DE102012100139A1 - Light module for headlight of vehicle, has support element received at converter element, where converter element is movable with support element with respect to beam-forming element, and laser beam irradiated by laser beam source - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul, insbesondere für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs, mit wenigstens einer Laserstrahlquelle und wenigstens einem Konverterelement, das durch die Laserstrahlquelle mit einem Laserstrahl bestrahlbar ist, wobei Licht mit einem für eine Fahrzeugbeleuchtung qualifizierten Lichtspektrum durch das Konverterelement in zumindest ein strahlformendes Element abstrahlbar ist.The present invention relates to a light module, in particular for a headlamp of a vehicle, having at least one laser beam source and at least one converter element which can be irradiated by the laser beam source with a laser beam, wherein light with a qualified for vehicle lighting light spectrum through the converter element in at least one beam-forming element is radiant.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Aus der
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Lichtmodul insbesondere für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs zu schaffen, mit dem eine vorteilhafte Aufnahme wenigstens eines Konverterelementes insbesondere relativ zu einem strahlformenden Element ermöglicht wird. It is the object of the present invention to provide an improved light module, in particular for a headlight of a vehicle, with which an advantageous recording of at least one converter element, in particular relative to a beam-shaping element, is made possible.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Lichtmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved on the basis of a light module according to the preamble of
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass wenigstens ein Trägerelement vorgesehen ist, an dem das Konverterelement aufgenommen ist und wobei das Konverterelement mit dem Trägerelement wenigstens gegenüber dem strahlformenden Element beweglich ist.The invention includes the technical teaching that at least one support element is provided, on which the converter element is accommodated, and wherein the converter element is movable with the support element at least with respect to the beam-shaping element.
Durch die bewegliche Anordnung des Konverterelementes gegenüber dem strahlformenden Element wird der Vorteil erreicht, dass das Licht, welches das Lichtmodul verlässt, für die Fahrzeugbeleuchtung auf einfache Weise bewegt werden kann, ohne das gesamte Lichtmodul zu bewegen. Beispielsweise kann durch die erfindungsgemäße Anordnung eine Kurvenlichtfunktion erfüllt werden, und es muss nicht das gesamt Lichtmodul um eine Achse verschwenkt werden, da die Bewegung eines relativ klein ausfallenden Konverterelementes hinreichend ist. Das Konverterelement bildet durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl eine Pseudolichtquelle, die das Licht mit einem für eine Fahrzeugbeleuchtung qualifizierten Lichtspektrum in das strahlformende Element abstrahlt. Wird die Lage des Konverterelements relativ zum strahlformenden Element durch kleine Bewegungen verändert, so werden für das Lichtfeld, das durch das Lichtmodul zumindest teilweise bereitgestellt wird, Winkeländerungen hervorgerufen. Im Ergebnis genügt lediglich eine kleine Bewegung einer kleinen Masse, um eine vergleichsweise große Beeinflussung des Lichtfeldes und insbesondere eine Kurvenlichtfunktion zu erfüllen. Due to the movable arrangement of the converter element with respect to the beam-shaping element, the advantage is achieved that the light leaving the light module can be moved for the vehicle lighting in a simple manner without moving the entire light module. For example, can be met by the inventive arrangement a cornering light function, and it does not have the entire light module to be pivoted about an axis, since the movement of a relatively small precipitating converter element is sufficient. As a result of the irradiation with the laser beam, the converter element forms a pseudo-light source which radiates the light into the beam-shaping element with a light spectrum qualified for vehicle lighting. If the position of the converter element is changed relative to the beam-shaping element by small movements, angle changes are caused for the light field which is at least partially provided by the light module. As a result, only a small movement of a small mass is sufficient to fulfill a comparatively large influence of the light field and in particular a cornering light function.
