DE102013207850A1

DE102013207850A1 - Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102013207850A1
Application number: DE102013207850.1A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hossfeld; Christian Buchberger
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2014-10-30
Also published as: EP2799761A3; US20140321143A1; CN104121535A; CN104121535B; EP2799761A2; EP2799761B1; US9249943B2

Abstract

Vorgestellt wird ein Lichtmodul 14 für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Primäroptik 25, die von einer Lichtquelle ausgehendes Licht in eine Zwischenlichtverteilung überführt, wobei eine Blende 26 in Bezug auf eine Sekundäroptik 28 so angeordnet ist, dass Licht der Zwischenlichtverteilung, das auf einer ersten Seite 19 der Blende an der Blende vorbeigelangt, in einem ersten Strahlengang 31, 32 in einen auf einer ersten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich gelangt. Das Lichtmodul zeichnet sich dadurch aus, dass die Primäroptik dazu eingerichtet ist, einen Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes so umzulenken, dass es auf einer zweiten Seite 20 der Blende an der Blende vorbei gelangt und von der Sekundäroptik in einem zweiten Strahlengang 33 in einen auf einer zweiten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Lichtmodul ist aus der DE 10 2008 036 192 bekannt und weist mindestens eine erste Lichtquelle, eine Primäroptik, eine Blende und eine Sekundäroptik auf. Die Primäroptik ist dazu eingerichtet, von der Lichtquelle ausgehendes Licht in eine zwischen der Primäroptik und der Sekundäroptik liegende Zwischenlichtverteilung zu überführen. Die Blende weist einen zusammenhängenden Außenrand und eine Blendenfläche auf, welche in die Zwischenlichtverteilung hineinragt und welche durch eine Blendenkante begrenzt wird. Die Blende ist in Bezug auf die Sekundäroptik so angeordnet, dass die Blendenkante von der Sekundäroptik als Hell-Dunkel-Grenze in einer zweiten Lichtverteilung abgebildet wird, die von der Sekundäroptik in einem Vorfeld des Lichtmoduls als Bild der Zwischenlichtverteilung erzeugt wird. Die Primäroptik ist in Bezug auf die Sekundäroptik so angeordnet, dass die Sekundäroptik Licht der Zwischenlichtverteilung, das auf einer ersten Seite der Blende an der Blende vorbeigelangt, in einem ersten Strahlengang in einen auf einer ersten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt.
Ein solches Modul erzeugt eine Lichtverteilung mit Hell-Dunkel-Grenze wie z.B. ein Abblend- oder Nebellicht. Je nach Ausgestaltung ist ein solches Lichtmodul auch mit wenigstens einer weiteren Lichtquelle und einer weiteren Primäroptik dazu geeignet, unter Verwendung derselben Sekundäroptik auch eine Fernlichtverteilung zu erzeugen.
Derartige Lichtmodule sind auch als Projektionssysteme bekannt. Sie bestehen aus einer oder mehreren LEDs als Lichtquellen mit zugehörigen Vorsatzoptiken als Primäroptik, einer horizontal liegenden Blende und einer Projektionslinse als Sekundäroptik. Aus der DE 10 2011 004 569 Al ist ein Lichtmodul bekannt, das einen Reflektor als Sekundäroptik benutzt. Die Erfindung ist auch bei solchen Lichtmodulen verwendbar. Durch die Blende wird eine Hell-Dunkel-Grenze erzeugt, mit der eine Blendung entgegenkommender Fahrzeuge vermieden wird.
Ein Nachteil bekannter Projektionssysteme besteht darin, dass nur wenig Licht in den Bereich oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze gelangt, so dass Objekte wie z.B. Verkehrsschilder nicht ausreichend beleuchtet werden. Um einerseits entgegenkommende Fahrzeuge nicht zu blenden, andererseits aber eine ausreichende Erkennung von Objekten in diesem dunklen Bereich sicherzustellen, existieren gesetzliche Vorschriften, die in einem Bereich von typischerweise 2 bis 4 Grad in vertikaler Richtung und –8 bis 8 Grad in horizontaler Richtung Lichtstärken zwischen 64 und 625 cd fordern.
