DE102012203929B3 - Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung einesKraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul (1) einer Beleuchtungseinrichtung, umfassend ein Abblendlicht-Untermodul (2) zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung (16) unterhalb einer Helldunkelgrenze (17) und ein Fernlicht-Untermodul (6) zur Erzeugung einer Lichtverteilung (22) oberhalb der Helldunkelgrenze (17), eine gemeinsame Projektionsoptik (10) zum Erzeugen einer Gesamtlichtverteilung (25) und ein Umlenkelement (15; 25; 26; 27), das einen Lichtstrahlenverlauf (20; 23) von mindestens einem der Untermodule (2; 6) umlenkt, bevor er auf die Projektionsoptik (10) trifft. Um eine möglichst kleine Projektionsoptik (10) und eine Verringerung von Inhomogenitäten in der Gesamtlichtverteilung (25) im Bereich der Helldunkelgrenze (17) realisieren zu können, wird vorgeschlagen, dass ein Großteil der Lichtstrahlen (23) des Fernlicht-Untermoduls (6) auf einen gleichen Abschnitt (21) der Projektionsoptik (10) trifft wie ein Großteil der Lichtstrahlen (20) des Abblendlicht-Untermoduls (2), dass ein geringerer Teil der Lichtstrahlen (23) des Fernlicht-Untermoduls (6) auf einen anderen Abschnitt (24) der Projektionsoptik (10) trifft und dass die Projektionsoptik (10) Mittel aufweist, welche zumindest einen Teil der auf den anderen Abschnitt (24) der Projektionsoptik (10) treffenden Lichtstrahlen (23) nach unten ablenkt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Das Lichtmodul umfasst mindestens ein Abblendlicht-Untermodul zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung größtenteils unterhalb einer im Wesentlichen horizontalen Helldunkelgrenze und mindestens ein Fernlicht-Untermodul zur Erzeugung einer Lichtverteilung größtenteils oberhalb der Helldunkelgrenze. Ferner umfasst das Lichtmodul eine gemeinsame Projektionsoptik zum Abbilden von Lichtstrahlen aller Untermodule vor dem Kraftfahrzeug zur Erzeugung einer gewünschten resultierenden Gesamtlichtverteilung des Lichtmoduls. Schließlich umfasst das Lichtmodul ein Umlenkelement, das einen Lichtstrahlenverlauf von mindestens einem der Untermodule umlenkt, bevor er auf die Projektionsoptik trifft, so dass sich ein abgeknickter Verlauf der Strahlengänge dieses mindestens einen Untermoduls ergibt.
  • Ein solches Lichtmodul ist bspw. aus der DE 10 2006 044 640 A1 bekannt. Das Umlenkelement ist durch totalreflektierende Flächen von Lichtleitkörpern ausgebildet. Dabei sind die Untermodule und das Umlenkelement derart ausgebildet und relativ zueinander ausgerichtet, dass ein Großteil der Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls auf einen gleichen Abschnitt der Projektionsoptik trifft wie ein Großteil der Lichtstrahlen des Abblendlicht-Untermoduls.
  • Ein Lichtmodul, das einige der Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist, ist beispielsweise aus der US 7 387 416 B2 bekannt. Die dort beschriebene Beleuchtungseinrichtung umfasst ein oberes Abblendlichtmodul mit einer LED-Lichtquelle und einer als Reflektor ausgebildeten Primäroptik zur Bündelung der von der LED ausgesandten Lichtstrahlen. Die gebündelten Lichtstrahlen werden zumindest teilweise von einer im Strahlengang angeordneten Blendenanordnung abgeschattet. Die Blendenanordnung erstreckt sich im Wesentlichen in einer Horizontalen, eine optische Achse des Lichtmoduls umfassenden Ebene und weist eine spiegelnde Oberfläche sowie eine Vorderkante mit einer bestimmten Kontur auf. Das an der Blendenanordnung vorbeigelangte Licht wird mittels einer als Projektionslinse ausgebildeten Projektionsoptik zur Erzeugung der resultierenden Gesamtlichtverteilung, im Falle des Abblendlichtmoduls einer abgeblendeten Lichtverteilung (z. B. eine Abblendlichtverteilung, Nebellichtverteilung o. ä.), vor das Kraftfahrzeug projiziert. Dabei bildet die Projektionslinse die Vorderkante der Blendenanordnung als Helldunkelgrenze vor dem Kraftfahrzeug ab. Ferner verfügt das bekannte Lichtmodul über ein unteres Fernlicht-Untermodul, das ebenfalls eine LED-Lichtquelle und eine als Reflektor ausgebildete Primäroptik umfasst. Die von dem Fernlicht-Untermodul ausgesandten Lichtstrahlen treffen auf ein Umlenkelement, das sämtliche Lichtstrahlenverläufe des Fernlichtmoduls abknickt und in Richtung der Projektionslinse lenkt. Als Umlenkelement dient eine verspiegelte Unterseite der Blendenanordnung, wobei Fernlicht-Untermodul und das Umlenkelement derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, dass die Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls nach dem Umlenken durch das Umlenkelement auf die Projektionsoptik treffen.
  • Bei dem aus der US 7 387 416 B2 bekannten Lichtmodul wird also der Strahlengang oberhalb und unterhalb der Helldunkelgrenze durch zwei spiegelnde Flächen der Blendenanordnung aufgeteilt, die in der Brennebene der Projektionslinse zu einer Messerkante scharf auslaufen. Diese Kante hat die Kontur der gewünschten Helldunkelgrenze und wird durch die Linse auf die Fahrbahn projiziert.
  • Bei dem bekannten Lichtmodul erzeugt das Fernlicht-Untermodul streng genommen keine vollwertige Fernlichtverteilung. Vielmehr ergibt sich eine vollwertige Fernlichtverteilung erst durch eine Überlagerung bzw. Ergänzung der von Abblendlicht-Untermodul und Fernlicht-Untermodul erzeugten Teillichtverteilungen. Das Fernlicht-Untermodul erzeugt also lediglich eine Teillichtverteilung als Teil der resultierenden Gesamtlichtverteilung, wobei die Teillichtverteilung einen Bereich im Wesentlichen oberhalb der Helldunkelgrenze der Abblendlichtverteilung ausleuchtet. Somit überlagern bzw. ergänzen sich die Teillichtverteilungen des Abblendlicht-Untermoduls und des Fernlicht-Untermoduls in der resultierenden Gesamtlichtverteilung zu einer vollwertigen Fernlichtverteilung. Dabei ergeben sich jedoch folgende Probleme: Bei der Überlagerung der Teillichtverteilungen von Abblendlicht-Untermodul und Fernlicht-Untermodul ergibt sich im Bereich der Helldunkelgrenze der Abblendlichtverteilung ein deutlich sichtbarer, dunkler Streifen in der Gesamtlichtverteilung. Dieser dunkle Streifen kann aufgrund der chromatischen Aberration der Projektionslinse die Gesamtlichtverteilung wesentlich stören. Ein weiteres Problem ergibt sich aus der Tatsache, dass die von dem Fernlicht-Untermodul erzeugte Teillichtverteilung eine wesentlich höhere Helligkeit aufweist, als die durch das Abblendlicht-Untermodul erzeugte abgeblendete Teillichtverteilung. Dadurch ergibt sich in der resultierenden Gesamtlichtverteilung im Bereich der Helldunkelgrenze der Abblendlichtverteilung ein deutlich sichtbarer Helligkeits-Gradient, der ebenfalls störend ist. Die Schwierigkeit besteht also darin, die Strahlengänge der verschiedenen Lichtfunktionen so zu trennen, dass im Abblendlichtfall kein (bzw. kaum) Licht über die Helldunkelgrenze hinaus gestreut wird, da es sonst zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer kommen kann, und im Fernlichtfall keine dunkle oder farbige Linie an der Stelle der Abblendlicht-Helldunkelgrenze zurückbleibt.
  • Aus der JP 2006-107 875 A ( JP 42-89268 B2 ) ist ebenfalls ein Lichtmodul mit einem Abblendlicht-Untermodul und einem Fernlicht-Untermodul bekannt. Allerdings fehlt es dem bekannten Lichtmodul an einem Umlenkelement, um einen Lichtstrahlenverlauf von mindestens einem der Untermodule umzulenken, bevor er auf die Projektionsoptik trifft. Außerdem erzeugt das Fernlicht-Untermodul eine vollwertige Fernlichtverteilung, ohne dass es dazu einer Überlagerung mit der von dem Abblendlicht-Untermodul erzeugten Abblendlichtverteilung bedarf. Bei diesem Lichtmodul wird also die vollwertige Fernlichtverteilung nicht durch eine Überlagerung bzw. Ergänzung der Teillichtverteilungen von Abblendlicht-Untermodul und Fernlicht-Untermodul, sondern allein durch das Fernlicht-Untermodul erzeugt. Insofern ergeben sich dort auch nicht die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Probleme, insbesondere eines dunklen Schattens in der resultierenden Gesamtlichtverteilung im Bereich der Helldunkelgrenze der Abblendlichtverteilung, sowie chromatische Aberrationen in diesem Bereich und hohe Helligkeits-Gradientenwerte. In Lichtaustrittsrichtung nach der als Projektionslinse ausgebildeten Projektionsoptik ist bei dem bekannten Lichtmodul ein zusätzlicher Reflektor angeordnet, der die Lichtstrahlen der Fernlichtverteilung nach unten ablenkt, da diese sonst weit oberhalb des Horizonts erscheinen würde. Ein solcher Reflektor lässt sich jedoch aus Styling-Gründen in der Praxis üblicherweise nicht realisieren.
