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Die Erfindung bezieht sich auf ein Projektionsmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Fahrzeugscheinwerfer.
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Bei neueren Entwicklungen von Fahrscheinwerfern steht zunehmend eine Optimierung der Fahrsicherheit im Vordergrund. Neben weiteren Verbesserungen in der Lichttechnik, wie beispielsweise durch eine Verwendung von LEDs oder Xenon-Lampen, haben zwischenzeitlich auch Assistenzsysteme Einzug in moderne Kraftfahrzeuge erhalten. Bekannte Assistenzsysteme sind beispielsweise ein Kurvenlichtassistenzsystem zur Veränderung der Beleuchtungsabstrahlung während einer Kurvenfahrt oder eine unter dem Begriff AFL-System (AFL = adaptive forward lighting, adaptive Frontbeleuchtung) bekannten Hilfe, die in Abhängigkeit der Fahrsituation eine Leuchtweiten-Regulierung durchführen kann. Dabei wird zwischen unterschiedlichen AFL-Modi unterscheiden, die als Fahrsituation beispielsweise eine Autobahnfahrt, eine Landstraßenfahrt oder eine Stadtfahrt umfassen können.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Fahrzeugscheinwerfer werden üblicherweise bezüglich ihres Aufbaus in Projektionsscheinwerfer und Reflexionsscheinwerfer aufgeteilt. Bekannte Projektionsscheinwerfer weisen eine Blende auf, die im Falle eines Betriebs im Abblendlichtmodus für eine geeignete Begrenzung der Lichtabstrahlung sorgt.
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Ein Beispiel für ein Projektionsmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer ist aus der
DE 10 2011 012 742 A1 bekannt, bei dem mehrere Lichtquellen, eine Reflektoranordnung und eine in der Reflektoranordnung quer verlaufende erste Blende vorgesehen sind. Die Lichtquellen und die erste Blende sind derart angeordnet, dass ein Abblendlichtbereich zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung und ein Fernlichtbereich zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung in der Reflektoranordnung ausgebildet sind. Demgemäß ist im Fernlichtbereich eine vertikal verlaufende zweite Blende angeordnet, welche den Fernlichtbereich in einen ersten Fernlichtteilbereich zur Erzeugung einer ersten Teilfernlichtverteilung und einen zweiten Fernlichtteilbereich zur Erzeugung einer zweiten Teilfernlichtverteilung teilt.
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Allgemein wird eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze als störend empfunden. Die Hell-Dunkel-Grenze lässt sich auch mittels weiterer optischer Elemente, wie beispielsweise Linsen, nur begrenzt beeinflussen. Außerdem ist bei einem Fahrzeugscheinwerfer mit einer Leuchtweiten-Regulierung gegebenenfalls eine unterschiedlich ausgeprägte Hell-Dunkel-Grenze je nach Leuchtverteilung zu beobachten, was ebenfalls als störend empfunden wird.
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Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Projektionsmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer zu schaffen, bei dem der Verlauf des abgestrahlten Lichts weiter verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Gemäß der Erfindung wird ein Projektionsmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer bereitgestellt, das geeignet ist, mittels einer Blende einen aus einer Linse heraustretenden Lichtkegel zu erzeugen, wobei ein optisches Element hinter der Lichtaustrittsfläche der Linse so angeordnet ist, dass der Lichtkegel mittels des optischen Elements beeinflussbar ist.
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Durch ein optisches Element kann eine Veränderung und darüber hinaus auch eine dynamische Regelung des Lichtkegels erreicht werden. Hierbei kann Licht, welches wie bei Standard-Systemen die Kante der Blende passiert und aus der Lichtaustrittsfläche der Linse gelangt, zusätzlich durch das optische Element beispielsweise den Gradienten einer Hell-Dunkel-Grenze beeinflussen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element in einen Strahlengang kippbar, drehbar, schwenkbar oder verschiebbar.
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Auf diese Weise kann je nach Fahrsituation entschieden werden, inwiefern Licht partiell aus dem zuvor emittierten Bereich über eine Linse aus dem Scheinwerfer heraustreten kann und nun gezielt zur Lichtcharakteristik auf der Straße beiträgt. Die Position und die geometrische Form des optischen Elements können so gewählt werden, dass sich die gewünschte Lichtcharakteristik auf der Straße einstellt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element transparent oder semi-transparent ausgeführt.