Beispielsweise kann das strahlformende Element durch einen Reflektor und/oder eine Linse gebildet sein. Dabei weist das strahlformende Element eine Abstrahlseite auf, über die das Licht das Lichtmodul verlässt. Ist das strahlformende Element als Reflektor ausgeführt, kann vorteilhafterweise das Trägerelement mit dem Konverterelement auf der Abstrahlseite des Reflektors angeordnet sein und das Trägerelement mit dem Konverterelement befindet sich seitlich zum oder im Strahlengang des Lichtes, das das Lichtmodul verlässt. Alternativ kann das strahlformende Element als Linse ausgeführt sein, und das Trägerelement mit dem Konverterelement befindet sich auf der Rückseite der Abstrahlseite der Linse, da diese eine transmittierende Optik bildet.For example, the beam-shaping element may be formed by a reflector and / or a lens. In this case, the beam-shaping element has a radiation side, via which the light leaves the light module. If the beam-shaping element is designed as a reflector, advantageously the carrier element with the converter element can be arranged on the emission side of the reflector and the carrier element with the converter element is located laterally to or in the beam path of the light leaving the light module. Alternatively, the beam-shaping element can be embodied as a lens, and the carrier element with the converter element is located on the rear side of the emission side of the lens, since this forms a transmissive optics.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtmoduls kann mehrere strahlformende Elemente nebeneinander aufweisen, und durch die strahlformenden Elemente kann jeweils Licht aussendbar sein, das insbesondere summarisch oder teilüberlappend ein durch den Scheinwerfer bereitstellbares Lichtfeld bildet. Beispielsweise können mehrere Reflektoren nebeneinander angeordnet werden, und jedem Reflektor ist ein Konverterelement zugeordnet, durch das Licht in den Reflektor einstrahlbar ist. Dabei können die Reflektoren beispielsweise zusammenhängend ausgebildet sein und eine bauliche Einheit bilden. Insbesondere können mehrere Konverterelemente an einem Trägerelement angeordnet sein, und die Konverterelemente können nach einer vorteilhaften Ausführungsform gemeinsam mit dem Trägerelement gegenüber den Reflektoren bewegt werden. A further advantageous embodiment of the light module according to the invention may have a plurality of beam-forming elements side by side, and by the beam-forming elements in each case light can be emitted, which forms in particular summarily or partially overlapping a light field which can be provided by the headlight. For example, a plurality of reflectors can be arranged side by side, and each reflector is associated with a converter element, can be irradiated by the light in the reflector. The reflectors may be formed, for example, contiguous and form a structural unit. In particular, a plurality of converter elements can be arranged on a carrier element, and the converter elements can according to an advantageous embodiment moved together with the support member relative to the reflectors.
Mit besonderem Vorteil kann das Trägerelement in Ausbreitungsrichtung des durch die Laserstrahlquelle ausgesendeten Laserstrahls bewegbar sein. Sind mehrere Laserstrahlquellen vorgesehen, die mehrere auf einem Trägerelement angeordnete Konverterelemente bestrahlen, können die Laserstrahlen beispielsweise parallel zueinander verlaufen, und das Trägerelement kann in Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlen bewegt werden. Die Bewegung des Trägerelementes kann senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlquelle als vorzugsweise vertikale translatorische Bewegung erfolgen, beispielsweise zur Erfüllung der Funktion einer adaptiven Hell-Dunkel-Grenze, jedoch vorzugsweise auch zur Erfüllung einer vertikalen Justagefunktion zur Einstellung der Leuchtweite des Scheinwerfers, und das Trägerelement kann hierfür auch in Richtung seiner Längsachse rotatorisch bewegt und eingestellt werden. With particular advantage, the carrier element can be movable in the propagation direction of the laser beam emitted by the laser beam source. If a plurality of laser beam sources are provided which irradiate a plurality of converter elements arranged on a carrier element, the laser beams can, for example, run parallel to one another, and the carrier element can be moved in the propagation direction of the laser beams. The movement of the carrier element can be perpendicular to the propagation direction of the laser beam source as a preferably vertical translational movement, for example, to fulfill the function of an adaptive cut-off, but preferably also to fulfill a vertical adjustment function for adjusting the beam range of the headlamp, and the support member can this be moved and adjusted rotationally in the direction of its longitudinal axis.