  • Ferner ist aus der DE 10 2010 021 937 A1 ein Lichtmodul bekannt, das ebenfalls mindestens ein Abblendlicht-Untermodul und mindestens ein Fernlicht-Untermodul umfasst. Die Untermodule umfassen jeweils mindestens eine LED-Lichtquelle sowie mindestens eine als Lichtleitkörper ausgebildete Primäroptik, welche die von den LEDs ausgesandten Lichtstrahlen mittels Brechung und/oder Totalreflexion bündelt. Bestimmte rückwärtige Grenzflächen in den Lichtleitkörpern dienen als Umlenkelemente, um den Lichtstrahlenverlauf der dem Lichtleitkörper zugeordneten Untermodule umzulenken, bevor er auf die Projektionsoptik trifft. Eine vollwertige Fernlichtverteilung wird bei diesem bekannten Lichtmodul ebenfalls durch eine Überlagerung bzw. Ergänzung der Teillichtverteilungen der Abblendlicht-Untermodule und der Fernlicht-Untermodule erzeugt. Um das oben angesprochene, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem zu lösen, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass Lichtauskoppelflächen der als Lichtleitkörper ausgebildeten Primäroptiken des Fernlicht-Untermoduls in Richtung einer optischen Achse der Beleuchtungseinrichtung nach hinten versetzt zu Lichtauskoppelflächen der als Lichtleitkörper ausgebildeten Primäroptiken des Abblendlicht-Untermoduls angeordnet sind. Zudem ist ein Lichtaustrittswinkel der von dem Fernlicht-Untermodul erzeugten Teillichtverteilung so groß gewählt, dass die von dem Fernlicht-Untermodul erzeugte Lichtverteilung die Abblendlichtverteilung zumindest im Bereich ihrer Helldunkelgrenze überlagert. Auf diese Weise soll die Helldunkelgrenze beim Betrieb der Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung einer vollwertigen Fernlichtverteilung als resultierende Gesamtlichtverteilung vollständig verschwinden. Nachteilig ist dabei jedoch, dass die Lichtstrahlen der Teillichtverteilungen von Abblendlicht-Untermodul und Fernlicht-Untermodul schwerpunktmäßig durch unterschiedliche Bereiche der Projektionslinse hindurchtreten. Das erfordert den Einsatz einer Projektionslinse mit einem relativ großen Durchmesser, wohingegen in modernen Beleuchtungseinrichtungen aus Platz- und Designgründen häufig möglichst kleine Projektionsoptiken, beispielsweise Projektionslinsen mit einem möglichst kleinen Durchmesser, eingesetzt werden müssen.
  • Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Lichtmodul, bei dem sich die Teillichtverteilungen eines Abblendlicht-Untermoduls und eines Fernlicht-Untermoduls zu einer vollwertigen Fernlichtverteilung als resultierende Gesamtlichtverteilung überlagern bzw. ergänzen, dafür Sorge zu tragen, dass in der resultierenden Gesamtlichtverteilung eine im Wesentlichen horizontale Helldunkelgrenze der Abblendlichtverteilung nicht mehr oder nur noch sehr schwach sichtbar ist und gleichzeitig die Verwendung einer möglichst kleinen Projektionsoptik zu ermöglichen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Lichtmodul mit sämtlichen Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Insbesondere sind die Untermodule und das Umlenkelement derart relativ zueinander angeordnet und ausgerichtet, dass ein Großteil der Lichtstrahlen des mindestens einen Fernlicht-Untermoduls auf einem gleichen Abschnitt der Projektionsoptik trifft, wie ein Großteil der Lichtstrahlen des Abblendlicht-Untermoduls, dass ein geringerer Teil der Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls auf einen anderen Abschnitt der Projektionsoptik trifft und dass die Projektionsoptik Mittel aufweist, welche zumindest einen Teil der auf den anderen Abschnitt der Projektionsoptik treffenden Lichtstrahlen nach unten ablenkt.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, so viel Licht wie möglich von Abblendlicht-Untermodul und Fernlicht-Untermodul auf den gleichen Abschnitt der Projektionsoptik treffen zu lassen, damit ein Großteil der Abblendlicht- und Fernlichtstrahlen den gleichen Abschnitt der Projektionsoptik nutzen und die Projektionsoptik möglichst klein ausgebildet werden kann. Gleichzeitig trifft nur so viel Licht des Fernlicht-Untermoduls auf einen anderen, außerhalb des genannten Abschnitts liegenden Abschnitt der Projektionsoptik, wie erforderlich ist, um die Helldunkelgrenze beziehungsweise die dort vorhandenen Schatten, Farbsäume und hohen Gradientenwerte zu verringern beziehungsweise sogar ganz zu eliminieren. Der Großteil der Lichtstrahlen des Abblendlicht-Untermoduls und des Fernlicht-Untermoduls, die auf den genannten Abschnitt der Projektionsoptik treffen, werden durch die Projektionsoptik also ohne ein Ablenken nach unten vor das Kraftfahrzeug projiziert, um die resultierende Gesamtlichtverteilung in Form der vollwertigen Fernlichtverteilung zu erzeugen. Lediglich der geringe Teil der Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls, der zum Verwischen der Helldunkelgrenze nach unten abgelenkt werden soll, trifft auf die Projektionsoptik außerhalb des genannten Abschnitts. Dadurch ist es möglich, lediglich den geringen Teil der Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls und nicht den Großteil der Lichtstrahlen des Abblendlicht- und des Fernlicht-Untermoduls, die auf den genannten gemeinsamen Abschnitt der Projektionsoptik treffen, nach unten abzulenken.
  • Aufgrund der Tatsache, dass bei der vorliegenden Erfindung ein Großteil des von dem Abblendlicht-Untermodul und dem Fernlicht-Untermodul erzeugten Lichts auf den gleichen Abschnitt der Projektionsoptik trifft, kann diese besonders klein ausgebildet werden. Aufgrund der Tatsache, dass lediglich ein geringer Teil der Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls auf einen Abschnitt der Projektionsoptik außerhalb des gemeinsamen Abschnitts von Abblendlicht- und Fernlichtstrahlen trifft, kann dieser geringe Teil der Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls für sich alleine gezielt nach unten abgelenkt werden, ohne dass der auf den gemeinsamen Abschnitt der Sekundäroptik treffende Großteil der Abblendlicht- und Fernlichtstrahlen abgelenkt würde. Die wichtigsten gesetzlichen Vorgaben (Erstreckung in vertikaler und horizontaler Richtung, Helligkeitswerte, etc.) für die vollwertige Fernlichtverteilung werden durch den auf den gemeinsamen Abschnitt der Projektionsoptik auftreffenden Großteil der Abblendlicht- und Fernlichtstrahlen erzeugt. Durch den geringen Teil der Fernlichtstrahlen, die auf den anderen Abschnitt der Projektionsoptik treffen, wird lediglich noch die Gesamtlichtverteilung im Bereich der Abblendlicht-Helldunkelgrenze kosmetisch verbessert. Das erlaubt eine hochgenaue Erzeugung der resultierenden Gesamtlichtverteilung als vollständige Fernlichtverteilung und gleichzeitig die Elimination beziehungsweise Verringerung störender Eigenschaften der Gesamtlichtverteilung im Bereich der Helldunkelgrenze (Schatten, Farbsäume, hohe Helligkeits-Gradientenwerte etc.).
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Abschnitt der Projektionsoptik, auf den der Großteil der Lichtstrahlen der Untermodule trifft, um eine optische Achse der Projektionsoptik herum angeordnet ist. Bei dem gemeinsamen Abschnitt der Projektionsoptik handelt es sich also um einen im Wesentlichen zentralen, um die optische Achse der Projektionsoptik herum angeordneten Abschnitt. Das mindestens eine Abblendlicht-Untermodul, das mindestens eine Fernlicht-Untermodul und das Umlenkelement des Lichtmoduls sind somit derart ausgestaltet und relativ zueinander ausgerichtet, dass die durch diese erzeugten Lichtstrahlen größtenteils auf den zentralen Abschnitt der Projektionsoptik treffen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der andere Abschnitt der Projektionsoptik, auf den der geringere Teil der Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls trifft, in einem Abstand zu einer optischen Achse der Projektionsoptik angeordnet ist. Der andere Abschnitt der Projektionsoptik ist vorzugsweise in einem Randbereich der Projektionsoptik vorgesehen. Besonders bevorzugt ist es, wenn der andere Abschnitt in einem oberen und/oder unteren Randbereich der Projektionsoptik, oberhalb bzw. unterhalb der optischen Achse angeordnet ist. Insbesondere wenn der andere Abschnitt oberhalb der optischen Achse angeordnet ist, lässt sich der durch diesen Abschnitt hindurchtretende Teil der Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls besonders wirksam absenken, da das Absenken der Lichtstrahlen umso schwieriger wird, desto weiter unten die Lichtstrahlen auf die Projektionsoptik treffen.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn das mindestens eine Abblendlicht-Untermodul und/oder das mindestens eine Fernlicht-Untermodul jeweils mindestens eine LED-Lichtquelle zum Aussenden von Licht zur Erzeugung der entsprechenden Lichtverteilungen und mindestens eine Primäroptik zur Bündelung des ausgesandten Lichts bevor es auf die Projektionsoptik trifft umfasst. Solche Lichtmodule werden auch als LED-Module bezeichnet. Die Primäroptik kann beispielsweise als ein Reflektor ausgebildet sein, der die von den Lichtquellen ausgesandten Lichtstrahlen an einer zur Lichtquelle gerichteten Reflexionsfläche auf herkömmliche Weise spiegelt. Der Reflektor kann dabei eine Ellipsoid-Form aufweisen. Es wäre aber auch denkbar, dass der Reflektor eine sogenannte Freiform aufweist, bei der ausgehend von einer Ellipsoid-Form die Reflektorform punktuell verändert wird, um eine gewünschte Lichtverteilung zu erzielen. Auch bei einer Freiform weist der größte Teil der Reflektorfläche jedoch eine Ellipsoidform auf. Die Primäroptik kann aber auch als ein Lichtleitkörper aus einem transparenten Material ausgebildet sein, in den das von den Lichtquellen ausgesandte Licht eingekoppelt, zumindest teilweise an äußeren Grenzflächen des Körpers totalreflektiert und wieder ausgekoppelt wird. Ein derartiger Lichtleitkörper ist an sich beispielsweise in Form einer sogenannten Vorsatzoptik bekannt. Schließlich kann die Primäroptik auch auf beliebig andere Weise ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Kombination eines Reflektors mit einem Lichtleitkörper.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Umlenkelement einen Umlenkspiegel mit einer Kante umfasst und die Projektionsoptik die Kante des Umlenkspiegels als Helldunkelgrenze vor dem Kraftfahrzeug abbildet. Je nach Anordnung und Ausrichtung des Untermoduls, dessen Strahlengang durch das Umlenkelement abgeknickt wird, ist das Umlenkelement derart in dem Lichtmodul angeordnet und ausgerichtet, dass das von dem Untermodul ausgesandte Licht nach dem Auftreffen auf das Umlenkelement in Richtung eines bestimmten Abschnitts der Projektionsoptik umgelenkt wird. Das Umlenkelement kann gleichzeitig auch die Funktion einer Blendenanordnung erfüllen, die das von dem Abblendlicht-Untermodul ausgesandte Licht zumindest teilweise abschattet und deren Kante durch die Projektionsoptik als Helldunkelgrenze der Abblendlichtverteilung vor das Kraftfahrzeug projiziert wird.
  • Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Umlenkelement ein Prisma mit einer Kante umfasst und die Projektionsoptik die Kante des Prismas als Helldunkelgrenze vor dem Kraftfahrzeug abbildet. Ein im Strahlengang der von dem Abblendlicht-Untermodul ausgesandten Lichtstrahlen, vorzugsweise in der Brennebene der Projektionsoptik, angeordnetes Prisma kann die hindurchtretenden Lichtstrahlen gezielt auf einen bestimmten Abschnitt der Projektionsoptik lenken, so dass sich ein abgeknickter Strahlverlauf der durch das Abblendlicht-Untermodul erzeugten Lichtstrahlen ergibt. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Prisma in dem von dem Fernlicht-Untermodul ausgesandten Lichtstrahlen angeordnet sein, welches die von dem Fernlicht-Untermodul ausgesandten Lichtstrahlen größtenteils auf den gemeinsamen Abschnitt der Projektionsoptik lenkt. Falls ein Prisma sowohl im Strahlengang des Abblendlicht-Untermoduls als auch im Strahlengang des Fernlicht-Untermoduls angeordnet ist, kann das Umlenkelement auch als ein sogenanntes Doppelprisma ausgebildet sein, das zwei aufeinander stehende Prismen umfasst, die sich entlang ihrer Oberkanten im Bereich der Spitze der Prismen berühren. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Prismen mit Dreiecken als Querschnittsflächen.
  • Allerdings kommen auch Prismen mit dreieckähnlichen Querschnittsflächen in Betracht, die bspw. durch Dreiecke mit gewölbten Prismenflächen erzielt werden. Zumindest sollte sich der Querschnitt der Prismen ausgehend von der Helldunkelgrenzen-Kontur zur gegenüberliegenden Seite hin erweitern.
  • Die Projektionsoptik kann als ein Reflektor, insbesondere als ein paraboloidförmiger Reflektor, ausgebildet sein, der die von den Untermodulen erzeugten Lichtverläufe zur Erzeugung der resultierenden Gesamtlichtverteilung des Lichtmoduls vor das Kraftfahrzeug projiziert. Alternativ wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass die Projektionsoptik als eine Projektionslinse ausgebildet ist.
  • Die Projektionslinse weist in dem anderen Abschnitt, auf den der geringere Teil der Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls trifft, vorzugsweise Mittel zur lokalen Erhöhung der Brechkraft der Projektionslinse auf. Diese Ausführungsform ist besonders interessant, wenn sich der genannte andere Abschnitt der Projektionslinse oberhalb der optischen Achse der Linse, insbesondere an einem oberen Randbereich der Linse befindet. Diese Mittel können beispielsweise dadurch realisiert werden, dass in dem genannten anderen Abschnitt der Projektionslinse die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtaustrittsfläche der Linse derart variiert wird, dass die von dem Fernlicht-Untermodul kommenden Lichtstrahlen flacher, also in einem größeren Winkel gemessen bezüglich einer Flächennormalen, auf die Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsfläche treffen. Das entspricht nach oben hin zunehmenden Prismenwinkeln und kleineren Brennweiten in den oberen Linsenzonen. Das bewirkt eine stärkere Brechung der Lichtstrahlen, in dem vorliegenden Fall nach unten.
  • Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Projektionslinse in dem anderen Abschnitt, auf den der geringere Teil der Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls trifft, Mittel zur lokalen Verringerung der Brechkraft der Projektionslinse aufweist. Diese Ausführungsform ist besonders interessant, wenn der genannte andere Abschnitt unterhalb der optischen Achse der Linse, insbesondere in einem unteren Randbereich der Linse liegt. Diese Mittel können dadurch realisiert werden, dass eine Lichteintrittsfläche und/oder eine Lichtaustrittsfläche der Projektionslinse in dem genannten anderen Abschnitt derart verändert wird, dass die von dem Fernlicht-Untermodul stammenden Lichtstrahlen steiler, das heißt in einem geringeren Winkel auf die Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsflächen treffen. Dadurch wird die Brechkraft reduziert und die von dem Fernlicht-Untermodul stammenden und in dem unteren Randbereich auf die Projektionslinse treffenden Lichtstrahlen werden durch die Linse weniger stark nach oben umgelenkt, so dass sie im Ergebnis weiter nach unten gelenkt werden, als wenn die Umlenkmittel nicht vorhanden wären.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei umfasst die vorliegende Erfindung die angegebenen Merkmale und Vorteile nicht nur in der anhand der Ausführungsbeispiele beschriebenen Kombination, sondern auch in jeder beliebigen anderen Kombination. Es zeigen:
  • 1 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs;
  • 2a einen ersten Betriebsmodus des Lichtmoduls aus 1;
  • 2b einen zweiten Betriebsmodus des Lichtmoduls aus 1;
  • 2c einen dritten Betriebsmodus des Lichtmoduls aus 1;
  • 3a bis 3d verschiedene Realisierungsmöglichkeiten eines Umlenkelements des Lichtmoduls aus 1;
  • 4a bis 4c verschiedene Lichtstrahlverläufe durch eine Projektionslinse zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Projektionsoptik;
  • 5a bis 5d verschiedene Ansichten einer Realisierungsmöglichkeit einer Umlenkoptik des Lichtmoduls aus 1;
  • 6a bis 6d verschiedene Ansichten einer anderen Realisierungsmöglichkeit einer Umlenkoptik des Lichtmoduls aus 1;
  • 7a bis 7c verschiedene Ansichten einer anderen Realisierungsmöglichkeit einer Umlenkoptik des Lichtmoduls aus 1;
  • 8a bis 8c verschiedene Ansichten einer anderen Realisierungsmöglichkeit einer Umlenkoptik des Lichtmoduls aus 1;
  • 9a und 9b verschiedene Möglichkeiten einer Ausrichtung eines Untermoduls des Lichtmoduls aus 1;
  • 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls;
  • 11 einen weiteren Betriebsmodus des Lichtmoduls aus 1; und
  • 12 eine mit einem erfindungsgemäßen Lichtmodul erzeugte Gesamtlichtverteilung 25.
  • Ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in 1 in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das Lichtmodul 1 ist Teil einer Beleuchtungseinrichtung (Scheinwerfer oder Leuchte) eines Kraftfahrzeugs und kann entweder alleine oder zusammen mit anderen Licht- oder Leuchtenmodulen in einem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung (nicht dargestellt) angeordnet sein.
  • Das Lichtmodul 1 ist vorzugsweise Teil eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs. Das Lichtmodul 1 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Abblendlicht-Untermodul 2 zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung mit einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Helldunkelgrenze. Das Abblendlicht-Untermodul 2 umfasst mindestens eine Lichtquelle 3, beispielsweise in Form einer Halbleiterlichtquelle, insbesondere einer LED. Das von der Lichtquelle 3 ausgesandte Licht wird mittels einer Primäroptik 4, die beispielsweise als ein Reflektor ausgebildet ist, insbesondere als ein ellipsoidförmiger Halbschalenreflektor ausgebildet ist, gebündelt. Statt als Reflektor kann die Primäroptik 4 auch als eine Vorsatzoptik aus einem Lichtleitkörper aus transparentem Material mit totalreflektierenden Eigenschaften ausgebildet sein. Um eine Überhitzung der Lichtquelle 3 zu vermeiden, ist diese entweder direkt oder mittelbar über ein Trägerelement auf einem Kühlkörper 5 befestigt bzw. steht mit diesem wärmetechnisch in Verbindung.
  • Ferner umfasst das Lichtmodul 1 ein Fernlicht-Untermodul 6 zur Erzeugung einer Lichtverteilung, die größtenteils oberhalb der Helldunkelgrenze der abgeblendeten Lichtverteilung liegt. Auch das Fernlicht-Untermodul 6 umfasst mindestens eine Lichtquelle 7, die vorzugsweise als eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere als eine LED, ausgebildet ist. Das von der Lichtquelle 7 ausgesandte Licht wird mittels einer Primäroptik 8 gebündelt, die beispielsweise als ein Reflektor, insbesondere als ein ellipsoidförmiger Halbschalenreflektor, ausgebildet ist. Alternativ kann auch die Primäroptik 8 als eine Vorsatzoptik ausgebildet sein. Zur Vermeidung einer Überhitzung der Fernlicht-LED 7 ist diese ebenfalls auf einem Kühlkörper 9 befestigt bzw. steht mit einem solchen wärmetechnisch in Kontakt.
  • Dem Abblendlicht-Untermodul 2 und dem Fernlicht-Untermodul 6 ist eine gemeinsame Projektionsoptik 10 in Form einer Projektionslinse zugeordnet. Die Projektionsoptik 10 dient zum Abbilden von Lichtstrahlen der Untermodule 2, 6 vor dem Kraftfahrzeug und zur Erzeugung einer gewünschten resultierenden Gesamtlichtverteilung des Lichtmoduls 1. Um die Form der Projektionslinse 10 zu verdeutlichen, ist in 1 beispielhaft ein Vertikalschnitt 11 durch eine optische Achse 12 der Projektionslinse 10 eingezeichnet. Es ist deutlich zu erkennen, dass eine Lichtaustrittsfläche 13 der Projektionslinse 10 konvex gewölbt und eine Lichteintrittsfläche 14 der Projektionslinse 10 nahezu eben, allenfalls geringfügig konvex, ausgebildet ist.
  • Schließlich umfasst das Lichtmodul 1 ein Umlenkelement 15, das einen Lichtstrahlenverlauf von mindestens einem der Untermodule 2, 6, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls 6, umlenkt, bevor sie auf die Sekundäroptik 10 treffen. In 1 ist das Umlenkelement 15 als ein Umlenkspiegel ausgebildet, wie er im Detail in den 5a bis 5d gezeigt ist.
