DE102013004509A1 - Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (1), insbesondere einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug, umfassend zumindest eine Lichtquelle (8), zumindest ein refraktives optisches Element (9) und einen Reflektor (7), wobei das refraktive optische Element (9) zwischen der Lichtquelle (8) und dem Reflektor (7) angeordnet ist und von der Lichtquelle (8) in das refraktive optische Element (9) eingekoppeltes Licht (L) in Richtung des Reflektors (7) auskoppelt. Erfindungsgemäß sind die zumindest eine Lichtquelle (8), das zumindest eine refraktive optische Element (9) und der Reflektor (7) derart angeordnet und ausgebildet, dass mittels des Reflektors (7) zumindest zwei verschiedene Lichtverteilungen erzeugbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug, umfassend zumindest eine Lichtquelle, zumindest ein refraktives optisches Element und einen Reflektor, wobei das refraktive optische Element zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor angeordnet ist und von der Lichtquelle in das refraktive optische Element eingekoppeltes Licht in Richtung des Reflektors auskoppelt.
  • In der DE 10 2010 027 322 A1 wird ein optisches Element zur Aufweitung einer Lichtverteilung einer Beleuchtungsvorrichtung beschrieben. Das optische Element umfasst ein optisch durchlässiges Substrat mit einer ersten Flächennormalen, wobei auf dem Substrat eine Struktur gebildet ist. Die Struktur besteht aus einer Vielzahl identisch ausgebildeter Elementarzellen, wobei in jeder Elementarzelle zumindest eine refraktive Mikrooptikkomponente angeordnet ist. Die refraktive Mikrooptikkomponente weist zumindest eine Fläche mit zumindest einer zweiten Flächennormalen auf, deren Orientierung sich von der Orientierung der ersten Flächennormale des Substrats unterscheidet. Weiterhin wird ein eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, wobei die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichtquelle, ein optisches Element zur Aufweitung der Lichtverteilung und eine Abbildungseinrichtung umfasst. Dabei ist das optische Element zwischen der Lichtquelle und der Abbildungseinrichtung angeordnet. Die Abbildungseinrichtung ist aus optischen Linsen gebildet oder mit reflektiven Komponenten realisiert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Beleuchtungsvorrichtung gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung ist insbesondere als Scheinwerfer für ein Fahrzeug ausgebildet und umfasst zumindest eine Lichtquelle und zumindest ein refraktives optisches Element und einen Reflektor, wobei das refraktive optische Element zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor angeordnet ist und von der Lichtquelle in das refraktive optische Element eingekoppeltes Licht in Richtung des Reflektors auskoppelt.
  • Erfindungsgemäß sind die zumindest eine Lichtquelle, das zumindest eine refraktive optische Element und der Reflektor derart angeordnet und ausgebildet, dass mittels des Reflektors zumindest zwei verschiedene Lichtverteilungen erzeugbar sind.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise aufgrund der Anordnung des refraktiven optischen Elements zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor sowie der daraus resultierenden Auskopplung des von der Lichtquelle in das refraktive optische Element eingekoppelten Lichts in Richtung des Reflektors, dass ein von der Lichtquelle erzeugtes Lichtbild erweitert, vergrößert, in seiner Geometrie und/oder seiner Position geändert und vom Betrachter in der Art wahrgenommen werden kann. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung, dass mittels eines Reflektors Lichtverteilungen mit einer stark ausgeprägten Hell-Dunkel-Grenze und Lichtverteilungen mit einem fließenden Hell-Dunkel-Übergang erzeugt werden können, wobei hierzu lediglich eine Auslegung des Reflektors auf die Erzeugung der Lichtverteilungen mit stark ausgeprägter Hell-Dunkel-Grenze erforderlich ist. Daraus resultieren eine Material- und Kostenverringerung sowie eine Verringerung der Bauraumanforderungen, da die Beleuchtungsvorrichtung aufgrund des Erfordernisses des nur einen Reflektors besonders kleinbauend realisierbar ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik,
  • 2 schematisch eine mittels der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1 erzeugte Lichtverteilung,
  • 3 schematisch eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
  • 4 schematisch eine Schnittdarstellung der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 3,
  • 5 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 3,
  • 6 schematisch eine mittels der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 3 erzeugte Lichtverteilung,
  • 7 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
  • 8 schematisch eine Schnittdarstellung der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 7,
  • 9 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
  • 10 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
  • 11 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, und
  • 12 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung 1 nach dem Stand der Technik dargestellt, welche vier als Leuchtdioden ausgebildete Lichtquellen 2 bis 5 umfasst, die auf einer gemeinsamen Platine 6 angeordnet sind. Von den Lichtquellen 2 bis 5 erzeugtes Licht wird auf einen Reflektor 7 geleitet, wobei mittels des Reflektors 7 eine Grundlichtverteilung GL erzeugt wird.
  • Eine solche Grundlichtverteilung GL zeigt 2, wobei die Grundlichtverteilung GL eine Abblendlichtverteilung mit einer horizontal verlaufenden Hell-Dunkel-Grenze HDG ist.
