen Stückzahlen herstellbar sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Lichtmodul der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass in dem Lichtmodul zumindest ein Teil der Strahlenblende integraler Bestandteil des Kühlkörpers ist. Die resultierende Lichtverteilung des Lichtmoduls wird durch Anordnen der Lichtquelle in einem Fokusbereich oder in der Nähe des Fokus der Primäroptik erzeugt. Die Primäroptik ist bevorzugt als ein Reflektor ausgebildet. Eine Hauptabstrahlrichtung der Halbleiterlichtquelle verläuft schräg oder senkrecht zu einer Lichtaustrittsrichtung, in der das die resultierende Lichtverteilung erzeugende Licht das Lichtmodul schwerpunktmäßig verlässt. Die Strahlenblende ist vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zu der Lichtquelle angeordnet.
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Der Kühlkörper mit dem mindestens einen Teil der Strahlenblende kann dabei aus Metall oder aus Kunststoff hergestellt und in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer oder in einer Kraftfahrzeugleuchte eingesetzt sein. Die Strahlenblende ist auf dem Kühlkörper derart angeordnet, dass sie der Halbleiterlichtquelle oder einer Gruppe von Halbleiterlichtquellen zumindest funktional zugeordnet ist. Durch die Befestigung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle an dem Kühlkörper in einer definierten Position ist automatisch auch die Relativposition der Strahlenblende bezüglich der Lichtquelle festgelegt und muss nicht mehr gesondert justiert werden.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass die Strahlenblende unabhängig von ihrer konkreten Ausgestaltung unmittelbar mit dem Kühlkörper in einem einzigen Bauteil ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann dabei schon bei der Herstellung dieses Kühlkörper-Blenden-Bauteils die Strahlenblende in Relation zu einer für die mindestens einen Halbleiterlichtquelle vorgesehene Montageposition gebracht werden, so dass eine nachträgliche Montage und Justage der Strahlenblende entfallen kann.
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Ein Wärmeübergang zwischen dem Kühlkörper und der Strahlenblende ist durch die Integration der beiden Teile im erfindungsgemäßen Lichtmodul optimiert. Durch das in den Kühlkörper integrierte Blendenelement wird die Oberfläche des Kühlkörpers vergrößert und dadurch dessen Kühlwirkung verbessert. Außerdem kann mit der vorliegenden Erfindung die Bildung eines Spalts zwischen der Strahlenblende und dem Kühlkörper, wie er beim Stand der Technik bei separater Herstellung der beiden Teile auftreten kann und durch den Licht in ungewollter Weise austreten kann, ausgeschlossen werden. Eine separate Fertigung der Strahlenblende ist nicht mehr nötig; die Anzahl der benötigten Werkzeuge und Montageteile verringert sich vorteilhaft. Dies reduziert die Herstellungs- und Montagekosten des Lichtmoduls erheblich.
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Vorteilhafterweise ist die Strahlenblende im Lichtmodul derart angeordnet, dass die Strahlenblende in einer Blickrichtung von außerhalb in das innere des Lichtmoduls oder der Beleuchtungseinrichtung vor der mindestens einen Halbleiterlichtquelle angeordnet ist. Die Halbleiterlichtquelle umfasst bevorzugt eine oder mehrere Leuchtdioden. Durch die Anordnung wird eine direkte Sicht von außen auf die Halbleiterlichtquelle zumindest weitgehend, vorzugsweise vollständig verhindert. Ferner wird verhindert, dass Direktstrahlung der Halbleiterlichtquelle als Teil der Lichtverteilung nach außen gelangen kann. Die Strahlenblende kann einteilig oder auch mehrteilig ausgeführt sein, wobei bei einer mehrteiligen Ausführungsform nur ein einziges Teil der Blende mit dem Kühlkörper verbunden sein muss. Die übrigen Teile der Blende, bspw. bewegliche Teile zur Variation der Lichtverteilung, sind bspw. an anderen Teilen des Lichtmoduls oder der Beleuchtungseinrichtung befestigt oder ausgebildet. Bei fertig montiertem Lichtmodul ergänzen sich die Einzelteile vorzugsweise zu der Strahlenblende.