  • Die Funktionsweise des Lichtmoduls 1 wird nachfolgend anhand der Strahlenverläufe der 2a bis 2c näher erläutert. Die 2a bis 2c zeigen jeweils einen Meridionalschnitt durch das Lichtmodul 1 aus 1 entlang der optischen Achse 12 der Projektionsoptik 10. Anhand der 2a wird die Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung 16 durch das Abblendlicht-Untermodul 2 näher erläutert. Die abgeblendete Lichtverteilung 16 wird nach oben hin durch eine im Wesentlichen horizontale Helldunkelgrenze 17 begrenzt. Die Helldunkelgrenze 17 weist in dem dargestellten Beispiel einen ersten horizontalen Abschnitt 17' auf der Gegenverkehrsseite einen zweiten horizontalen Abschnitt 17'' auf der eigenen Verkehrsseite, sowie einen schräg, vorzugsweise in einem 15°-Winkel, ansteigenden Verbindungsabschnitt 17''' auf, der die beiden horizontalen Abschnitte 17', 17'' miteinander verbindet. Eine solche Helldunkelgrenze 17 wird insbesondere in Europa verwendet. Selbstverständlich kann die Helldunkelgrenze auch anders ausgebildet sein, bspw. in der Form, wie sie in Japan und/oder den USA verwendet wird. Bei der Abblendlicht-Lichtverteilung 16 liegt das meiste Licht unterhalb der Helldunkelgrenze 17, lediglich zur Erzielung von gesetzlichen vorgegebenen Oberhead-Beleuchtungswerten kann ein geringer Teil des Lichts auch in bestimmte Bereiche oberhalb der Helldunkelgrenze 17 gelenkt werden.
  • Die abgeblendete Lichtverteilung 16 ist in 2a rechts wiedergegeben, wie sie sich auf einem in einem Abstand zu dem Lichtmodul 1 vor dem Kraftfahrzeug angeordneten Messschirm ergibt. Auf dem Messschirm ist beispielhaft eine Horizontale HH und eine senkrecht dazu verlaufende Vertikale VV eingezeichnet. Die optische Achse 12 der Projektionsoptik 10 verläuft durch den Schnittpunkt der Horizontalen HH und der Vertikalen VV. Der horizontale Abschnitt 17' der Helldunkelgrenze 17 auf der Gegenverkehrsseite ist einige Winkelgrad unterhalb der Horizontalen HH und der horizontale Abschnitt 17'' der Helldunkelgrenze auf der eigenen Verkehrsseite ist einige Winkelgrad oberhalb der Horizontalen HH angeordnet.
  • Das von dem Abblendlicht-Untermodul 2 erzeugte Licht wird größtenteils in Richtung einer Oberkante 18 des Umlenkelements 15 ausgesandt. Die Kontur der Oberkante 18 des Umlenkelements 15, das gleichzeitig die Funktion einer Blendenanordnung erfüllt, entspricht dem gewünschten Verlauf der Helldunkelgrenze 17. Die Oberkante 18 wird durch die Projektionslinse 10 als Helldunkelgrenze 17 auf dem Messschirm oder der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug abgebildet. Die Oberkante 18 des Umlenkelements 15 befindet sich in einem Brennpunkt bzw. einer Brennebene der Projektionsoptik 10. Vorzugsweise ist sowohl die dem Abblendlicht-Untermodul 2 zugewandte Oberfläche des Umlenkelements 15 als auch die dem Fernlicht-Untermodul 6 zugewandte Oberfläche verspiegelt ausgebildet. Zudem ist vorzugsweise auch die Oberkante 18 des Umlenkelements 15 verspiegelt. Ein relativ kleiner Teil der von dem Abblendlicht-Untermodul 2 ausgesandten Lichtstrahlen passiert das Umlenkelement 15 nicht, sondern trifft auf eine reflektierende Oberfläche des Umlenkelements 15 und wird derart reflektiert, dass der Lichtstrahl nicht auf die Projektionsoptik 10 trifft. Ein solcher Lichtstrahl ist in 1 beispielhaft mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnet. Die an dem Umlenkelement 15 vorbei gelangten Abblendlichtstrahlen 20 treffen in einem Abschnitt unterhalb der optischen Achse 12 auf die Sekundäroptik 10. Der Großteil der Abblendlichtstrahlen trifft jedoch nicht auf das Umlenkelement 15 und wird nicht abgelenkt. Für die Erzeugung der Lichtverteilungen 16 bzw. 25 werden nur die an dem Umlenkelement 15 vorbei gelangten Lichtstrahlen herangezogen. Dieser Abschnitt ist mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet.
  • Falls das Umlenkelement 15 Licht absorbierend ausgebildet ist, wird der kleinere Teil der Lichtstrahlen, der auf die Umlenkoptik 15 trifft, absorbiert. Die Verspiegelung des Umlenkelements 15 ist also lediglich optional.
  • In 2b wird die Erzeugung einer Lichtverteilung 22, die größtenteils oberhalb der Helldunkelgrenze 17 der abgeblendeten Lichtverteilung 16 liegt, durch das Fernlicht-Untermodul 6 näher erläutert. Die Lichtverteilung 22 wird auch als komplementäre Fernlicht-Lichtverteilung oder Fernlichtspot bezeichnet, da sie sich zusammen mit der abgeblendeten Lichtverteilung 16 zu einer vollwertigen Fernlicht-Lichtverteilung, wie sie beispielsweise in 2c rechts dargestellt und mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet ist, ergänzt bzw. überlagert. Die Lichtverteilung 22 weist eine wesentlich größere Helligkeit auf als die Abblendlichtverteilung 16. Dadurch kann sich im Bereich der Helldunkelgrenze 17 ein großer Helligkeitsgradient in der Gesamtlichtverteilung 25 bilden, der oft als störend empfunden wird. Bei dem Ausführungsbeispiel aus 2b ist die Lichtquelle 3 des Abblend-Untermoduls 2 deaktiviert. Lediglich die Lichtquelle 7 des Fernlicht-Untermoduls 6 ist eingeschaltet und emittiert Licht. Das von dem Fernlicht-Untermodul 6 ausgesandte Licht trifft größtenteils nahe der Oberkante 18 auf eine dem Fernlicht-Untermodul 6 zugewandte verspiegelte Oberfläche des Umlenkelements 15. Die Strahlengänge der von dem Fernlicht-Untermodul 6 ausgesandten Fernlichtstrahlen 23 werden in der Brennebene der Projektionslinse 10 abgeknickt, so dass beide Strahlengänge 20, 23 im Wesentlichen durch die gleiche Linsenfläche bzw. den gleichen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10 abgebildet werden können.
  • Ein virtuelles Spiegelbild des Fernlicht-Untermoduls 6 ist in 2b gestrichelt eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 6' bezeichnet. Durch das Umlenkelement 15 kann also der Eindruck erweckt werden, als wären das Abblendlicht-Untermodul 2 und das Fernlicht-Untermodul 6 (in Form des virtuellen Spiegelbilds 6') bzw. die reflektierenden Flächenabschnitte des Reflektors 4 und des virtuellen Bilds des Reflektors 8 des virtuellen Spiegelbilds 6' des Fernlicht-Untermoduls 6 praktisch deckungsgleich in der gleichen Position in dem Lichtmodul 1 angeordnet. Auf diese Weise kann die Lichtaustrittsfläche der Projektionsoptik 10 gegenüber einem Lichtmodul 1 ohne Umlenkoptik 15 deutlich verringert werden. Insbesondere kann die Projektionslinse 10 in etwa halb so groß wie ohne Umlenkelement 15 ausgebildet werden.
  • Das von dem Fernlicht-Untermodul 6 ausgesandte Licht, das nahe der Oberkante 18 des Umlenkelements 15 auf die spiegelnde Oberfläche trifft, wird von dieser in einen Abschnitt 24 der Projektionslinse 10 reflektiert. Dabei handelt es sich um den sogenannten geringeren Teil der Lichtstrahlen des Fernlicht-Untermoduls 6. Der Großteil der von dem Fernlicht-Untermodul 6 ausgesandten Lichtstrahlen 23 wird ebenfalls über die spiegelnde Oberfläche des Umlenkelements 15 auf den gleichen Abschnitt 21 der Projektionslinse 10 gelenkt, auf den auch schon der Großteil der Abblendlichtstrahlen 20 aufgetroffen ist. Es wird gerade so viel Licht in den Abschnitt 24 der Projektionslinse 10 gelenkt, wie zur Korrektur der resultierenden Gesamtlichtverteilung 25 im Bereich der Helldunkelgrenze 17 erforderlich ist. Der restliche Großteil der Fernlichtstrahlen 23 wird in Richtung des gleichen Abschnitts 21 der Projektionslinse 10 gelenkt, auf den auch der Großteil der Abblendlichtstrahlen 20 trifft. Zur Erzeugung der Gesamtlichtverteilung 25 wird somit sowohl für die Abblendlichtstrahlen 20 als auch für die Fernlichtstrahlen 23 im Wesentlichen auf die gleichen Abschnitte 21 der Projektionslinse 10 zurückgegriffen. Dadurch ist es möglich, die Projektionslinse 10 besonders kleinbauend, insbesondere mit einem besonders geringen Durchmesser, zu realisieren. Gleichzeitig wird der geringere Teil der Lichtstrahlen 23 des Fernlicht-Untermoduls 6, der zur Korrektur der Gesamtlichtverteilung 25 im Bereich der Helldunkelgrenze 17 herangezogen wird, durch einen von dem ersten Abschnitt 21 abweichenden anderen Abschnitt 24 durch die Projektionslinse 10 hindurchgeführt. In diesem anderen Abschnitt 24 können dann optimierende Maßnahmen vorgesehen werden, um den geringen Teil der Fernlichtstrahlen 23 zur Korrektur der Gesamtlichtverteilung 25 im Bereich der Helldunkelgrenze 17 beliebig umzulenken, ohne dass dadurch die Erzeugung der Gesamtlichtverteilung 25 beeinträchtigt würde.
  • In 2c ist ein Strahlenverlauf beispielhaft gezeigt, wenn sowohl das Abblendlicht-Untermodul 2 als auch das Fernlicht-Untermodul 6 eingeschaltet ist. Dabei überlagern sich die Abblendlichtstrahlen 20 und die Fernlichtstrahlen 23, die durch den gemeinsamen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10 hindurchtreten, zu der resultierenden Gesamtlichtverteilung 25 in Form einer vollständigen Fern-Summenlichtverteilung 25. Bei der Fernlicht-Lichtverteilung 25 gelangt Licht sowohl unterhalb als auch oberhalb der Abblendlicht-Helldunkelgrenze 17. Das Licht 16 unterhalb der Helldunkelgrenze 17 stammt größtenteils von dem Abblendlicht-Untermodul 2 und das Licht 22 oberhalb der Helldunkelgrenze 17 größtenteils von dem Fernlicht-Untermodul 6.