  • In den 3 und 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 in verschiedenen Darstellungen gezeigt, wobei die Beleuchtungsvorrichtung 1 insbesondere zur Verwendung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs vorgesehen ist oder einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug bildet.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst ebenfalls vier als Leuchtdioden ausgebildete Lichtquellen 2 bis 5, welche auf einer gemeinsamen Platine 6 angeordnet sind und deren erzeugtes Licht auf einen Reflektor 7 geleitet wird, um eine Grundlichtverteilung GL zu erzeugen.
  • Zusätzlich umfasst die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1 eine ebenfalls als Leuchtdiode ausgebildete Lichtquelle 8, welche in der gleichen räumlichen Ebene auf der gleichen Platine 6 wie die Lichtquellen 2 bis 5 angeordnet ist. In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Lichtquelle 8 in einer abweichenden räumlichen Ebene und/oder auf einer separaten Platine angeordnet.
  • Weiterhin umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 1 ein refraktives optisches Element 9, welches zwischen der Lichtquelle 8 und dem Reflektor 7 angeordnet ist. Von der Lichtquelle 8 in das refraktive optische Element 9 eingekoppeltes Licht L wird von diesem in Richtung des Reflektors 7 auskoppelt.
  • Dabei sind die Lichtquelle 8, das refraktive optische Element 9 und der Reflektor 7 derart angeordnet und ausgebildet, dass mittels der Beleuchtungsvorrichtung 1 zumindest zwei verschiedene Lichtverteilungen erzeugbar sind, das heißt die Grundlichtverteilung GL mittels des Reflektors 7 und der Lichtquellen 2 bis 5 sowie eine in 6 näher dargestellte zweite Lichtverteilung LV mittels der der Lichtquelle 8, des refraktiven optischen Elements 9 und des Reflektors 7.
  • Zur Erzeugung der Grundlichtverteilung GL und der zweiten Lichtverteilung LV ist der Reflektor 7 im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Reflektorflächen 7.1, 7.2 gebildet, wobei eine erste Reflektorfläche 7.1 zur Reflexion des von den Lichtquellen 2 bis 5 erzeugten Lichts und zur Erzeugung der Grundlichtverteilung GL und eine zweite Reflektorfläche 7.2 zur Reflexion des von der Lichtquelle 8 erzeugten Lichts L und zur Erzeugung der zweiten Lichtverteilung LV vorgesehen ist. Jeder der Reflektorflächen 7.1, 7.2 bildet dabei eine optische Facette des Reflektors 7.
  • In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen weist der Reflektor 7 eine Reflektorfläche oder mehr als die zwei Reflektorflächen 7.1, 7.2 auf, wobei jede Reflektorfläche eine optische Facette des Reflektors 7 bildet.
  • Alle Ausführungsbeispiele des Reflektors 7, in welchen dieser eine Mehrzahl von Reflektorflächen 7.1, 7.2 aufweist, haben gemein, dass die Reflektorflächen 7.1, 7.2 zusammenhängend als ein Bauteil ausgebildet sind oder einzeln oder in Gruppen benachbart zueinander angeordnet sind.
  • Zur Erzeugung der zweiten Lichtverteilung LV weist das refraktive optische Element 9 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Lichteinkoppelfläche 9.1 und eine Lichtauskoppelfläche 9.2 auf. Innerhalb des refraktiven optischen Elements 9 sind eine oder mehrere Reflexionsflächen vorgesehen, an welchen eine Lichtweiterleitung mittels Totalreflexion erfolgt. Die Reflexionsflächen sind vorzugsweise metallisiert, insbesondere bedampft. Eine Konstruktion der letzten Reflexionsfläche, an welcher die Totalreflexion des Lichts L vor dessen Austritt auf den Reflektor 7 erfolgt, bestimmt dabei eine Geometrie eines erzeugten Lichtbildes.
  • Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 ist das refraktive optische Element 9 derart ausgebildet, dass ein von der Lichtquelle 8 erzeugtes Lichtbild vergrößert, erweitert und in seiner Position verschoben wird.
  • Dies ist in 5 in einer perspektivischen Darstellung eines Ausschnitts des ersten Ausführungsbeispiels der Beleuchtungsvorrichtung 1 im Bereich der Lichtquelle 8 und des refraktiven optischen Elements 9 näher dargestellt, wobei die Lichtauskoppelfläche 9.2 des refraktiven optischen Elements 9 eine Form und Größe des ausgekoppelten Lichtbildes bestimmt. Die Vergrößerung bezeichnet dabei eine gleichmäßige Erweiterung des Lichtbildes in Breite und Länge. Zusätzlich ist das Lichtbild in Längsrichtung erweitert. Die Positionsveränderung erfolgt aufgrund der stufigen Ausbildung des refraktiven optischen Elements 9 in Längsrichtung des Lichtbildes.