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In dem erfindungsgemäßen Lichtmodul ist die Strahlenblende bevorzugt in einem Strahlengang des Lichtmoduls angeordnet. Die Strahlenblende kann durch ihre Ausgestaltung und Anordnung beispielsweise einen Abstrahlkegel des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle ausgesandten Lichts beeinflussen, noch bevor das Licht auf eine Primäroptik trifft. Oder die Strahlenblende kann von einer Primäroptik gebündeltes Licht beeinflussen noch bevor aus vor das Fahrzeug oder auf eine evtl. vorhandene Sekundäroptik gelangt. Schließlich kann die Strahlenblende auch von einer Sekundäroptik ausgesandtes und zur Abbildung vor dem Fahrzeug vorgesehenes Licht beeinflussen noch bevor es auf die Fahrbahn oder einen Messschirm vor dem Fahrzeug trifft. Dabei kann die Strahlenblende die Charakteristik der von dem Lichtmodul erzeugten Lichtverteilung, insbesondere eine Beleuchtungsstärkeverteilung, beeinflussen. Insbesondere kann die Strahlenblende gezielt einen Teil des Lichts aus der Lichtverteilung ausblenden oder abschatten, so dass in Bereichen der Lichtverteilung, wo das abgeschattete Licht aufgetroffen wäre, geringere Beleuchtungsstärken auftreten.
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Auf diese Weise können bspw. maximal zulässige Beleuchtungsstärkewerte einer Lichtverteilung, bspw. in diskreten Punkten oberhalb einer Helldunkelgrenze einer abgeblendeten Lichtverteilung, unterschritten werden. Hierbei handelt es sich zum Beispiel um vom Gesetzgeber geforderte Overhead-Werte, wobei beispielsweise in einem vorgegebenen Winkel und in einem vorgegebenen Abstand relativ zur Position des Lichtmoduls eine besondere Ausleuchtung in der Lichtverteilung gefordert ist. Dies kann beispielsweise zur besseren Beleuchtung von Verkehrsschildern am Fahrbahnrand dienen.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Strahlenblende außerhalb des Strahlengangs des Lichtmoduls angeordnet ist und eine reine Sichtschutzblendenfunktion hat. In dieser Funktion wirkt die Strahlenblende im Wesentlichen lediglich zur Abdeckung der Halbleiterlichtquelle bei einem Blick von außen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Lichtmoduls ist es besonders vorteilhaft, dass die Primäroptik einen Reflektor umfasst und dass zumindest der Teil der Strahlenblende und der Reflektor integrale Bestandteile des Kühlkörpers sind. Dadurch entfallen separate Kosten für die separate Herstellung, Montage und Justage des Reflektor. Eine hohe Positioniergenauigkeit des Reflektors relativ zur Strahlenblende ist bei dieser Ausgestaltung bereits bei der Herstellung des kombinierten Kühlkörper-Blenden-Reflektor-Bauteils gewährleistet.