Dieser Bereich wird häufig als Overheadbereich bezeichnet. Die Gradangaben für die vertikale Richtung beziehen sich dabei auf Abweichungen von einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs nach oben. Die Gradangaben für die horizontale Richtung beziehen sich auf Abweichungen von der Längsrichtung nach rechts und links. Der Scheitel des Winkels befindet sich dabei im Lichtmodul. Um solche Lichtstärken in dem Overheadbereich zu erhalten, ist es aus der EP 1 980 787 bekannt, eine Linse als Sekundäroptik zu verwenden, die Strukturen aufweist, die Licht in den Overheadbereich lenken. Eine ähnliche Lösung ist in der EP 1 464 890 beschrieben. Nachteilig ist dabei jeweils, dass solche Strukturen nach außen für einen Betrachter des Scheinwerfers sichtbar sind, was das Erscheinungsbild des Scheinwerfers beeinträchtigt. Insbesondere bei Nacht sind die Licht streuenden Bereiche der Linse als helle Punkte, Linien oder Flächen für den Betrachter sichtbar und daher nachteilig für das Erscheinungsbild des Scheinwerfers.
Bei dem aus der DE 10 2009 020 593 bekannten Gegenstand wird Licht durch eine Vielzahl kleiner Prismenstrukturen auf einer Linse in den Overheadbereich gelenkt. Auch diese Lösung weist den Nachteil auf, dass die kleinen Prismenstrukturen für den Betrachter des Moduls sichtbar sind. Die Mikroprismen lenken Licht zwar in eine bevorzugte Raumrichtung, aber an ihren Kanten, die bei realen Teilen eine Verrundung aufweisen, wirken die Mikroprismen als streuende Strukturen, die Licht in einen großen Raumwinkelbereich streuen. Dadurch erscheinen die kleinen Prismen im Gegensatz zur restlichen Oberfläche der Linse als hell, wenn man die Linse aus einem Bereich betrachtet, der oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze der vom Modul erzeugten Lichtverteilung liegt. Das ist typischerweise der Fall, wenn man von vorne auf ein Auto schaut, dessen Scheinwerfer eine mit solchen Prismenstrukturen versehene Projektionslinse als Sekundäroptik verwendet. Dieses Erscheinungsbild ist häufig unerwünscht.
In der US 6 736 533 und in der EP 624 753 ist jeweils eine Lösung beschrieben, bei der durch eine zusätzliche, reflektierende Blendenplatte, die zwischen der Blendenkante einer ersten Blende und der Sekundärlinse im Strahlengang liegt, Licht über die Hell-Dunkel-Grenze gelenkt wird. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass sie bei einem Lichtmodul, das eine Kombination aus einem Abblendlichtmodul und einem Fernlichtmodul mit einer horizontal liegenden Blende (vergleiche EP 1 980 787 ) ist, ausgeschlossen ist. Dies liegt daran, dass der für die Fernlichtfunktion erforderliche Strahlengang durch die zusätzliche Blendenplatte zumindest teilweise blockiert werden würde.
In der US 2009/0303741 ist eine Lösung beschrieben, bei der durch einen Lichtleiter, der zwischen Blende und Sekundärlinse angeordnet ist, Licht in den Overheadbereich gelenkt wird. Nachteilig an dieser Lösung ist es, dass mit dem Lichtleiter mindestens ein zusätzliches optisches Bauteil benötigt wird, was zu erhöhten Kosten führt.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Lichtmoduls der eingangs genannten Art, welches Lichtmodul eine regelkonforme Overhead-Lichtverteilung als Ergänzung einer regelkonformen Abblendlichtverteilung erzeugt, ohne dass zusätzliche Bauteile benötigt werden und ohne dass das Erscheinungsbild des Moduls nach außen beeinflusst wird. Dabei soll das Lichtmodul auch eine Erzeugung einer Fernlichtverteilung erlauben. Gegenstände, wie sie zum Beispiel aus der US 6 736 533 oder der EP 624 753 bekannt sind, scheiden dabei aus, weil sie den für das Fernlicht benötigten Strahlengang blockieren und in der Regel ein zusätzliches Bauteil erforderlich machen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Von dem eingangs genannten Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dadurch, dass die Primäroptik dazu eingerichtet ist, einen Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes so umzulenken, dass es auf einer zweiten Seite der Blende und außen an der Blende vorbei gelangt und von der Sekundäroptik in einem zweiten Strahlengang in einen auf einer zweiten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt wird. Zur Overheadbeleuchtung zumindest beitragendes Licht gelangt also insbesondere außerhalb des zusammenhängenden Außenrandes an der Blende vorbei. Alternativ lässt sich der Sachverhalt auch so beschreiben: Die Primäroptik ist in Bezug auf die Sekundäroptik so angeordnet, dass die Sekundäroptik Licht der Zwischenlichtverteilung, das auf einer oberen Seite der Blende an der Blende vorbeigelangt, in einem ersten Strahlengang in einen unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt, wobei die Primäroptik dazu eingerichtet ist, einen Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes so umzulenken, dass es in einem unterhalb der Blende liegenden Bereich an der Blende vorbei gelangt und von der Sekundäroptik in einem zweiten Strahlengang in einen oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt wird.
Bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls in einem Kraftfahrzeug ist zumindest ein Teil der Blendenfläche bevorzugt im Wesentlichen parallel zum Horizont ausgerichtet. In diesem Fall ist die erste Seite der Blende eine obere Seite. Der erste Strahlengang verläuft bis zur Blendenkante oberhalb der Blendenfläche. Der auf der ersten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegende Bereich ist der helle Bereich einer Abblendlichtverteilung. In der zweiten Lichtverteilung liegt der helle Bereich unter der Hell-Dunkel-Grenze.
Die zweite Seite der Blende ist dann eine Unterseite der Blende. Der zweite Strahlengang verläuft zumindest bis zur Blendenkante unterhalb der Blendenfläche und der Bereich, der auf der zweiten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegt, liegt damit oberhalb dieser Hell-Dunkel-Grenze. Dies ist der dunklere Bereich einer Abblendlichtverteilung. Der sogenannte Overheadbereich liegt in diesem dunkleren Bereich der Abblendlichtverteilung.
Ein wesentliches Element der Erfindung besteht darin, dass ein Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes, das für das Abblendlicht verwendet wird, von der Primäroptik so unter die Blende gerichtet wird, dass es von der Sekundäroptik in den Overheadbereich verteilt wird. Die ortsangebende Präposition bezieht sich dabei auf eine Orientierung des Lichtmoduls im Raum bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls in einem Kraftfahrzeug, das auf einem ebenen Untergrund steht.
Vorteile der Erfindung liegen darin, dass diese Lösung sowohl für ein reines Abblendlichtmodul als auch für ein kombiniertes Abblendlicht-/Fernlichtmodul anwendbar ist.
Vorteilhaft ist auch, dass die Lösung keine zusätzlichen Bauteile erfordert und dass sie das Erscheinungsbild des Moduls nach außen nicht beeinträchtigt. Die Erfindung stellt eine Overheadbeleuchtung bereit, die eine Abblendlichtverteilung ergänzt und zum Beispiel zur Beleuchtung von Schilderbrücken dient. Ein besonderer Vorteil liegt darin, dass die Erfindung die Bereitstellung der Overheadbeleuchtung mit einem Projektionsmodul erlaubt, das Halbleiterlichtquellen mit einer Primäroptik und eine Spiegelblende verwendet. Die Erfindung lässt sich durch Änderung der Primäroptik verwirklichen und erfordert keine Änderungen der Sekundäroptik. Die Sekundäroptik bleibt dabei also unverändert und wird so beleuchtet, dass sie Licht in die für die gewünschte Overheadbeleuchtung erforderliche Richtung lenkt. Die Erfindung kann sowohl bei Lichtmodulen verwendet werden, die eine Projektionslinse als Sekundäroptik nutzen, als auch bei Lichtmodulen, die einen Reflektor als Sekundäroptik benutzen. Die Blende erstreckt sich bevorzugt zwischen der Primäroptik und der Sekundäroptik etwa horizontal. Es ist bevorzugt, dass die Lichtquelle eine auf einem Montageträger oder einer Leiterplatte montierte Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode ist.
Bevorzugt ist auch, dass eine erste Seite der Blende als spiegelnde Fläche verwirklicht ist. Bevorzugt ist auch, dass beide Seiten der Blende als spiegelnde Flächen verwirklicht sind.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Primäroptik eine mehrere Teilflächen aufweisende Lichteintrittsfläche, eine Lichtaustrittsfläche und eine Licht umlenkende Seitenfläche aufweist.
Bevorzugt ist auch, dass die Lichteintrittsfläche einen zentralen Teil und an den zentralen Teil angrenzende periphere Teile aufweist und dass die Lichtquelle und die verschiedenen Teile der Lichteintrittsfläche relativ zueinander so angeordnet sind, dass das Licht beim Durchlaufen der Vorsatzoptik verschiedene Richtungsänderungen erfährt, die durch Brechung und Reflexion verursacht werden.