  • Die durch den anderen Abschnitt 24 der Projektionslinse 10 hindurchtretenden Lichtstrahlen 23 des Fernlicht-Untermoduls 6 werden zur Korrektur der Gesamtlichtverteilung 25 im Bereich der Helldunkelgrenze 17 der abgeblendeten Lichtverteilung 16 herangezogen. Dazu können geeignete Ablenkmittel in, an oder auf der Projektionsoptik 10 vorgesehen sein, die zumindest einen Teil der auf den anderen Abschnitt 24 der Projektionsoptik 10 treffenden Lichtstrahlen 23 nach unten ablenken. Art und Ausgestaltung der Ablenkmittel werden nachfolgend anhand der 4a bis 4c beispielhaft näher erläutert.
  • Die 3a bis 3d zeigen verschiedene Realisierungsmöglichkeiten für das Umlenkelement 15. In 3a ist das Umlenkelement 15 als ein Prisma 26a mit dreieckiger Querschnittsfläche ausgebildet. Eine Längsachse des Prismas 26a erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 12 der Projektionsoptik 10. Das Umlenkprisma 26a dient zum Ablenken der Fernlichtstrahlen 23, so dass ein Großteil der Lichtstrahlen 23 des Fernlicht-Untermoduls 6 auf den gleichen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10 trifft wie der Großteil der Abblendlichtstrahlen 20. Das virtuelle Bild des Fernlicht-Untermoduls 6 ist mit dem Bezugszeichen 6' bezeichnet und in etwa symmetrisch zum Abblendlicht-Untermodul 2 angeordnet. Die Lichtstrahlen 20 des Abblendlicht-Untermoduls 2 und die virtuellen Lichtstrahlen 23' des virtuellen Bilds 6' des Fernlicht-Untermoduls 6 stammen scheinbar von derselben Stelle des Lichtmoduls 1. In dem in 3a gezeigten Ausführungsbeispiel ist der gemeinsame Abschnitt 21 als ein zentraler Abschnitt der Projektionsoptik 10 ausgebildet, der sich um die optische Achse 12 herum erstreckt. Eine mögliche Ausgestaltung des Umlenkprismas 26a wird im Detail weiter unten unter Bezugnahme auf die 7a bis 7c näher erläutert.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der 3b ist das Umlenkelement 15 als ein Doppelprisma 26b ausgebildet, das beide Strahlengänge 20, 23 sowohl des Abblendlicht-Untermoduls 2 als auch des Fernlicht-Untermoduls 6 umlenkt, so dass sie auf den gleichen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10 treffen. Die entsprechenden virtuellen Bilder der Untermodule 2, 6 sind mit den Bezugszeichen 2' und 6' bezeichnet und symmetrisch zueinander angeordnet. Die virtuellen Lichtstrahlen 20' des virtuellen Bilds 2' des Abblendlicht-Untermoduls 2 und die virtuellen Lichtstrahlen 23' des virtuellen Bilds 6' des Fernlicht-Untermoduls 6 stammen scheinbar von derselben Stelle des Lichtmoduls 1. Die Ausgestaltung des Doppelprismas 26b wird weiter unten unter Bezugnahme auf die 8a bis 8c näher erläutert.
  • Das Ausführungsbeispiel der 3c entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der 2a bis 2c. Dabei ist das Umlenkelement 15 als ein Umlenkspiegel ausgebildet, der den Fernlichtstrahlengang 23 des Fernlicht-Untermoduls 6 ablenkt, so dass dieser auf den gleichen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10 trifft wie ein Großteil der Lichtstrahlen 20 des Abblendlicht-Untermoduls 2. Das virtuelle Bild des Fernlicht-Untermoduls 6 ist mit dem Bezugszeichen 6' bezeichnet und in etwa symmetrisch zum Abblendlicht-Untermodul 2 angeordnet. Die Lichtstrahlen 20 des Abblendlicht-Untermoduls 2 und die virtuellen Lichtstrahlen 23' des virtuellen Bilds 6' des Fernlicht-Untermoduls 6 stammen scheinbar von derselben Stelle des Lichtmoduls 1. Die Ausgestaltung des Umlenkspiegels 15 wird weiter unten unter Bezugnahme auf die 5a bis 5d im Detail erläutert.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel aus 3d ist das Umlenkelement 15 als ein sogenannter Dachkantspiegel 27 ausgebildet, der beide Strahlengänge 20, 23 des Abblendlicht-Untermoduls 2 und des Fernlicht-Untermoduls 6 umlenkt, so dass sie beide auf dem gleichen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10 treffen. Die entsprechenden virtuellen Bilder der Untermodule 2, 6 sind mit den Bezugszeichen 2' und 6' bezeichnet und symmetrisch zueinander angeordnet. Die virtuellen Lichtstrahlen 20' des virtuellen Bilds 2' des Abblendlicht-Untermoduls 2 und die virtuellen Lichtstrahlen 23' des virtuellen Bilds 6' des Fernlicht-Untermoduls 6 stammen scheinbar von derselben Stelle des Lichtmoduls 1. Die konkrete Ausgestaltung des Dachkantspiegels 27 wird weiter unten unter Bezugnahme auf die 6a bis 6d im Detail erläutert.
  • Bei den Ausführungsbeispielen der 3a und 3c werden die Abblendlichtstrahlen 20 durch das entsprechende Umlenkelement 26a bzw. 15 nicht umgelenkt, treffen aber trotzdem auf den gleichen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10. Ferner ist es bei sämtlichen Ausführungsbeispielen der 3a bis 3d so, dass ein geringer Teil der Lichtstrahlen 23 des Fernlicht-Untermoduls 6 nicht auf den gemeinsamen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10, sondern auf einen anderen Abschnitt der Projektionsoptik 10, beispielsweise den anderen Abschnitt 24, trifft, obwohl die entsprechenden Strahlengänge in den 3a bis 3d nicht eingezeichnet sind. Der geringe Teil der Fernlichtstrahlen 23, der auf den anderen Abschnitt 24 trifft, wird zur Korrektur der Gesamtlichtverteilung 25 des Lichtmoduls 1, insbesondere im Bereich der Helldunkelgrenze 17 der Abblendlichtverteilung 16, herangezogen, indem zumindest ein Teil der auf den anderen Abschnitt 24 der Projektionsoptik 10 treffenden Lichtstrahlen 23 mittels geeigneter Umlenkelemente nach unten abgelenkt wird. Dadurch kann beispielsweise ein Schatten, ein Farbsaum oder ein hoher Helligkeitsgradient im Bereich der Helldunkelgrenze 17 verringert bzw. sogar eliminiert werden.
  • Anhand der 4a bis 4c werden mögliche Ausgestaltungen der Umlenkmittel zum Absenken der durch den anderen Abschnitt 24 der Projektionsoptik 10 hindurchtretenden Lichtstrahlen 23 nach unten näher erläutert. Zur Veranschaulichung zeigt 4a eine Projektionslinse 10 mit einer im Brennpunkt der Linse 10 angeordneten idealen (punktförmigen) Lichtquelle 28. Dabei ist die Projektionslinse 10 vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die von der Lichtquelle 28 ausgesandten Lichtstrahlen zur Bildung eines Bündels paralleler Lichtstrahlen 29 umgelenkt werden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel aus 4b ist der andere Abschnitt 24 der Sekundäroptik 10 an einem unteren Randbereich der Projektionslinse 10 angeordnet. In diesem Abschnitt 24 ist die Lichteintrittsfläche 14 der Projektionslinse 10 und/oder die Lichtaustrittsfläche 13 derart ausgestaltet, dass die Brechkraft der Linse 10 reduziert wird. Dadurch werden die auf den Abschnitt 24 treffenden Lichtstrahlen im Vergleich zu 4a weniger stark nach oben umgelenkt. Unter dem Strich ergibt sich eine Ablenkung der durch die Projektionslinse 10 hindurchgetretenen Lichtstrahlen nach unten. Das abgesenkte Teillichtbündel ist in 4b mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet. Zur Reduzierung der Brechkraft der Projektionslinse 10 wird insbesondere die Lichteintrittsfläche 14 der Linse 10 derart variiert, dass die von der Lichtquelle 28 ausgesandten Lichtstrahlen steiler, das heißt mit einem kleineren Winkel, auf die Eintrittsfläche 14 treffen. Dazu kann die Lichteintrittsfläche 14 der Linse 10 zum unteren Rand hin in Richtung der Lichtquelle 28 verformt werden (vgl. 4b rechts). In entsprechender Weise könnte zusätzlich oder alternativ die Lichtaustrittsfläche 13 der Linse 10 verformt werden. Dabei ist die Brennweite in den unteren Linsenzonen größer. Die Brennpunkte liegen dann vorzugsweise zwischen der Primäroptik 8 und dem Umlenkelement 15.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel aus 4c ist der andere Abschnitt 24 der Projektionslinse 10 oberhalb der optischen Achse 12, vorzugsweise an einem oberen Randbereich der Linse 10 angeordnet. Um die durch den Abschnitt 24 hindurchtretenden Lichtstrahlen 29 nach unten abzulenken, muss die Brechkraft der Projektionslinse 10 in diesem oberen Randbereich erhöht werden. Dies kann durch Variation des Verlaufs der Lichteintrittsfläche 14 und/oder des Verlaufs der Lichtaustrittsfläche 13 der Projektionslinse 10 erzielt werden. Insbesondere kann die Lichteintrittsfläche 14 und/oder die Austrittsfläche 13 derart variiert werden, dass die von der Lichtquelle 28 ausgesandten Lichtstrahlen flacher, also in einem größeren Winkel, auf die Lichteintrittsfläche 14 bzw. die Austrittsfläche 13 treffen (vgl. 4c rechts). Das abgesenkte Teillichtbündel ist auch in 4c mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet. Dabei ist die Brennweite in den oberen Linsenzonen größer. Die Brennpunkte liegen vorzugsweise zwischen dem Umlenkelement 15 und der Projektionsoptik 10.
  • Die abgesenkten Teillichtbündel 30 der Ausführungsbeispiele aus den 4b und 4c werden vorzugsweise so weit nach unten abgelenkt, dass sie zumindest teilweise die Helldunkelgrenze 17 der Abblendlichtverteilung 16 überlagern. Auf diese Weise können Unzulänglichkeiten (Schatten, Farbsäume, große Helligkeitsgradienten, etc.) der Gesamtlichtverteilung 25 im Bereich der Helldunkelgrenze 17 verringert bzw. sogar kompensiert werden.