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In dem erfindungsgemäßen Lichtmodul wird die mindestens eine Halbleiterlichtquelle entweder unmittelbar oder mittelbar über ein Trägerelement (z.B. eine elektronische Leiterplatte oder Platine) an dem Kühlkörper befestigt, so dass ein guter Wärmeübergang zwischen den beiden gewährleistet ist. Eine elektrische Kontaktierung erfolgt dabei vorzugsweise über das Trägerelement. Denkbar ist allerdings auch, dass die elektrische Kontaktierung direkt auf dem Kühlkörper erfolgen kann, bspw. mittels Bondingdrähte. Möglich ist dabei auch, dass auch das Trägerelement für die mindestens eine Halbleiterlichtquelle Teil des Kühlkörpers ist. Dabei könnte das Trägerelement zum Beispiel an einem aus Kunststoff hergestellten Kühlkörper angespritzt sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Lichtmoduls ist der Kühlkörper mit seinen integrierten Teilen in einem Druckgussverfahren hergestellt. Das bedeutet, dass der Kühlkörper sowie die darin integrierten Teile aus Metall, z.B. aus Aluminium oder Zink, oder Kunststoff hergestellt sind. Bei einer Verwendung von Kunststoff als Material wäre auch ein Spritzgussverfahren möglich. Im Druckguss- beziehungsweise Spritzgussverfahren können der Kühlkörper mit all seinen integrierten Teilen einfach mit geringen Toleranzschwankungen in großen Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden. Nach der Herstellung des Kühlkörpers mit seinen integrierten Teilen sind bereits wesentliche Teile des Lichtmoduls in einem einzigen Arbeitsgang gefertigt, wobei keine oder nur noch in ganz geringem Maße eine Justierung der Teile erforderlich ist. Dadurch wird besonders der Einfluss von verketteten Toleranzen in Lichtmodulen minimiert.
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Ferner ist vorteilhaft, dass die Strahlenblende lichtreflektierende Eigenschaften aufweist. Dadurch kann Licht der mindestens einen Halbleiterlichtquelle von der Strahlenblende auf eine Primäroptik (zum Beispiel einen Reflektor) reflektiert werden, so dass ausschließlich von der Primäroptik gezielt geformtes Licht zur Erzeugung der Lichtverteilung genutzt wird. Eine Absorption des Lichts an der Strahlenblende kann dabei minimiert und der Wirkungsgrad des Lichtmoduls verbessert werden. Das bedeutet, dass im Wesentlichen das gesamte von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle ausgesandte Licht zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung genutzt werden kann.
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Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Strahlenblende lichtundurchlässig ist. Dies ermöglicht eine Sichtschutz-Abdeckung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bei einem Blick von außen in das Innere des Lichtenmoduls. Es ist allerdings auch denkbar, dass die Strahlenblende zumindest teil- bzw. bereichsweise oder zumindest in eine Durchtrittsrichtung lichtdurchlässig oder teillichtdurchlässig ist. Damit stehen Mittel zur Erfüllung von Overheadbeleuchtungswerten zur Verfügung. Die Oberfläche einer teilweise lichtdurchlässigen Strahlenblende kann gezielt derart gestaltet werden, dass die Messpunkte aus den gesetzlichen Regelungen mit der gewünschten bzw. vorgeschriebenen Intensität beleuchtet werden. Außerdem ist es zum Beispiel möglich, dass einerseits Licht von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle die Strahlenblende durchdringen kann, andererseits aber Licht, das in umgekehrter Richtung von außen auf die Strahlenblende trifft, in geeigneter Weise reflektiert wird, so dass die hinter der Strahlenblende verborgene Lichtquelle nach Art eines venezianischen Spiegels wie gewünscht nicht sichtbar ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung auftreten können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 einen Teil einer aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungseinrichtung;
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2 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
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3 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
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4 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit zwei erfindungsgemäßen Lichtmodulen gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform; und
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5 die erfindungsgemäßen Lichtmodule aus 4 im Detail.
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1 zeigt einen Teil einer aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Beleuchtungseinrichtung ist dabei als ein Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgebildet. Ein Lichtmodul 10 des bekannten Scheinwerfers weist einen gewölbten Reflektor 12 als Primäroptik auf, dem mindestens eine als Halbleiterlichtquelle, insbesondere als Leuchtdiode, ausgebildete Lichtquelle zugeordnet ist. Die Leuchtdiode ist in 1 nicht zu erkennen, da sie unter einer Strahlenblende 16 angeordnet und vor Blicken von außerhalb des Scheinwerfers in Blickrichtung 18 geschützt ist. Die Strahlenblende 16 verhindert außerdem, dass von der Leuchtdiode ausgesandtes Licht den Scheinwerfer direkt, also ohne vorherige Reflexion an dem Reflektor 12, verlässt. Die Strahlenblende 16 ist in unmittelbarer Nähe zur Lichtquelle angeordnet, so dass sie die oben beschriebenen Funktionen erfüllen kann. Ferner ist die Strahlenblende 16 vorzugsweise außerhalb eines Fokusbereichs der Primäroptik 12 angeordnet.