Ferner ist bevorzugt, dass das Lichtmodul so ausgestaltet ist, dass Licht, dessen Weg auf der ersten Seite der Blende verläuft, eine Brechung beim Lichteintritt erfährt, der über einen peripheren Teil der Lichteintrittsfläche erfolgt, eine interne Totalreflexion an einer Seitenfläche erfährt und eine Brechung beim Lichtaustritt über die Lichtaustrittsfläche erfährt.
Bevorzugt ist auch, dass die Vorsatzoptik dazu eingerichtet ist, Licht, welches über den zentralen Teil der Lichteintrittsfläche in das Licht leitende Material der Vorsatzoptik eintritt, ohne Reflexion an einer Seitenwand direkt zur Lichtaustrittsfläche gelangen zu lassen.
Ferner ist bevorzugt, dass die Primäroptik eine Ausbuchtung in ihrer Seitenfläche aufweist, wobei die Ausbuchtung in einem Teil der Seitenfläche der Vorsatzoptik liegt, welcher der gleichen Seite zugewandt ist wie die zweite Seite der Blende.
Bevorzugt ist auch, dass die Ausbuchtung einstückig mit der übrigen Primäroptik ist und als Erhebung aus der Seitenfläche der übrigen Primäroptik hervorragt und durch eine Ausbuchtungsseitenfläche und eine Ausbuchtungs-Lichtaustrittsfläche begrenzt wird.
Ferner ist bevorzugt, dass die Ausbuchtung in einem Teil der Seitenfläche der Vorsatzoptik liegt, der sich näher an der Lichtaustrittsfläche der Primäroptik befindet als an der Lichteintrittsfläche.
Bevorzugt ist auch, dass die Ausbuchtung eine Lichtaustrittsfläche aufweist, die an die übrige Lichtaustrittsfläche der Ausbuchtung angrenzt, wobei der Übergang von der Lichtaustrittsfläche zur übrigen Lichtaustrittsfläche ohne Knick erfolgt.
Ferner ist bevorzugt, dass die Ausbuchtungsseitenfläche und die Ausbuchtungs-Lichtaustrittsfläche in Bezug auf ihre Ausrichtung zu dem auf die Ausbuchtungsseitenfläche einfallenden Licht der Lichtquelle so angeordnet sind, dass sie wenigstens einen Teil dieses Lichtes auf der zweiten Seite der Blende an der Blende entlang auf die Sekundäroptik richtet.
Bevorzugt ist auch, dass die Ausbuchtung und insbesondere ihre Lichtaustrittsfläche so gestaltet ist, dass der Overheadbereich der Lichtverteilung durch das aus der Lichtaustrittsfläche austretende Licht beleuchtet wird.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausbuchtung jeweils als Erhebung aus der übrigen Vorsatzoptik verwirklicht ist.
Bevorzugt ist auch, dass mindestens eine Vorsatzoptik eine Ausbuchtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes so umzulenken, dass es auf einer zweiten Seite der Blende an der Blende vorbei gelangt und von der Sekundäroptik in einem zweiten Strahlengang in einen auf einer zweiten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt wird, wobei diese Ausbuchtung links oder rechts von einer Ebene liegt, die von der optischen Achse der Sekundäroptik und einer Vertikalen aufgespannt wird. Dies erleichtert die Erzeugung einer Overheadlichtverteilung, die eine ausreichende Breite besitzt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:
1 eine von einem erfindungsgemäßen Lichtmodul erzeugte Lichtverteilung mit einem Abblendlichtanteil und einem Overhead-Lichtanteil;
2 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls mit Strahlengängen des Abblendlichtanteils und des Overheadlichtanteils;
3 eine perspektivische Darstellung einiger Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls;
4 eine Ansicht einer Licht abstrahlenden Vorderseite einer Anordnung von Primäroptiken des Ausführungsbeispiels aus der 3;
5 eine Ansicht einer zur Einkopplung von Licht eingerichteten Rückseite der Anordnung von Primäroptiken und Blende des Ausführungsbeispiels aus der 3;
6 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls mit Strahlengängen des Abblendlichtanteils, des Overheadlichtanteils und eines zusätzlichen zur Erzeugung einer Fernlicht-Lichtverteilung dienenden Anteils;
7 eine perspektivische Ansicht einiger Komponenten eines zur Erzeugung eines Abblendlichtanteils, eines Overheadlichtanteils und eines Fernlichtanteils eingerichteten Lichtmoduls; und
8 eine Ansicht einer Licht abstrahlenden Vorderseite einer Anordnung von Primäroptiken des Ausführungsbeispiels aus der 7.
Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach gleiche Elemente.