  • Die 5a bis 5d zeigen ein als Umlenkspiegel 15 ausgebildetes Umlenkelement im Detail. 5a zeigt eine perspektivische Ansicht, 5b eine Draufsicht parallel zur optischen Achse 12 und entgegen einer Lichtaustrittsrichtung 31 (vgl. 1), 5c eine Draufsicht auf den Umlenkspiegel 15 von oben senkrecht zur optischen Achse 12 und 5d eine Schnittansicht A-A auf den Umlenkspiegel 15, ebenfalls senkrecht zur optischen Achse 12. Eine Oberkante 18 des Umlenkspiegels 15 ist entsprechend dem gewünschten Verlauf der Helldunkelgrenze 17 konturiert und kann an die Form einer Petzvalfläche 32 (vgl. 5c) der Projektionsoptik 10 angepasst bzw. angenähert sein. Die zu dem Fernlicht-Untermodul 6 gerichtete Oberfläche des Umlenkspiegels 15 ist als eine Spiegelfläche ausgebildet. Die Spiegelfläche kann gewölbt sein, insbesondere konkav gewölbt, wie dies beispielsweise in den 5a und 5d gezeigt ist. Die Oberkante 18 des Umlenkspiegels 15 ist vorzugsweise in einem Brennpunkt bzw. in einer Brennebene der Projektionsoptik 10 angeordnet.
  • Die 6a bis 6d zeigen den Dachkantspiegel 27 des Ausführungsbeispiels aus 3d im Detail. Der Dachkantspiegel 27 besteht grob gesagt aus zwei im Bereich ihrer Oberkanten 18 zusammengesetzten Umlenkspiegeln. Dabei entspricht der eine der beiden Umlenkspiegel in etwa dem Umlenkspiegel 15 aus den 5a bis 5d. Der andere der beiden Umlenkspiegel ergibt sich in etwa durch eine Spiegelung des ersten Umlenkspiegels an einer die optische Achse 12 umfassenden horizontalen Spiegelebene. Im Querschnitt (vgl. 6d) hat der Dachkantspiegel 27 eine Pfeilform oder – nach einer Drehung um etwa 90° – die Form eines Hausdaches. Die Helldunkelgrenzen-Kontur 18 verläuft im Wesentlichen in einer die optische Achse 12 umfassenden horizontalen Ebene und weist einen dem Verlauf der gewünschten Helldunkelgrenze 17 entsprechenden Konturverlauf auf. Die Helldunkelgrenzen-Kontur 18 ist vorzugsweise in dem Brennpunkt bzw. der Brennebene der Projektionsoptik 10 angeordnet. Durch die beiden zu dem Abblendlicht-Untermodul 2 bzw. dem Fernlicht-Untermodul 6 gerichteten verspiegelten Oberflächen 33 des Dachkantspiegels 27 werden die Lichtstrahlen des Abblendlicht-Untermoduls 2 bzw. des Fernlicht-Untermoduls 6 in Richtung der Projektionslinse 10 umgelenkt. Der Dachkantspiegel 27 dient also zum Umlenken der beiden Strahlengänge von beiden Untermodulen 2, 6. Die Helldunkelgrenzen-Kontur 18 kann an den Verlauf einer Petzvalfläche 32 der Projektionsoptik 10 angepasst sein (vgl. 6c). Ferner können die Spiegelflächen 33 gewölbt, insbesondere konkav gewölbt ausgebildet sein (vgl. 6a und 6d).
  • Die 7a bis 7c zeigen ein als Prisma 26a ausgebildetes Umlenkelement des Ausführungsbeispiels aus 3a im Detail. 7a zeigt eine perspektivische Ansicht des Prismas 26a, 7b eine Draufsicht auf das Prisma 26a entgegen der Lichtaustrittsrichtung 31 und 7c eine Schnittansicht durch das Prisma 26a in der Schnittebene C-C. Auch das Prisma 26a weist eine Oberkante 18 mit einer Kontur auf, die dem Verlauf der gewünschten Helldunkelgrenze 17 entspricht. Diese Kante 18 ist vorzugsweise im Brennpunkt bzw. in der Brennebene der Projektionsoptik 10 angeordnet. Darüber hinaus umfasst das Prisma 26a ausgehend von der Oberkante 18 zwei schräg verlaufende Prismenflächen 34, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gerade bzw. eben ausgebildet sind. Selbstverständlich können die Prismenflächen 34 auch gewölbt ausgebildet sein.
  • Schließlich ist in den 8a bis 8c ein Doppelprisma 26b der Ausführungsform aus 3b im Detail dargestellt. Die 8a zeigt eine perspektivische Ansicht des Doppelprismas 26b, 8b eine Draufsicht entgegen der Lichtaustrittsrichtung 31 und 8c eine Schnittansicht in einer Schnittebene D-D. Die Helldunkelgrenzen-Kontur 18 ist an der dünnsten Stelle des Doppelprismas 26b ausgebildet. Die Kontur 18 ist vorzugsweise in einem Brennpunkt bzw. einer Brennebene der Projektionsebene 10 angeordnet. Die Prismenflächen 34 sind in den 8a bis 8c gerade bzw. eben dargestellt. Selbstverständlich können sie jedoch auch gewölbt ausgebildet sein.
  • Da ein Prisma 26a sowie ein Doppelprisma 26b nur eine relativ schwache Ablenkung der hindurchtretenden Lichtstrahlen 20, 23 bewirken kann, sollte bei der Ausführungsform der 3a und 3b die Richtung der Lichtstrahlen 20, 23 bzw. die gewünschte Lichtverteilung weitgehend vorgeformt sein. Aus diesem Grund liegen beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel der 3b auch das Abblendlicht-Untermodul 2 und das Fernlicht-Untermodul 6 relativ dicht beieinander, da ansonsten die Lichtstrahlbündel 20, 23 durch das Doppelprisma 26b nicht so weit abgelenkt werden könnten, dass sie durch den gleichen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10 hindurchtreten.
  • Anhand der 9a und 9b soll noch erläutert werden, welche Auswirkungen ein Winkel α zwischen einer Hauptabstrahlrichtung 35 der Lichtquelle 3, 7 und einer Hauptabstrahlrichtung 36 des Untermoduls 2, 6 hat. In dem Ausführungsbeispiel der 9a ist der Winkel α ein eher flacher Winkel und beträgt beispielsweise –105°. Bei dem Ausführungsbeispiel der 9b ist der Winkel α spitzer ausgebildet und beträgt beispielsweise +90°. Stumpfere Winkel (vgl. 9a) bewirken mehr unterschiedlich große Lichtquellenabbilder. Dadurch ergibt sich ein relativ kleiner optischer Wirkungsgrad bei großer Dynamik der Lichtverteilung, d. h. eine große Reichweite. Spitzere Winkel α liefern dagegen mehr gleich große Lichtquellenabbilder. Das bedeutet ähnliche Helligkeitsunterschiede zum Beispiel für eine Spot-Lichtverteilung. Je nach gewünschter Art der resultierenden Lichtverteilung können die Untermodule 2, 6 entsprechend ausgestaltet und innerhalb des Lichtmoduls 1 ausgerichtet werden.
  • Spitze Winkel α liefern also näherungsweise gleich große Lichtquellenabbilder, was gut für Spot-Lichtverteilungen ist. Stumpfe Winkel α bewirken dagegen große Unterschiede in der Größe der Lichtquellenabbilder.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Lichtmodul 1 sind in vorteilhafter Weise das Fernlicht-Untermodul 6 sowie das Umlenkelement 15; 26a; 26b; 27 derart angeordnet und zueinander ausgerichtet, dass das virtuelle Fernlicht-Untermodul 6' bezogen auf eine horizontale Ebene, welche die optische Achse 12 der Projektionsoptik 10 umfasst, symmetrisch zum Abblendlicht-Untermodul 2 angeordnet ist. Durch die Anordnung der Einzelteile des Lichtmoduls 1 in der vorgeschlagenen Weise können Teile des Fernlichtstrahlverlaufs 23 in der Projektionslinse 10 getrennt werden, so dass sie auf unterschiedliche Abschnitte 21, 24 der Projektionsoptik 10 treffen. Ein Großteil der Fernlichtstrahlen 23 trifft auf den gleichen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10, auf den auch ein Großteil der Abblendlichtstrahlen 20 trifft. Ein kleinerer Teil der Fernlichtstrahlen 23 trifft auf einen anderen Abschnitt 24 der Projektionsoptik 10, so dass dieser kleinere Teil der Fernlichtstrahlen 23 durch geeignete Maßnahmen bzw.
  • Umlenkmittel nach unten, vorzugsweise in den Bereich der Helldunkelgrenze 17 der Abblendlichtverteilung 16, umgelenkt werden kann (vgl. 12). Dadurch ist es einerseits möglich, die Projektionsoptik 10 besonders klein, am Beispiel einer Projektionslinse 10 diese mit besonders kleinem Durchmesser, auszugestalten und andererseits störende Inhomogenitäten der Gesamtlichtverteilung 25 im Bereich der Helldunkelgrenze 17 zu verringern bzw. sogar ganz zu kompensieren. Gleichzeitig werden die Strahlengänge 20, 23 der verschiedenen Untermodule 2, 6 derart getrennt, dass im Abblendlichtfall (bei deaktiviertem Fernlicht-Untermodul 6) – bis auf das Licht zur Erzeugung der vorgeschriebenen Overhead-Werte – kein Licht über die Helldunkelgrenze 17 hinaus gestreut wird, so dass eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer verhindert werden kann. Gleichzeitig bleiben im Fernlichtfall (Abblendlicht-Untermodul 2 und Fernlicht-Untermodul 6 aktiviert) keine dunklen oder farbigen Linien im Bereich der Helldunkelgrenze 17 zurück. Dadurch, dass ein geringer Teil des Fernlichtstrahlengangs 23 über die Helldunkelgrenze 17 in die Abblendlichtverteilung 16 hinein abgesenkt wird, wird der Übergang zwischen der Fernlicht-Teilverteilung 22 und der Abblendlichtverteilung 16 verwischt ohne die Schärfe (den Beleuchtungsstärkegradienten) der Abblendlicht-Helldunkelgrenze 17 im Abblendlichtmodus des Lichtmoduls 1 zu beeinträchtigen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Lichtmoduls 1 besteht darin, dass zwischen Abblendlicht und Fernlicht umgeschaltet werden kann, ohne dass es dazu mechanischer Stellelemente bedarf.
  • Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass die vorliegende Erfindung ein kombiniertes Mehrfunktions-LED-Projektionssystem 1 zur Erzeugung von mindestens einer abgeblendeten Lichtverteilung 16 mit überwiegend horizontaler Helldunkelgrenze 17 und mindestens einer Fernlicht-Lichtverteilung 25 ohne Helldunkelgrenze betrifft. Das Fernlicht 25 wird als Summenlichtverteilung aus Abblendlichtstrahlengang 20 (Abblendlichtverteilung 16) und Fernlichtstrahlengang 23 (Teilfernlichtverteilung 22) des Systems 1 gebildet. Das Projektionssystem 1 besitzt zu diesem Zweck mindestens ein Abblendlicht-Untermodul 2 umfassend mindestens eine unabhängig schaltbare LED-Lichtquelle 3 mit mindestens einer sammelnden Primäroptik 4 für den Abblendlichtstrahlengang 20 und mindestens ein Fernlicht-Untermodul 6 ebenfalls umfassend mindestens eine unabhängig schaltbare LED-Lichtquelle 7 mit mindestens einer sammelnden Primäroptik 8 für den Fernlichtstrahlengang 23. Die Lichtquellen 3, 7 erzeugen unter Mithilfe der ihnen zugeordneten Primäroptiken 4, 8 jeweils verschiedene Zwischen-Lichtverteilungen in der Brennebene der nachgeschalteten Projektionsoptik 10. Diese wirft das Bild dieser Zwischen-Lichtverteilungen dann als Abblendlicht 16 oder Fernlicht 25 auf die Fahrbahn. Die Primäroptiken 4, 8 sind vorzugsweise als Ellipsoid-Halbschalenreflektoren ausgebildet.
  • Insbesondere das Fernlicht-Untermodul 6 umfasst eine Primäroptik 8, welche den Fernlichtstrahlengang 23 derart aufteilt, dass ein an der Umlenkoptik 15; 26a; 26b; 27 umgelenkter Hauptstrahlengang in dem gemeinsamen Abschnitt 21 auf die Projektionsoptik 10 trifft, während ein Hilfsstrahlengang an dem gemeinsamen Abschnitt 21 vorbei auf den anderen Abschnitt 24 der Projektionsoptik 10 trifft. Der Abblendlichtstrahlengang 20 strahlt größtenteils an der Umlenkoptik 15; 26a vorbei und trifft in dem gemeinsamen Abschnitt 21 auf die Projektionsoptik 10. Lichtstrahlen 19 des Abblendlichtstrahlengangs 20, die auf die Umlenkoptik 15; 26a treffen, werden dort absorbiert oder durch diese an der Projektionsoptik 10 vorbei gelenkt. Beide Strahlengänge 20, 23 sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sie die Projektionsoptik 10 weitgehend spiegelsymmetrisch zur Ebene durch die Vertikale W und die optische Achse 12 der Optik 10 durchlaufen. Die Untermodule 2, 6 – bzw. bei umgelenkten Strahlengängen 20, 23 deren virtuellen Bilder 2' bzw. 6' – sind ungefähr spiegelsymmetrisch zur optischen Achse 12 der Projektionsoptik 10 angeordnet. Da die Ellipsoidspiegel 4, 8 den Strahlengang der Lichtquellen 3, 7 um ungefähr 90° umlenken, bedeutet das, dass die LED-Lichtquellen 3, 7 der beiden Lichtmodule 2, 6 – bzw. bei umgelenkten Strahlengängen 20, 23 die virtuellen Bilder der Lichtquellen – in näherungsweise entgegengesetzte Richtungen abstrahlen, mindestens aber einen Winkel von mehr als 90° aufspannen (vgl. 2, 3 und 9).
  • Es ist denkbar, dass sowohl der Abblendlicht- als auch der Fernlicht-Strahlengang 20, 23 durch die Umlenkoptik 26; 27 abgelenkt wird, wie dies bspw. in 3b und 3d gezeigt ist. Dies kann durch Umlenkoptiken 26, 27 gemäß der 6a bis 6d und 8a bis 8c erzielt werden.
  • Wie anhand der 4a bis 4c näher erläutert, kann ein Randbereich 24 der Projektionsoptik 10 derart ausgebildet werden, dass er keine abbildenden Eigenschaften besitzt. In diesem Bereich werden die Bilder der Lichtquellen 3, 7 im Vergleich zu den Lichtquellenbildern aus den Hauptbereichen 21 der Projektionsoptik 10 in vertikaler Richtung abgesenkt. Damit wird eine Überdeckung zwischen Abblendlichtstrahlengang 20 und Fernlichtstrahlengang 23 erzielt. Wie in 4c gezeigt, kann insbesondere der obere Rand 24 einer als Projektionslinse ausgebildeten Projektionsoptik 10 gegenüber der Hauptlinsenzone 21 kontinuierlich abgesenkt werden, indem die Prismenwinkel der Projektionslinse 10 im Meridionalschnitt von der Linsenmitte zum oberen Linsenrand hin kontinuierlich vergrößert werden, d. h. die Brechkraft in den Vertikalschnitten der Linse 10 zum oberen Linsenrand hin vergrößert wird. Ferner kann, wie in 4b gezeigt, der untere Rand 24 einer Projektionslinse 10 gegenüber der Hauptlinsenzone 21 kontinuierlich abgesenkt werden, indem die Prismenwinkel der Projektionslinse 10 im Meridionalschnitt von der Linsenmitte zum unteren Linsenrand hin kontinuierlich verkleinert werden, d. h. die Brechkraft in den Vertikalschnitten der Linse 10 zum unteren Linsenrand hin verringert wird.
  • Die Projektionsoptik 10 des erfindungsgemäßen Mehrfunktions-LED-Projektionssystems 1 kann als eine Sammellinse (Projektionslinse) oder als ein Hohlspiegel, insbesondere als ein Parabolspiegel, ausgebildet sein. Auch durch einen Hohlspiegel können Bilder der Lichtquellen 3, 7 zur Erzeugung einer gewünschten resultierenden Lichtverteilung 16 bzw. 25 vor dem Fahrzeug auf der Fahrbahn abgebildet werden (vgl. 10).
  • Die Umlenkoptik 15 kann, wie in den 5a bis 5d und 6a bis 6d gezeigt, als ein Spiegel 15, 27 ausgebildet sein. Eine Spiegelkante 18 verläuft vorzugsweise entlang der Petzvalfläche 32 der Projektionsoptik 10 und weist eine dem gewünschten Verlauf der Abblendlicht-Helldunkelgrenze 17 entsprechende Kontur auf. Der Umlenkspiegel 15, 27 kann in einem Vertikalschnitt (vgl. 5d und 6d) eine gewölbte Form, insbesondere eine konkav gewölbte Form, aufweisen.
  • Ferner kann die Umlenkoptik 15, wie in den 7a bis 7c und 8a bis 8c gezeigt, auch als ein Prisma 26a, 26b ausgebildet sein. Eine Prismenkante 18 verläuft ungefähr entlang der Petzvalfläche der Projektionsoptik 10 und weist eine dem gewünschten Verlauf der Abblendlicht-Helldunkelgrenze 17 entsprechende Kontur auf. Es ist denkbar, dass das Umlenkprisma 26a, 26b in einem Vertikalschnitt (vgl. 7c und 8c) gewölbte Prismenflächen 34, insbesondere konvex gewölbte Prismenflächen 34, aufweist. Das Umlenkprisma 26a, 26b kann aus einem transparenten Material, insbesondere Glas oder Kunststoff gefertigt sein. In einem der Abblendlicht-Helldunkelgrenze 17 entsprechenden Bereich weist der transparente Prismenkörper die geringste Wandstärke auf und wird nach unten – bei einem Doppelprisma 26b nach unten und oben – hin dicker.
  • Die Primäroptik 4; 8 des Untermoduls 2; 6, welche den umgelenkten Strahlengang 20; 23 erzeugt, vorzugsweise die Primäroptik 8 des Fernlichtmoduls 6, kann zusammen mit der Umlenkoptik 15; 26a; 26b; 27 einstückig ausgebildet sein. Die kombinierte Primär-Umlenkoptik besteht dann vorzugsweise aus einem totalreflektierenden Glas- oder Kunststoffkörper, wobei sowohl die Bündelung der von der Lichtquelle 3; 7 ausgesandten Lichtstahlen als auch das Umlenken des Strahlengangs durch Brechung an Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen und/oder durch Totalreflexion an Grenzflächen des transparenten Körpers erfolgt. Die kombinierte Primär-Umlenkoptik ist um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert, wobei die Drehachse näherungsweise mit einer äußeren Kante der zugeordneten Lichtquelle 3; 7 (einem LED-Chip) zusammenfällt. Durch Drehen der kombinierten Primär-Umlenkoptik kann die Blendenkante längs der optischen Achse 12 verschoben werden, wobei die Brennpunkte der Primäroptik 10 (z. B. eines Ellipsoidspiegels) weiterhin auf Blendenkanten 18 und Lichtquelle(n) 3; 7 fokussiert bleiben. Auf diese Weise lässt sich der Abblendlichtfarbsaum justieren.
  • Die Primäroptiken 4, 8 der Lichtmodule 2, 6 sind vorzugsweise Ellipsoid-Halbschalenreflektoren, wobei zumindest der vertikale Meridianschnitt der Reflektoren 4, 8 eine weitgehend elliptische Schnittkontur aufweist. Dabei fokussiert der erste Brennpunkt des Ellipsoidreflektors 4; 8 auf eine äußere Kante der zugeordneten Lichtquelle 3; 7, d. h. auf den Rand des LED-Chips bzw. LED-Arrays. Der zweite Brennpunkt des Ellipsoids 4; 8 liegt in der Brennebene der Projektionsoptik 10 auf der Kante 18 der Umlenkoptik 15, an der Abblendlicht- und/oder Fernlichtstrahlengang 20, 23 geteilt werden und die durch die Projektionsoptik 10 als Helldunkelgrenze 17 auf der Fahrbahn abgebildet wird (vgl. 2, 3 und 9).