Nach einer weiteren Ausführungsform können mehrere Konverterelemente vorgesehen und auf jeweils zugeordneten Trägerelementen angeordnet sein, und die jeweiligen Trägerelemente können einzeln und/oder in Gruppen bewegt werden. Beispielsweise kann durch das Lichtmodul ein Lichtfeld bereitgestellt werden, das aus dem Licht mehrerer strahlformender Elemente zusammengesetzt ist. Beispielsweise können mehrere Reflektoren nebeneinander angeordnet sein, und erst durch die Ausleuchtung sämtlicher Reflektoren wird ein vollständiges Lichtfeld durch das Lichtmodul gebildet. Werden einzelne Konverterelemente durch eine diskrete Bewegung von Trägerelementen bewegt, auf denen die Konverterelemente angeordnet sind, so können Teile des Lichtfeldes, das durch das Lichtmodul bereitgestellt wird, bewegt werden. Beispielsweise kann ein Lichtfeld gestaucht, gestreckt oder in seiner Lichtverteilung verändert werden, indem Trägerelemente einzeln angesteuert bewegt werden. According to a further embodiment, a plurality of converter elements can be provided and arranged on respectively assigned carrier elements, and the respective carrier elements can be moved individually and / or in groups. For example, a light field composed of the light of a plurality of beam-shaping elements can be provided by the light module. For example, a plurality of reflectors may be arranged side by side, and only by the illumination of all reflectors is a complete light field formed by the light module. If individual converter elements are moved by a discrete movement of carrier elements on which the converter elements are arranged, parts of the light field provided by the light module can be moved. For example, a light field can be compressed, stretched or changed in its light distribution by carrier elements are moved individually controlled.
Beispielsweise kann zumindest ein Antriebselement vorgesehen sein, mit dem das Trägerelement insbesondere zur Erfüllung einer Kurvenlichtfunktion bewegbar ist. Sind mehrere Trägerelemente vorgesehen, kann jedem einzelnen Trägerelement ein Antriebselement zugeordnet sein. For example, at least one drive element can be provided, with which the carrier element is movable in particular to fulfill a cornering light function. If a plurality of carrier elements are provided, a drive element can be assigned to each individual carrier element.
Mit weiterem Vorteil kann jedem Trägerelement ein Justageelement zugeordnet sein, mit dem das Trägerelement insbesondere zur vorzugsweise horizontalen Grundeinstellung des Lichtmoduls bewegbar ist. Insbesondere kann das Antriebselement am Justageelement aufgenommen beziehungsweise mit diesem gekoppelt sein, und eine Verstellung des Justageelements bewirkt eine Änderung der Grundeinstellung des Antriebselementes, um die Justagefunktion zur horizontalen Grundeinstellung des Lichtmoduls mit dem Justageelement zu erfüllen. Das Antriebselement und/oder das Justageelement kann insbesondere als Spindel-Mutter-Einheit ausgeführt sein, um kleine, insbesondere genaue Verstellbewegungen mit den Elementen zu erfüllen.With further advantage, each support element can be associated with an adjustment element with which the support element is movable, in particular, for the preferably horizontal basic adjustment of the light module. In particular, the drive element may be received on the adjustment element or coupled thereto, and an adjustment of the adjustment element causes a change in the basic setting of the drive element to meet the Justagefunktion for horizontal basic adjustment of the light module with the adjustment element. The drive element and / or the adjustment element can be designed in particular as a spindle-nut unit to meet small, in particular precise adjustment movements with the elements.