1 zeigt im Einzelnen eine von einem erfindungsgemäßen Lichtmodul auf einem Messschirm erzeugte Lichtverteilung, wobei sich der Messschirm in einem Abstand von mehreren Metern vor dem Scheinwerfer befindet. Eine solche Lichtverteilung ergibt sich bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer im Kraftfahrzeug. Die Linie H entspricht der Höhe des Horizonts vor dem auf ebenem Untergrund stehenden Fahrzeug. Die Linie V teilt das Fahrzeugvorfeld in einen rechten und in einen linken Halbraum. Der Kreuzungspunkt HV markiert auf beiden Linien einen Nullpunkt, von dem aus Abweichungen in Winkelgraden angegeben werden. Der Bereich 11 stellt eine regelkonforme Lichtverteilung für Rechtsverkehr dar. Der mit großen Linienabständen schraffierte Bereich 11 ist hell ausgeleuchtet und wird nach oben durch eine Hell-Dunkel-Grenze 13 begrenzt. Dieser Abblendlichtanteil dient zur Ausleuchtung der Straße vor dem Fahrzeug sowie der Bereiche links und rechts von der Straße. Die Hell-Dunkel-Grenze liegt asymmetrisch hoch, um einerseits auf der linken Seite eine Blendung des Gegenverkehrs zu vermeiden und andererseits eine möglichst große Reichweite auf der eigenen, rechten Fahrbahnseite zu erzielen.
Der mit kleineren Linienabständen schraffierte Bereich 12 über der Hell-Dunkel-Grenze stellt den sog. Overhead-Bereich dar. Dieser Bereich ist weniger hell ausgeleuchtet als der Bereich 11 aber heller als Umgebungen der Bereiche 11 und 12.
In den Regelungen ECE R112, ECE R123 oder SAE FMVSS108 ist der Overheadbereich der Bereich von –8 bis +8 Grad in horizontaler Richtung und von +2 bis +4 Grad in vertikaler Richtung. In diesem Bereich sind nur geringe Lichtstärken im Bereich von 64 bis 625 cd gefordert und zulässig, so dass regelkonforme Lichtmodule nur einen geringen Anteil des Lichtstroms des Lichtmoduls in diesen Bereich richten. Das Licht in diesem Bereich wird vorwiegend für das Erkennen von Verkehrsschildern benötigt. Da diese einen hohen Reflexionsgrad und einen hohen Kontrast aufweisen, ist zum Erkennen nur wenig Licht nötig. Man kann daher durch geringe Lichtstärken in diesem Bereich eine Blendung des Gegenverkehrs gering halten und gleichzeitig das Erkennen von wichtigen Objekten ermöglichen.
2 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 14 mit Strahlengängen 31, 32 des Abblendlichtanteils und einem Strahlengang 33 des Overheadlichtanteils. Das Lichtmodul 14 weist eine Lichtquelle 21, eine Vorsatzoptik 25, eine Blende 26 und eine Sekundärlinse 28 als Ausgestaltung einer Sekundäroptik auf.
Die Lichtquelle 21 ist bevorzugt eine auf einem Montageträger oder einer Leiterplatte montierte Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode. Dies gilt für alle in dieser Anmeldung genannten Lichtquellen.
Die Vorsatzoptik 25 stellt eine Ausgestaltung einer Primäroptik dar, die durch ihre Anordnung und ihre optischen Eigenschaften dazu eingerichtet ist, von der Lichtquelle 21 ausgehendes Licht in eine zwischen der Primäroptik und der Sekundäroptik liegende Zwischenlichtverteilung zu überführen, die auf einen kleinen Raumbereich konzentriert ist. Die Primäroptik sammelt und bündelt dazu von der Lichtquelle ausgehendes Licht.
Die Blende 26 weist eine Blendenfläche auf, welche in die Zwischenlichtverteilung hineinragt und welche durch eine Blendenkante 27 begrenzt wird.
Die Blende 26 ist in Bezug auf die Sekundäroptik 28 so angeordnet, dass die Blendenkante 27 von der Sekundäroptik 28 als Hell-Dunkel-Grenze 13 in einer zweiten Lichtverteilung abgebildet wird, die von der Sekundäroptik 28 in einem Vorfeld des Lichtmoduls 18 als Bild der Zwischenlichtverteilung erzeugt wird. Die zweite Lichtverteilung ist zum Beispiel die in der 1 dargestellte Lichtverteilung 11.