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Gemäß dieser Ausführungsform wird derjenige Anteil des Lichts, der nicht bereits von der Blende absorbiert wurde, zur Beeinflussung der Lichtcharakteristik herangezogen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element geeignet, eine Lichtdurchlässigkeit außerhalb des für das menschliche Auge sichtbaren Bereiches, beispielsweise im Infrarotbereich, zu verändern.
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Demgemäß wird eine Ausführungsform geschaffen, die zur Beeinflussung der Lichtcharakteristik in einem anderen als dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektralbereich eingesetzt werden kann, um beispielsweise eine Kamera eines Assistenzsystems zusätzliche Beleuchtung in diesem Spektralbereich zu liefern, ohne die Ausleuchtung der Straße im für das menschliche Auge sichtbaren Spektralbereich zu verändern.
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In einer weiteren Ausführungsform weist in einem Abblendlichtmodus ein Gradient einer Hell-Dunkel-Grenze des Lichtkegels einen stetigen Verlauf auf.
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Die Hell-Dunkel-Grenze kann nun auch dynamisch an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden. Das optische Element wird für die gezielte Anpassung des Schärfeverlaufs der Hell-Dunkel-Grenze verwendet. Hierbei ist das optische Element, das die Lichtgrenze für das Abblendlicht mit beeinflusst, außerhalb des Fokus des Projektionssystems angeordnet. Eine stetige Oberkante der Blende erzeugt zwangsweise eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze, welche durch das optische Element im Gesamtsystem entschärft wird. Durch diese Maßnahme gelangt Licht partiell über die Linse aus dem Scheinwerfer heraus und das optische Element trägt gezielt zur Lichtcharakteristik auf der Straße bei.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst in dem Abblendlichtmodus der Lichtkegel eine Infrarotkomponente.
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Diese Ausführungsform findet insbesondere in Zusammenhang mit kamerabasierten Assistenzsystemen Anwendung. Im Abblendlichtmodus wird der Bereich vor dem Kraftfahrzeug zusätzlich mit Licht im Infrarot-Wellenlängenbereich ausgeleuchtet, das wiederum von der Kamera des Assistenzsystems nachgewiesen und zur Auswertung der Fahrsituation benutzt werden kann.
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Das optische Element ist so gestaltet, dass es oberhalb der gesetzlich geforderten Hell-Dunkel-Grenze des Lichtkegels lediglich Licht im für das menschliche Auge nicht sichtbaren, also infraroten Spektralbereich transmittieren lässt. Hiermit kann der von der Lichtquelle emittierte infrarote Spektral-Anteil dazu genutzt werden, um einer in einem Infrarot-Bereich empfindlichen Kamera den Detektionsbereich auszuleuchten.
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Des Weiteren wird ein Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs mit einem oben beschriebenen Projektionsmodul angegeben.
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Das Projektionsmodul des Scheinwerfers wird für eine gezielte Anpassung des Schärfeverlaufs der Hell-Dunkel-Grenze oder zur Steuerung der Abstrahlung im Infrarotbereich verwendet. Hierbei ist neben der Blende, welche die Lichtgrenze für das Abblendlicht formt, zusätzlich das optische Element vorgesehen.
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Der Frontscheinwerfer kann mit einem Assistenzsystem verbunden sein.
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Als Assistenzsystem kann beispielsweise ein Kurvenlichtsystem oder ein AFL-System zum Einsatz kommen.
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Bei dem Frontscheinwerfer kann die Blende mit einem Verschiebemittel verbindbar sein, um eine dynamische Anpassung der Lichtverteilung zu ermöglichen.