  • Eine mittels des ersten Ausführungsbeispiels der Beleuchtungsvorrichtung 1 erzeugte Lichtverteilung, welche sich aus der Grundlichtverteilung GL und der zweiten Lichtverteilung LV zusammensetzt, zeigt 6. Die Grundlichtverteilung GL ist dabei die Abblendlichtverteilung oder eine Teillichtverteilung dieser. Die zweite Lichtverteilung LV eine Fernlichtverteilung ist, welche Anteile unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze HDG und oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze HDG der Grundlichtverteilung GL aufweist.
  • Alternativ ist die zweite Lichtverteilung LV eine Tagfahrlichtverteilung, eine Standlichtverteilung oder eine Kombination aus verschiedenen der genannten Lichtverteilungen.
  • Bei der Grundlichtverteilung GL kann es sich abweichend um ein Nebellicht, ein Abbiegelicht oder eine Kombination aus verschiedenen der genannten Lichtverteilungen handeln.
  • 7 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 und 8 eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Beleuchtungsvorrichtung 1.
  • Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist das refraktive optische Element 9 dabei derart ausgebildet, dass das von der Lichtquelle 8 erzeugte Lichtbild vergrößert, in Längsrichtung erweitert und seiner Geometrie verändert wird. Hierzu weist das refraktive optische Element 9 mehrere entsprechend geformte Lichteinkoppelflächen 9.1 und eine dem zu erzeugenden Lichtbild in Form und Größe entsprechende Lichtauskoppelfläche 9.2 auf.
  • In 9 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 dargestellt, wobei im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel das optische Element 9 derart ausgebildet ist, dass lediglich eine gleichmäßige Vergrößerung des von der Lichtquelle 8 erzeugten Lichtbildes in Länge und Breite erfolgt.
  • 10 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1, wobei im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel das optische Element 9 derart ausgebildet ist, dass lediglich eine Erweiterung des von der Lichtquelle 8 erzeugten Lichtbildes in Längsrichtung erfolgt. In seiner Breite entspricht das erzeugte Lichtbild dem der Lichtquelle 8.
  • In 11 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 dargestellt, wobei im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel das optische Element 9 derart ausgebildet ist, dass lediglich eine Geometrieänderung des von der Lichtquelle 8 erzeugten Lichtbildes erfolgt. Eine Größe des Lichtbildes bleibt im Wesentlichen gleich.
  • 12 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines sechsten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1, wobei im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel das optische Element 9 derart ausgebildet ist, dass lediglich eine Postionsverschiebung des von der Lichtquelle 8 erzeugten Lichtbildes in Längsrichtung erfolgt. In seiner Länge und Breite entspricht das erzeugte Lichtbild dem der Lichtquelle 8.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Beleuchtungsvorrichtung
    2 bis 5
    Lichtquelle
    6
    Platine
    7
    Reflektor
    7.1
    Reflektorfläche
    7.2
    Reflektorfläche
    8
    Lichtquelle
    9
    optisches Element
    9.1
    Lichteinkoppelfläche
    9.2
    Lichtauskoppelfläche
    GL
    Grundlichtverteilung
    HDG
    Hell-Dunkel-Grenze
    L
    Licht
    LV
    zweite Lichtverteilung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010027322 A1 [0002]

Claims (7)

  1. Beleuchtungsvorrichtung (1), insbesondere Scheinwerfer für ein Fahrzeug, umfassend – zumindest eine Lichtquelle (8), – zumindest ein refraktives optisches Element (9) und – einen Reflektor (7), – wobei das refraktive optische Element (9) zwischen der Lichtquelle (8) und dem Reflektor (7) angeordnet ist und von der Lichtquelle (8) in das refraktive optische Element (9) eingekoppeltes Licht (L) in Richtung des Reflektors (7) auskoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass – die zumindest eine Lichtquelle (8), das zumindest eine refraktive optische Element (9) und der Reflektor (7) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass mittels des Reflektors (7) zumindest zwei verschiedene Lichtverteilungen erzeugbar sind.
  2. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – eine erste Lichtverteilung eine Grundlichtverteilung (GL) und eine zweite Lichtverteilung (LV) ein Tagfahrlicht ist oder – die erste Lichtverteilung die Grundlichtverteilung (GL) und die zweite Lichtverteilung (LV) ein Standlicht ist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundlichtverteilung (GL) eine Abblendlichtverteilung oder eine Teillichtverteilung einer Abblendlichtverteilung ist.
  4. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das refraktive optische Element (9) zu einer Erweiterung, Vergrößerung, Geometrieänderung und/oder Positionsänderung eines von der Lichtquelle (8) erzeugten Lichtbildes ausgebildet ist.
  5. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Lichtquelle (2 bis 5) vorgesehen ist, deren Licht (L) derart auf den Reflektor (7) leitbar ist, dass zumindest eine erste Lichtverteilung mit einer vom Reflektor (7) vorgegebenen horizontalen Hell-Dunkel-Grenze (HDG) erzeugbar ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtverteilung (LV) Anteile aufweist, welche unterhalb und/oder oberhalb der horizontalen Hell-Dunkel-Grenze (HDG) liegen.
  7. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtverteilung (LV) eine Abblendlichtverteilung, eine Teilfernlichtverteilung oder eine Fernlichtverteilung ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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