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Die von dem Scheinwerfer erzeugte resultierende Lichtverteilung wird also hauptsächlich durch an dem Reflektor 12 reflektiertes Licht erzeugt. Die Strahlenblende hat – wenn überhaupt – allenfalls eine unterstützende Funktion für die Erzeugung der Lichtverteilung. Die Strahlenblende 16 ist dabei als ein separat hergestelltes Bauteil ausgebildet, das an einem Kühlkörper der Leuchtdiode oder einem anderen Bauteil des Scheinwerfers angeordnet, befestigt und justiert werden muss.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 10 in einer ersten bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht. Das Lichtmodul 10 umfasst einen Kühlkörper 20, mit dem eine oder mehrere Leuchtdioden 14 wärmetechnisch gekoppelt sind. Die mindestens eine Lichtquelle 14 ist vorzugsweise in einem Fokusbereich oder in der Nähe des Fokus des Reflektors 12 (vgl. 3) angeordnet. Der Reflektor 12 weist vorzugsweise optische Reflexionsflächen aus parabelähnlichen Freiformflächen auf, die keinen gemeinsamen Fokus im eigentlichen Sinne besitzen. Der Fokusbereich wird also durch eine Wolke gebildet, in der die Fokusse der den Reflektor 12 bildenden Freiformflächen liegen. Es ist auch denkbar, dass der Reflektor 12 eine mehrere Facetten aufweisende optische Reflexionsfläche aufweisen, wobei die Facetten jeweils aus unterschiedlichen parabelähnlichen Freiformflächen gebildet sind. Auch bei einer solchen Ausgestaltung des Reflektors 12 liegen die Fokusse der einzelnen Facetten oder Freiformflächen in einer Brennpunktewolke, welche den Fokusbereich bildet. Innerhalb dieser Wolke oder dieses Volumens sollte die mindestens Lichtquelle 14 angeordnet sein.
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Vorzugsweise sind die Leuchtdioden 14 über ein Trägerelement 24, das bspw. als eine elektronische Leiterplatte oder Platine ausgebildet ist, in einer definierten Position an dem Kühlkörper 20 befestigt. Die Leuchtdioden 14 sind an dem Trägerelement 24 befestigt und vorzugsweise über dieses elektrisch kontaktiert. Zur besseren Ableitung von Wärme weist der Kühlkörper 20 Kühlrippen 22 auf. Der Kühlkörper 20 kann aus einem gut wärmeleitenden Kunststoff oder Metall, bspw. Aluminium, gefertigt sein. Die Strahlenblende 16 ist integraler Bestandteil des Kühlkörpers 20 und wird vorzugsweise zusammen mit diesem in einem gemeinsamen Herstellungsschritt, bspw. mittels eines Druckguss- oder Spritzgussverfahrens, hergestellt. Der Kühlkörper 20 und die Strahlenblende 16 stellen also ein gemeinsames Bauteil dar.
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Die Strahlenblende 16 kann beliebig geformt sein und kann durch ihre Form auch lichtformende Funktionen erfüllen. Sie ist außerhalb des Fokusbereichs der Primäroptik 12 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Strahlenblende 16 als eine Sichtschutzblende ausgebildet, die einen Blick auf die Leuchtdioden 14 von außerhalb des Lichtmoduls 10 in Blickrichtung 18, sowie das Aussenden von Direktlicht verhindert. Die Strahlenblende 16 ist bevorzugt lichtundurchlässig, kann aber auch halblichtdurchlässig oder bereichsweise lichtdurchlässig ausgebildet sein. Außerdem kann die Strahlenblende 16 an einer zu den Leuchtdioden 14 zeigenden Oberfläche lichtreflektierend ausgebildet sein, bspw. durch Beschichten der Oberfläche mit einer reflektierenden Beschichtung oder durch Polieren der Oberfläche.