Die Primäroptik 25 ist in Bezug auf die Sekundäroptik 28 so angeordnet, dass die Sekundäroptik 28 Licht der Zwischenlichtverteilung, das auf einer ersten Seite der Blende 26 an der Blende vorbeigelangt, in einem ersten Strahlengang 31, 32 in einen auf einer ersten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt. In der 2 ist die erste Seite der Blende dem über der Blende liegenden Halbraum zugewandt.
Der erste Strahlengang umfasst alles Licht der Lichtquelle, das von der Primäroptik auf dieser ersten Seite der Blende an der Blende vorbei auf die Sekundäroptik gerichtet wird.
Der Teilstrahlengang 32 umfasst dabei den Teil des von der Primäroptik erfassten Lichtes der Lichtquelle, der von der Primäroptik ohne Berührung der Blende auf der ersten Seite der Blende und an der Blende vorbei auf die Sekundäroptik gerichtet wird.
Der Teilstrahlengang 31 umfasst dabei den Teil des von der Primäroptik erfassten Lichtes der Lichtquelle, der von der Primäroptik über eine an der ersten Seite der Blende erfolgende Reflexion an der Blende vorbei auf die Sekundäroptik gerichtet wird.
Die hier als Oberseite verwirklichte erste Seite 19 der Blende 26 ist bevorzugt als spiegelnde Fläche verwirklicht, was insbesondere durch eine metallische Beschichtung erzielt werden kann. Dies gilt insbesondere für den der Blendenkante 27 zugewandten Teil der ersten Seite 19, da die Lichtstärke des auf die erste Seite auftreffenden Lichtes in der Nähe der Blendenkante 27 vergleichsweise am größten ist. Dies ergibt sich daraus, dass die Primäroptik das Licht in diesen Bereich fokussiert. In bekannten Lichtmodulen verlaufen die Strahlengänge dann, wenn eine Abblendlichtverteilung erzeugt werden soll, nur auf der ersten Seite der Blende mit oder ohne Reflexion an der ersten Seite (Oberseite) an der Blende vorbei.
Die Primäroptik und die Sekundäroptik sind relativ zueinander in einem Abstand angeordnet, der der Summe einer sekundärseitigen Bildweite der Primäroptik und einer primärseitigen Brennweite der Sekundäroptik entspricht. Die Blendenkante 27 befindet sich im Lichtweg bevorzugt in einem Abstand hinter der Primäroptik, welcher der sekundärseitigen Bildweite der Primäroptik entspricht und in einem Abstand vor der Sekundäroptik, welcher der primärseitigen Brennweite der Sekundäroptik entspricht.
In der 2 ist die erste Seite der Blende 26 ihre nach oben gewandte Seite. Der auf einer ersten Seite der Hell-Dunkel-Grenze der zweiten Lichtverteilung liegende Bereich ist in der 1 der unter der Hell-Dunkel-Grenze liegende helle Bereich 11, also die Abblendlichtverteilung. Bei den genannten Abständen und Brennweiten bildet die Sekundärlinse 28 die Zwischenlichtverteilung auf dem Kopf stehend und an einer vertikalen Achse gespiegelt (seitenverkehrt) ab.
Ein Lichtmodul, wie es in der 2 dargestellt ist, wird auch als Projektionsmodul bezeichnet. Ganz allgemein sind Projektionsmodule dadurch charakterisiert, dass sie eine Zwischenlichtverteilung durch eine Sekundäroptik (meist eine abbildende Linse) abbilden, die durch eine oder mehrere Lichtquellen mit passender Primäroptik (wie Reflektor oder Vorsatzoptik) in einer Zwischenbildebene, die im Brennpunkt der Sekundäroptik liegt, erzeugt wird. Zur Erzeugung einer Helldunkelgrenze dient meist eine Blendenkante, die in der Zwischenbildebene angeordnet ist. Bekannte Lichtmodule weisen Primäroptiken und Blendenanordnungen auf, die das Licht nur oberhalb der Blende passieren lassen. Auf diese bekannte Weise kann die in der 1 dargestellte Abblendlichtverteilung 11 erzeugt werden. Es kann aber kein Licht in den Overheadbereich 12 gemäß 1 gelenkt werden.
Im Unterschied dazu zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Primäroptik dazu eingerichtet ist, einen Teil des von der Lichtquelle 21 ausgehenden Lichtes so umzulenken, dass es auf einer zweiten Seite 20 der Blende 26 an der Blende vorbei gelangt und von der Sekundäroptik 28 in einem zweiten Strahlengang 33 in einen auf einer zweiten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt wird. Der zweite Strahlengang umfasst alles Licht der Lichtquelle, das von der Primäroptik auf dieser Seite der Blende vorbei auf die Sekundäroptik gerichtet wird. Die Sekundäroptik richtet zumindest einen Teil dieses Lichtes in den Overheadbereich.