Das Licht kann das Lichtmodul im Wesentlichen in einer Hauptachse verlassen, wobei die wenigstens eine Laserstrahlquelle derart angeordnet sein kann, dass der oder die Laserstrahlen etwa 90° zur Hauptachse auf die Konverterelemente auftreffen oder dass die Laserstrahlen in einem Winkel zwischen 0° und 90° zur Hauptachse auf die Konverterelemente auftreffen. Folglich können die Konverterelemente beispielsweise in einem Winkel von 45° zur Hauptachse am Trägerelement angeordnet sein, ohne dass die Laserstrahlquellen im Strahlengang des das Lichtmodul verlassenden Lichts angeordnet sein müssen. Auch kann es vorteilhaft sein, die Laserstrahlquellen angrenzend am oder benachbart zum strahlformenden Element anzuordnen, und die Laserstrahlen verlaufen schräg, beispielsweise mit einem Winkel von 20° bis 80° zur Hauptachse, sodass der Neigungswinkel der Konverterelemente auf dem Trägerelement kleiner ausgeführt sein kann.The light can leave the light module substantially in a main axis, wherein the at least one laser beam source can be arranged such that the laser or the laser beams impinge on the converter elements about 90 ° to the main axis or that the laser beams at an angle between 0 ° and 90 ° to Main axis impinge on the converter elements. Consequently, the converter elements can be arranged, for example, at an angle of 45 ° to the main axis on the carrier element without the laser beam sources in the beam path of the light module leaving light must be arranged. It may also be advantageous to arrange the laser beam sources adjacent to or adjacent to the beam-shaping element, and the laser beams are inclined, for example at an angle of 20 ° to 80 ° to the main axis, so that the angle of inclination of the converter elements can be made smaller on the support element.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Lichtmoduls kann das Trägerelement so ausgeführt sein, dass das am Trägerelement angeordnete Konverterelement durch das Trägerelement kühlbar ist. Durch den Prozess der Wellenlängenkonvertierung entsteht Wärme im Trägerelement, die abgeführt werden muss. Das Trägerelement umfasst beispielsweise ein Phosphormaterial oder einer Phosphormaterialmischung und wird mit der Laserstrahlquelle beispielsweise mit einer Wellenlänge von 480nm bestrahlt und durch die teilweise Konvertierung der Wellenlänge in ein Spektrum des sichtbaren Lichtes, beispielsweise von 480nm bis 780nm konvertiert, entwickelt sich eine Verlustwärme im Konverterelement. Diese Verlustwärme kann vorteilhafterweise durch das Trägerelement abgeführt werden. Beispielsweise kann das Trägerelement aus Kupfer, aus Messing oder insbesondere aus Aluminium ausgebildet sein. Auch ist es denkbar, das Trägerelement selbst als HeatPipe auszuführen, oder es kann eine HeatPipe im Trägerelement aufgenommen sein. Durch die Teilkonvertierung des blauen Laserstrahls mit dem Phosphor-Konverterkörper wird weißes Scheinwerferlicht erzeugt. According to a further advantageous embodiment of the light module, the carrier element can be designed so that the converter element arranged on the converter element can be cooled by the carrier element. The process of wavelength conversion produces heat in the carrier element that has to be dissipated. The carrier element comprises, for example, a phosphor material or a phosphor material mixture and is irradiated with the laser beam source, for example with a wavelength of 480 nm and converted by the partial conversion of the wavelength into a spectrum of visible light, for example from 480 nm to 780 nm, a loss of heat develops in the converter element. This heat loss can be advantageously dissipated by the support element. For example, the carrier element may be made of copper, of brass or, in particular, of aluminum. It is also conceivable to carry out the carrier element itself as a heat pipe, or it may be a heat pipe incorporated in the carrier element. Partial conversion of the blue laser beam to the phosphor converter body produces white spotlight.
Mit weiterem Vorteil kann das Konverterelement eine sich insbesondere in Bewegungsrichtung erstreckende Breite aufweisen, die größer ist als der durch den Laserstrahl bestrahlte Bereich auf dem Konverterelement. Wird die Laserstrahlquelle relativ zum Konverterelement bewegt, beispielsweise um eine Bewegung des auf dem Konverterelement erzeugten Lichtfleckes zu erreichen, der einen zugeordneten Reflektor folglich aus unterschiedlichen Positionen ausleuchtet, so kann ebenfalls die Funktion einer Bewegung des vom Lichtmodul ausgesendeten Lichtes erreicht werden. Dabei kann beispielsweise das Konverterelement ruhend an einem Trägerelement aufgenommen sein, und eine Relativbewegung zwischen dem Konverterelement und dem strahlformenden Element wird durch eine Bewegung der Laserstrahlquelle gegenüber dem strahlformenden Element erreicht.With further advantage, the converter element can have a width that extends in particular in the direction of movement, which width is greater than the area irradiated by the laser beam on the converter element. If the laser beam source is moved relative to the converter element, for example in order to achieve a movement of the light spot generated on the converter element, the one Consequently, the associated reflector illuminates from different positions, so the function of a movement of the light emitted by the light module can also be achieved. In this case, for example, the converter element can be accommodated resting on a carrier element, and a relative movement between the converter element and the beam-shaping element is achieved by a movement of the laser beam source relative to the beam-forming element.