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Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1: ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer in einem Schnittbild,
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2: der Scheinwerfer aus 1 in einem weiteren Schnittbild,
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3a: schematisch ein Lichtkegel gemäß einem Vergleichsbeispiel,
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3b: schematisch ein Lichtkegel gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
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3c: schematisch ein Lichtkegel gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einer Querschnittansicht ein Projektionsmodul 1 gezeigt, das in einem Projektionsscheinwerfer eingesetzt werden kann. Dabei sind ein geeignet geformter Reflektor 2 und eine Linse 4 vorgesehen. Zwischen dem Reflektor 2 und der Linse 4 ist eine Blende 3 angeordnet, die das von einem Leuchtmittel 5 abgestrahlte Licht 6 beeinflusst. Durch das Einbringen der ersten Blende 3 kann folglich das abgestrahlte Licht 6 von einem Fernlichtbetrieb in einen Abblendlichtbetrieb gebracht werden.
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Des Weiteren weist das Projektionsmodul 1 ein optisches Element 7 auf, das je nach Anwendungsfall entweder an einer Position angeordnet ist, nachdem das abgestrahlte Licht 6 die Linse 4 verlassen hat. Das optische Element 7 ist so angeordnet ist, dass in einem Abblendlichtmodus der Lichtkegel 10 mittels des optischen Elements 7 beeinflussbar ist. Das optische Element 7 ist in den Strahlengang 6 kippbar, drehbar, schwenkbar oder verschiebbar. Dazu wird ein Verschiebemittel 14, beispielsweise ein Elektromotor, bereitgestellt, der das optische Element 7 in den und aus dem Strahlengang 6 führt, wie in 2 gezeigt. Das optische Element 7 kann je nach gewünschter Lichtcharakteristik auf der Straße transparent oder semi-transparent ausgeführt sein. Hierbei ist es auch möglich, die Lichtdurchlässigkeit auch außerhalb des für das menschliche Auge sichtbaren Bereiches, beispielsweise im Infrarotbereich, zu verändern.
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Bei gewöhnlichen Scheinwerfern, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird im Abblendlichtbetrieb eine Fahrbahnausleuchtung erreicht, wie sie in 3a gezeigt ist. Das von einem Scheinwerfer 13 abgestrahlt Licht bildet einen Lichtkegel 10, der am Rand eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze aufweist.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Hell-Dunkel-Grenze weicher, das heißt die Lichtverteilung am Übergang zwischen dem Lichtkegel 10 und dem Bereich außerhalb des Lichtkegels weist einen Gradient mit einem stetigen Verlauf auf. Dies ist in 3b anhand des schraffierten Bereichs 11 gezeigt.
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Um die weiche Hell-Dunkel-Grenze zu erreichen, wird das Licht der ersten Blende 3 mit dem optischen Element 7 moduliert, so dass das abgestrahlte Licht 6 partiell aus dem zuvor absorbierten Bereich über die Linse 4 aus dem Projektionsmodul 1 heraus treten kann. Das optische Element 7 trägt dabei gezielt zur Lichtcharakteristik auf der Straße bei.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung weist die Lichtverteilung am Übergang zwischen dem Lichtkegel 10 und dem Bereich außerhalb des Lichtkegels eine Infrarotkomponente auf. Dies ist in 3c anhand des schraffierten Bereichs 11 gezeigt.
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Um die Infrarotabstrahlung zu erreichen, kann das optische Element 7 infrarottransparent ausgeführt sein, so dass das die Infrarotkomponente je nach Position des optischen Elements 7 aus dem Projektionsmodul 1 heraus treten kann. Das optische Element 7 trägt auch in diesem Fall gezielt zur Lichtcharakteristik auf der Straße bei.
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Das optische Element 7 ist so gestaltet, dass es oberhalb der gesetzlich geforderten Heil-Dunkel-Grenze des Lichtkegels 10 lediglich Licht im für das menschliche Auge nicht sichtbaren infraroten Spektralbereich transmittieren lässt. Hiermit kann der von der Lichtquelle 5 emittierte infrarote Spektral-Anteil dazu genutzt werden, um einer in einem Infrarot-Bereich empfindlichen Kamera den Detektionsbereich auszuleuchten.
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Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsmodul
- 2
- Reflektor
- 3
- Blende
- 4
- Linse
- 5
- Leuchtmittel
- 6
- abgestrahltes Licht
- 7
- optisches Element
- 10
- Lichtkegel
- 11
- Hell-Dunkel-Grenze
- 13
- Scheinwerfer
- 14
- Verschiebmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011012742 A1 [0004]