In der 2 ist die zweite Seite 20 der Blende 26 ihre nach unten gewandte Seite. Der auf einer zweiten Seite der Hell-Dunkel-Grenze der zweiten Lichtverteilung liegende Bereich ist in der 1 der oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegende helle Bereich 12, also die Overheadlichtverteilung. Auch hier gilt, dass die Sekundärlinse 28 die Zwischenlichtverteilung auf dem Kopf stehend und an einer vertikalen Achse gespiegelt (seitenverkehrt) abbildet.
Mit Blick auf die Anordnung der Blende und der aus je einer Lichtquelle und einer zugeordneten Vorsatzoptik gebildeten Primärlichtquelle ist bevorzugt, dass die Hauptabstrahlrichtung jeder Primärlichtquelle jeweils auf die Blendenkante gerichtet ist. Dabei ist die Hauptabstrahlrichtung der Primärlichtquellen nicht parallel zur optischen Achse der Sekundäroptik. Die Primärlichtquellen für die Abblendlichtfunktion sind oberhalb der horizontalen Blendenfläche angeordnet. Bei einem auch für eine Erzeugung einer Fernlichtverteilung eingerichteten Lichtmodul, wie es in 6 gezeigt ist, sind die Fernlicht-Primärlichtquellen unterhalb der horizontalen Blendenfläche angeordnet.
Das Lichtbündel, das von der Seitenfläche der Ausbuchtung erzeugt wird, verläuft annähend parallel zur Blendenfläche, so dass es mindestens ein Teillichtbündel aus dem Overheadlichtbündel gibt, das parallel zur Blendenfläche verläuft.
Die Primäroptik oder Vorsatzoptik 25 aus der 2 ist gewissermaßen ein Hybrid aus einem intern total reflektierenden Reflektor und einer Linse. Die Vorsatzoptik weist eine mehrere Teilflächen 18, 19 aufweisende Lichteintrittsfläche, eine Lichtaustrittsfläche 17 und eine Licht umlenkende Seitenfläche 24, 22 auf und besteht aus transparentem Material wie Glas, PC oder PMMA. Die Lichteintrittsfläche 17 weist einen zentralen Teil und an den zentralen Teil angrenzende periphere Teile auf. Die Lichtquelle 21 und die verschiedenen Teile 18, 19 der Lichteintrittsfläche sind relativ zueinander so angeordnet, dass ein möglichst großer Teil des von der Lichtquelle 21 ausgehenden Lichtes so steil auf die Lichteintrittsfläche 18 auftrifft, dass dieses Licht dort nicht reflektiert wird sondern in den Licht intern total reflektierenden Teil der Vorsatzoptik 25 eintritt. Insgesamt erfährt das Licht beim Durchlaufen der Vorsatzoptik 25 verschiedene Richtungsänderungen, die durch Brechung oder Reflexion verursacht werden.
So erfährt zum Beispiel das in den Strahlengängen 31 und 32 propagierende Licht, dessen Weg auf der ersten Seite der Blende (hier oberhalb) an der Blende entlang verläuft, eine Brechung beim Lichteintritt, der über einen peripheren Teil 18 der Lichteintrittsfläche erfolgt, eine interne Totalreflexion an einer Seitenfläche 24 und eine Brechung beim Lichtaustritt über die Lichtaustrittsfläche 17. Die interne Totalreflexion hat die Vorsatzoptik mit einem Lichtleiter gemeinsam. Im Unterschied zu einem Lichtleiter treten in einem Strahlengang einer Vorsatzoptik aber nur sehr wenige, bevorzugt nur eine interne Totalreflexion auf, während es bei einem in einem Lichtleiter verlaufenden Strahlengang in der Regel sehr viel mehr Reflexionen sind.
Ferner gibt es Licht, welches über den zentralen Teil 19 oder einen peripheren Teil 18 der Lichteintrittsfläche in den Licht brechenden Teil der Vorsatzoptik 25 eintritt und ohne Reflexion an einer Seitenwand direkt zur Lichtaustrittsfläche 17 gelangt. Dieses Licht wird daher wie beim Durchlaufen einer herkömmlichen Linse zweimal gebrochen.