  • Die in 1 gezeigten Bauteile des Lichtmoduls 1 sind über mindestens ein Halteelement aneinander befestigt, so dass das gesamte Lichtmodul 1 eine separat handhabbare Einheit bildet. Das Halteelement mit den daran befestigten Bauteilen kann mit drei Befestigungspunkten mechanisch in einem Gehäuse einer Beleuchtungseinrichtung, insbesondere eines Scheinwerfers, befestigt werden. Die Befestigungspunkte sind vorzugsweise als sphärische oder torische Lager ausgeführt. Vorzugsweise ist das Halteelement mehrteilig ausgeführt, wobei insbesondere die Befestigungs-/Lagerpunkte mit gesonderten Bauteilen ausgeführt werden (z. B. Kugelbolzen, Kugelpfannen, etc.). Das durch die Lagerpunkte aufgespannte Dreieck ist näherungsweise rechtwinklig und besitzt eine näherungsweise horizontale Seite und eine näherungsweise vertikale Seite. Dies ermöglicht eine weitgehend unabhängige Verstellung des Halteelements mit den daran befestigten Bauteilen des Lichtmoduls 1 um eine horizontale Achse (zur Realisierung einer Leuchtweiteregelung) und eine vertikale Achse (zur Realisierung einer dynamischen Kurvenlichtfunktion). Das Halteelement ist mit den in 1 gezeigten Bauteilen des Lichtmoduls 1 vorzugsweise lösbar verbunden, bspw. durch Schrauben, Riegel-, Clips- oder Renkverbindungen. Dadurch lassen sich die Bauteile bzw. das Lichtmodul 1 im Servicefall zerstörungsfrei austauschen.
  • 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 1. Dabei ist die Projektionsoptik 10 als ein Hohlspiegel, vorzugsweise als ein rotationsparaboloidförmiger Hohlspiegel, ausgebildet. Das von dem Abblendlicht-Untermodul 2 ausgesandte Licht gelangt größtenteils an dem Umlenkelement 15 vorbei und trifft auf einen gemeinsamen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10. Das von dem Fernlicht-Untermodul 6 erzeugte Licht wird bereits in der Primäroptik 8 derart aufgeteilt, dass ein größerer Anteil des Lichts nach dem Auftreffen auf das Umlenkelement 15 und dem Umlenken des Strahlengangs in Richtung der Projektionsoptik 10 ebenfalls auf den gemeinsamen Abschnitt 21 der Projektionsoptik 10 trifft. Die Abblendlichtstrahlen 20 und die umgelenkten Fernlichtstrahlen 23 strahlen unter einem spitzen Winkel α in den Hohlspiegel 10. Ein kleinerer Anteil des Lichts des Fernlicht-Untermoduls 6 trifft nach dem Auftreffen auf das Umlenkelement 15 und dem Umlenken des Strahlengangs in Richtung der Projektionsoptik 10 auf einen anderen Abschnitt 24 neben bzw. jenseits des gemeinsamen Abschnitts 21 auf die Projektionsoptik 24. Dieser andere Abschnitt 24 umfasst Umlenkmittel, welche zumindest einen Teil der auf den Abschnitt 24 auftreffenden Lichtstrahlen nach unten ablenken und so das abgelenkte Lichtbündel 30 erzeugen. In dem dargestellten Beispiel sind die Umlenkmittel durch Deformieren bzw. Umformen des Rotationsparaboloids 10, insbesondere als deformierter Parabelreflektor, ausgebildet. In diesem Fall wird der Strahlengang durch den Hohlspiegel in spitzem Winkel α abgelenkt.
  • In 11 ist ein weiterer Betriebsmodus des Lichtmoduls aus 1 dargestellt. Im Unterschied zu dem Betriebsmodus aus 2b ist dabei jedoch der gemeinsame Abschnitt 21, auf den ein Großteil sowohl der Abblendlichtstrahlen 20 des Abblendlicht-Untermoduls 2 als auch der Fernlichtstrahlen 23 des Fernlicht-Untermoduls 6 treffen, in einem zentralen Bereich der Projektionslinse 10 ausgebildet. Der andere Abschnitt 24, auf den ein geringerer Teil der Fernlichtstrahlen 23 trifft, ist am Rand, insbesondere am oberen Rand der Linse 10 angeordnet. In dem Abschnitt 24 sind Umlenkmittel vorgesehen, die zumindest einen Teil der durch den Abschnitt 24 hindurchtretenden Lichtstrahlen 23 nach unten ablenken. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus 4c rechts ist dabei der Verlauf der Lichtaustrittsfläche 13 der Linse 10 derart verändert, dass sich ein vergrößerter Prismenwinkel ergibt. Das dadurch abgesenkte Lichtbündel ist mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet.
  • In 12 ist eine Gesamtlichtverteilung 25 auf einem Messschirm dargestellt, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Lichtmodul 1 erzeugt werden kann. Die resultierende Gesamtlichtverteilung 25 umfasst die Abblendlichtverteilung 16 mit horizontaler Helldunkelgrenze 17 sowie die Fernlicht-Teilverteilung 22 im Wesentlichen oberhalb der Helldunkelgrenze 17. Das durch die Umlenkmittel im Abschnitt 24 der Projektionsoptik 10 vertikal abgelenkte Lichtbündel 30 gelangt im Bereich der Helldunkelgrenze 17 oder darunter auf den Messschirm. Das durch den gemeinsamen Optikabschnitt 21 abgebildete Licht wird allenfalls kollimiert, nicht jedoch abgelenkt. Lediglich das durch den anderen Optikabschnitt 24 abgebildete Licht wird nach unten abgelenkt.

Claims (14)

  1. Lichtmodul (1) einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens ein Abblendlicht-Untermodul (2) zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung (16) größtenteils unterhalb einer im Wesentlichen horizontalen Helldunkelgrenze (17) und mindestens ein Fernlicht-Untermodul (6) zur Erzeugung einer Lichtverteilung (22) größtenteils oberhalb der Helldunkelgrenze (17), eine gemeinsame Projektionsoptik (10) zum Abbilden von Lichtstrahlen (20, 23) aller Untermodule (2, 6) vor dem Kraftfahrzeug zur Erzeugung einer gewünschten resultierenden Gesamtlichtverteilung (16; 25) des Lichtmoduls (1) und mindestens ein Umlenkelement (15; 26a; 26b; 27), das einen Lichtstrahlenverlauf (20; 23) von mindestens einem der Untermodule (2; 6) umlenkt, bevor er auf die Projektionsoptik (10) trifft, wobei die Untermodule (2, 6) und das Umlenkelement (15; 26a; 26b; 27) derart ausgebildet und relativ zueinander ausgerichtet sind, dass ein Großteil der Lichtstrahlen (23) des mindestens einen Fernlicht-Untermoduls (6) auf einen gleichen Abschnitt (21) der Projektionsoptik (10) trifft wie ein Großteil der Lichtstrahlen (20) des Abblendlicht-Untermoduls (2), wobei ein geringerer Teil der Lichtstrahlen (23) des Fernlicht-Untermoduls (6) auf einen anderen Abschnitt (24) der Projektionsoptik (10) trifft und wobei die Projektionsoptik (10) Mittel aufweist, welche zumindest einen Teil der auf den anderen Abschnitt (24) der Projektionsoptik (10) treffenden Lichtstrahlen (23) nach unten ablenkt.
  2. Lichtmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Abschnitt (21) der Projektionsoptik (10), auf den der Großteil der Lichtstrahlen (20, 23) der Untermodule (2, 6) trifft, um eine optische Achse (12) der Projektionsoptik (10) herum angeordnet ist.
  3. Lichtmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Abschnitt (24) der Projektionsoptik (10), auf den der geringere Teil der Lichtstrahlen (23) des Fernlicht-Untermoduls (6) trifft, in einem Abstand zu einer optischen Achse (12) der Projektionsoptik (10) angeordnet ist.
  4. Lichtmodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Abschnitt (24) der Projektionsoptik (10), auf den der geringere Teil der Lichtstrahlen (23) des Fernlicht-Untermoduls (6) trifft, an einem oberen und/oder unteren Rand der Projektionsoptik (10) angeordnet ist.
  5. Lichtmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Abblendlicht-Untermodul (2) und/oder das mindestens eine Fernlicht-Untermodul (6) jeweils mindestens eine LED-Lichtquelle (3; 7) zum Aussenden von Licht zur Erzeugung der Lichtverteilungen (16, 22, 25) und mindestens eine Primäroptik (4; 8) zum Bündeln des ausgesandten Lichts, bevor es auf die Projektionsoptik (10) trifft, umfasst.
  6. Lichtmodul (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptik (4; 8) als ein Reflektor, insbesondere als ein Halbschalenreflektor, ausgebildet ist.
  7. Lichtmodul (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptik (4; 8) als ein massiver Lichtleitkörper aus einem lichtdurchlässigen Material, insbesondere Glas oder Kunststoff, ausgebildet ist, in den Licht über mindestens eine Lichteintrittsfläche eintritt, zumindest teilweise an mindestens einer Grenzfläche des Körpers totalreflektiert wird und über mindestens eine Lichtaustrittsfläche wieder austritt, wobei eine Brechung an der Lichteintrittsfläche und/oder der Lichtaustrittsfläche und/oder eine Totalreflexion an der mindestens einen Grenzfläche das von der mindestens einen LED-Lichtquelle (3; 7) ausgesandte Licht bündelt.
  8. Lichtmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Abblendlicht-Untermodul (2) und/oder das mindestens eine Fernlicht-Untermodul (6) jeweils mindestens eine Primäroptik (4; 8) zum Bündeln des ausgesandten Lichts, bevor es auf die Projektionsoptik (10) trifft, umfasst, wobei das Umlenkelement (15: 26a; 26b; 27) separat von der Primäroptik (4; 8) ausgebildet ist.
  9. Lichtmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (15) einen Umlenkspiegel mit einer Kante (18) umfasst und die Projektionsoptik (10) die Kante (18) des Umlenkspiegels (15) als Helldunkelgrenze (17) vor dem Kraftfahrzeug abbildet.
  10. Lichtmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (26a) ein Prisma mit einer Kante (18) umfasst und die Projektionsoptik (10) die Kante (18) des Prismas (26a) als Helldunkelgrenze (17) vor dem Kraftfahrzeug abbildet.
  11. Lichtmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsoptik (10) als eine Projektionslinse ausgebildet ist.
  12. Lichtmodul (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionslinse (10) in dem anderen Abschnitt (24), auf den der geringere Teil der Lichtstrahlen (23) des Fernlicht-Untermoduls (6) trifft, Mittel zur lokalen Erhöhung der Brechkraft der Projektionslinse (10) aufweist.
  13. Lichtmodul (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionslinse (10) in dem anderen Abschnitt (24), auf den der geringere Teil der Lichtstrahlen (23) des Fernlicht-Untermoduls (6) trifft, Mittel zur lokalen Verringerung der Brechkraft der Projektionslinse (10) aufweist.
  14. Lichtmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsoptik (10) als ein Reflektor, insbesondere als ein Hohlspiegel, ausgebildet ist.
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