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An dem Kühlkörper 20 ist auf einem der Strahlenblende 16 gegenüberliegenden Ende eine senkrecht zur Flächenerstreckung des Kühlkörpers 20 angeordnete Platte 26 ausgebildet. Die Platte 26 ist ebenfalls integraler Bestandteil des Kühlkörpers 20. Sie weist Bohrungen 28 auf, um bspw. das Lichtmodul 10 in einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung bzw. deren Gehäuse zu befestigen. Alternativ oder zusätzlich kann über die Bohrungen 28 auch ein Reflektor (nicht dargestellt) an dem Kühlkörper 20 befestigt werden. Ferner ist seitlich an dem Kühlkörper 20 ein Steckerkontaktelement 30 zur Energieversorgung und/oder Ansteuerung des Lichtmoduls 10 bzw. der Leuchtdioden 14 vorgesehen. Das Steckerkontaktelement 30 ist als eine Steckerbuchse zur Aufnahme eines korrespondierenden Steckers (nicht dargestellt) ausgebildet.
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3 zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 10 in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht. Im Unterschied zu dem Lichtmodul 10 aus 2 ist ein Reflektor 12 ebenfalls integraler Bestandteil des Kühlkörpers 20. Der Reflektor 12 dient dazu, das von den Leuchtdioden 14 ausgesandte sowie das von der Sichtschutzblende 16 reflektierte Licht in einer Lichtaustrittsrichtung 32 aus dem Lichtmodul 10 zu reflektieren. Das von dem Reflektor 12 reflektierte Licht gelangt entweder unmittelbar oder über ein weiteres optisch wirksames Element, bspw. eine Sekundäroptik in Form einer Linse oder eines weiteren Reflektors, zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung vor das Fahrzeug.
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Die auf dem Kühlkörper 20 angeordnete Strahlenblende 16 der Lichtmodule 10 gemäß der Ausführungsformen der 2 und 3 kann dabei hauptsächlich zur Abdeckung der Leuchtdiode 14 dienen, um bei einem Blick in die Lichtmodule 10 von außen in Blickrichtung 18 die Leuchtdioden 14 sowie die auf dem Trägerelement 24 ausgebildeten Schaltungselemente (elektrische und/oder elektronische Bauteile, Leiterbahnen etc.) zu verbergen. Sie kann aber auch zusätzlich lichttechnische Funktionen des erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 unterstützen beziehungsweise ergänzen, da die Strahlenblende 16 bevorzugt in einem Strahlengang des Lichtmoduls 10 angeordnet ist und bspw. Direktstrahlung der Leuchtdioden 14 nach außen verhindert. Dadurch ist es möglich, dass die Strahlenblende 16 auch eine Beleuchtungsstärkeverteilung einer von dem Lichtmodul 10 erzeugten Lichtverteilung beeinflusst. Außerdem kann die Strahlenblende 16 einen Verlauf einer Helldunkelgrenze einer von dem Lichtmodul 10 erzeugten abgeblendeten Lichtverteilung beeinflussen. Die Strahlenblende 16 könnte dabei derart ausgebildet sein, dass eine Kante der Strahlenblende 16 zur Bildung der Helldunkelgrenze der abgeblendeten Lichtverteilung beiträgt. Möglich ist dabei auch, dass die Strahlenblende 16 im Zusammenwirken mit einer besonderen Ausgestaltung des Reflektors 12 die gewünschte Helldunkelgrenze erzeugt, also die Strahlenblende 16 nur zum Teil für die Bildung der Helldunkelgrenze verantwortlich ist.