Schließlich kann wenigstens ein Kühlkörper vorgesehen sein, der mit der wenigstens einen Laserstrahlquelle wärmeabführend in Verbindung steht und es kann wenigstens ein Kühlkörper vorgesehen sein, der mit dem Trägerelement wärmeabführend in Verbindung steht. Insbesondere die Anordnung des Trägerelementes an einen Kühlkörper bewirkt eine vorteilhafte Entwärmung der Konverterelemente, wobei die wärmeabführende Funktion des Kühlkörpers und die mechanisch haltende Funktion des Trägerelementes durch den Kühlkörper gleichermaßen erfüllt werden kann.Finally, at least one heat sink may be provided which communicates heat-conducting with the at least one laser beam source, and at least one heat sink may be provided which communicates with the carrier element in a heat-dissipating manner. In particular, the arrangement of the support element to a heat sink causes an advantageous cooling of the converter elements, wherein the heat-dissipating function of the heat sink and the mechanically holding function of the support element can be met by the heat sink equally.
Die Erfindung richtet sich ferner auf einen Scheinwerfer mit einem Lichtmodul aufweisend wenigstens eine Laserstrahlquelle und wenigstens ein Konverterelement, das durch die Laserstrahlquelle mit einem Laserstrahl bestrahlbar ist, womit Licht mit einem für eine Fahrzeugbeleuchtung qualifizierten Lichtspektrum durch das Konverterelement in zumindest ein strahlformendes Element abstrahlbar ist, und wobei wenigstens ein Trägerelement vorgesehen ist, an dem das Konverterelement aufgenommen ist und wobei das Konverterelement mit dem Trägerelement wenigstens gegenüber dem strahlformenden Element beweglich ist. Die vorstehend beschriebenen Merkmale und Vorteile des Lichtmoduls sind für einen Scheinwerfer mit einem ebensolchen Lichtmodul ebenfalls verwendbar und erzielbar. The invention further relates to a headlamp with a light module comprising at least one laser beam source and at least one converter element that can be irradiated by the laser beam source with a laser beam, with which light with a light spectrum qualified for vehicle lighting can be emitted by the converter element into at least one beam-shaping element, and wherein at least one carrier element is provided, on which the converter element is accommodated, and wherein the converter element is movable with the carrier element at least with respect to the beam-shaping element. The features and advantages of the light module described above are also usable and achievable for a headlamp with a similar light module.
BEVORZUGSTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Further, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. It shows:
Das Lichtmodul
Die Laserstrahlquellen
Werden die Laserstrahlquellen
Als wesentliches Merkmal der Erfindung ist ein Trägerelement
Weiterhin gezeigt ist ein Justageelement
Erfindungsgemäß sind die Konverterelemente
Mit dem gezeigten Lichtmodul besteht die Möglichkeit, die beispielhaft drei gezeigten Teile des Lichtfeldes
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Konverterelemente
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten oder räumlichen Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Insbesondere kann die Einzelbeweglichkeit der Konverterelemente
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lichtmodul light module
- 1010
- Laserstrahlquelle laser beam source
- 1111
- Konverterelement converter element
- 1212
- strahlformendes Element, Reflektor beam-shaping element, reflector
- 1313
- Trägerelement support element
- 13a13a
- Trägerelement support element
- 13b13b
- Trägerelement support element
- 13c13c
- Trägerelement support element
- 1414
- Laserstrahl laser beam
- 1515
- Licht, Teil eines Lichtfeldes Light, part of a light field
- 1616
- Antriebselement driving element
- 1717
- Justagelement Justagelement
- 1818
- Hauptachse main axis
- 1919
- Kühlkörper (an der Laserstrahlquelle) Heat sink (at the laser beam source)
- 2020
- Kühlkörper (am Trägerelement) Heat sink (on the carrier element)
- 2121
- Lichtfeld Lichtenfeld
- 2222
- Bewegungssystem movement system
- 2323
- Spiegel mirror
- 2424
- Bewegungssystem movement system
- 2525
- Koppelstange coupling rod
- 2626
- Befestigungspunkt attachment point
- BB
- Breite des Konverterelementes Width of the converter element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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