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In den 4 und 5 sind Lichtmodule 10 gezeigt, bei denen die Strahlenblende 16 hauptsächlich eine Licht formende Funktion hat und nur untergeordnet die Funktion einer Sichtschutzblende erfüllt. 4 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung mit zwei Lichtmodulen 10. Auch hier ist die Beleuchtungseinrichtung beispielhaft als Scheinwerfer ausgebildet. Der Scheinwerfer weist ein Reflektorelement mit zwei nebeneinander angeordneten Reflektorkammern auf, denen jeweils ein Reflektor 12 zugeordnet ist. Jedem Reflektor 12 ist wiederum ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 10 zugeordnet, von denen in 4 im Wesentlichen nur die Strahlenblende 16 zu erkennen ist, die durch Öffnungen in der Reflektorrückwand in die Reflektorkammern ragt.
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Die Strahlenblende 16 eines Lichtmoduls 10 hat die Funktion, einen Teil des von den Leuchtdioden 14 des Lichtmoduls 10 ausgesandten und an dem zugeordneten Reflektor 12 reflektierten Lichts abzuschatten, damit in bestimmten Bereichen der Lichtverteilung, bspw. oberhalb einer Helldunkelgrenze einer abgeblendeten Lichtverteilung, vorgegebene maximale Beleuchtungsstärkewerte nicht überschritten werden. Die Strahlenblenden sind jeweils als ein im Wesentlichen streifenförmiges Blendenelement ausgebildet, das derart ausgebildet und in der Reflektorkammer angeordnet ist, dass die gewünschte Lichtverteilung mit der gewünschten Beleuchtungsstärkeverteilung erzielt wird. Die von der Reflektorkammer abgewandte Seite der Strahlenblende 16 kann unter Designgesichtspunkten nahezu beliebig ausgestaltet sein. Da diese Seite der Strahlenblende 16 in Blickrichtung 18 in der Reflektorkammer zu erkennen ist, bestimmt sie maßgeblich das Design des Scheinwerfers.
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5 zeigt in einer vergrößerten Darstellung ein Lichtmodul 10 des Scheinwerfers aus 5. Es ist zu erkennen, dass auch hier die Strahlenblende 16 integraler Bestandteil des Kühlkörpers 20 ist.
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Das erfindungsgemäße Lichtmodul 10 hat den Vorteil, dass bei der Fertigung und Montage des Lichtmoduls 10 auf eine aufwendige Anordnung, Positionierung und Justierung von Kühlkörper (und den daran in einer definierten Position befestigten Leuchtdioden 14) und Strahlenblende 16 verzichtet werden kann. Dadurch können die Lichtmodule 10 besonders einfach, schnell und kostengünstig hergestellt werden. Dieser Vorteil wird noch dadurch verbessert, wenn weitere Bauteile oder Komponenten des Lichtmoduls 10, bspw. ein Reflektor 12, ebenfalls als integraler Bestandteil des Kühlkörpers 20 ausgebildet sind. Diejenigen Bauteile oder Komponenten (z.B. Strahlenblende 16 und Reflektor 12) des Lichtmoduls 10, die integraler Bestandteil des Kühlkörpers 20 sind, können in einem einzigen Arbeitsgang, konstruktiv und fertigungstechnisch aufeinander abgestimmt, hergestellt werden. Der Kühlkörper 20 mit all seinen integrierten Bauteilen oder Komponenten kann dabei mit sehr engen Fertigungstoleranzen hergestellt werden.
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Statt der dargestellten mehreren Leuchtdioden 14 je Lichtmodul 10, kann auch lediglich eine Leuchtdiode 14 je Lichtmodul 10 vorgesehen werden. Bei Verwendung mehrerer Leuchtdioden 14 können diese Licht der gleichen oder unterschiedlicher Farbe aussenden. Es ist auch die Verwendung von Leuchtdioden 14 denkbar, die mehrere Licht emittierende Halbleiterchips aufweisen. Die Chips können Licht der gleichen oder unterschiedlicher Farbe aussenden. Bei Verwendung mehrerer Leuchtdioden 14 oder Halbleiterchips können die Leuchtdioden 14 oder die Chips einzeln angesteuert, d.h. ein- und ausgeschaltet und gedimmt, werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007050924 A1 [0011]