Wie bereits erwähnt wurde, zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Lichtmodul durch eine Primäroptik aus, die dazu eingerichtet ist, einen Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes so umzulenken, dass es auf einer zweiten Seite der Blende an der Blende vorbei gelangt und von der Sekundäroptik in einem zweiten Strahlengang in einen auf einer zweiten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt wird.
Zu diesem Zweck weist die in der 2 dargestellte Vorsatzoptik eine Ausbuchtung 15 in ihrer Seitenfläche 22 auf. Die Ausbuchtung 15 liegt dabei in einem Teil der Seitenfläche der Vorsatzoptik, welcher der gleichen Seite zugewandt ist wie die zweite Seite 20 der Blende 26. Die Ausbuchtung 15 ist bevorzugt einstückig mit der übrigen Vorsatzoptik und ragt als Erhebung aus der Seitenfläche 22 der übrigen Vorsatzoptik hervor und wird durch eine Ausbuchtungsseitenfläche 23 und eine Ausbuchtungs-Lichtaustrittsfläche 16 begrenzt. In der 2 ist die Ausbuchtung 2 der unterhalb der gepunkteten Linie verlaufende Teil der Vorsatzoptik.
In der Ausgestaltung, die in der 2 dargestellt ist, weist der Teil der Seitenfläche der Vorsatzoptik 25, welcher der gleichen Seite zugewandt ist wie die zweite Seite 20 der Blende 26, neben der Ausbuchtungsseitenfläche 23 noch eine zur Ausbuchtungsseitenfläche 23 komplementäre Teilfläche 22 auf, die auf sie einfallendes Licht so reflektiert, dass dieses Licht in dem ersten Strahlengang propagiert. In der 2 ist diese gleiche Seite die untere Seite.
Die Ausbuchtung 15 liegt ferner in einem Teil der Seitenfläche, der sich näher an der Lichtaustrittsfläche 17 der Primäroptik befindet als an der Lichteintrittsfläche.
Die Ausbuchtung 15 weist eine Lichtaustrittsfläche 16 auf. Die Lichtaustrittsfläche 16 grenzt bevorzugt an die übrige Lichtaustrittsfläche 17 der Ausbuchtung 15 an. Der Übergang von der Lichtaustrittsfläche 16 zur übrigen Lichtaustrittsfläche 17 erfolgt bevorzugt ohne Knick und damit stetig differenzierbar.
Durch den Raumwinkel, unter dem die Ausbuchtung 15 und insbesondere ihre umlenkende Seitenfläche 23 und ihre Lichtaustrittsfläche 16 von der Lichtquelle 21 aus betrachtet erscheint, sind die Einfallswinkel des auf die Ausbuchtung einfallenden Lichtes der Lichtquelle festgelegt.
Die Ausbuchtung ist bevorzugt so angeordnet, dass sie das in diesem Raumwinkel einfallende Licht so zur Lichtaustrittsfläche 16 und/oder 17 umlenkt, dass es unter Berücksichtigung der an der Lichtaustrittsfläche 16 und/oder 17 erfolgenden Brechung auf der zweiten Seite der Blende 22 vorbei gelangt und von der Sekundäroptik 28 in einem zweiten Strahlengang 33 in den auf der zweiten Seite der Hell-Dunkel-Grenze 13 in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt wird. In der 1 ist dies der oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegende Bereich 12.
Die Ausbuchtung 15 und der über diese Ausbuchtung 15 beleuchtete Teil 16 der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik sind darüber hinaus so ausgestaltet, dass das Licht in einen für eine Overheadbeleuchtung regelkonformen Winkelbereich verteilt wird. Der genannte Raumwinkel, unter dem die Ausbuchtung von der Lichtquelle aus betrachtet her erscheint, ist bevorzugt so groß, dass das in ihm propagierende Licht der Lichtquelle den Lichtstärkeanforderungen einer regelkonformen Overhead-Beleuchtung genügt. Aufgrund der dort nur geringen zulässigen Lichtstärken ist die Lichtaustrittsfläche 16 der Ausbuchtung 23 viel kleiner als die übrige Lichtaustrittsfläche 17 der Vorsatzoptik 25 und bei einer aus mehreren Vorsatzoptiken zusammengesetzten Primäroptik insbesondere noch entsprechend kleiner als die Lichtaustrittsfläche der gesamten Primäroptik. Dies ergibt sich daraus, dass bevorzugt weniger als die Hälfte der Vorsatzoptiken einer mehrere Vorsatzoptiken aufweisenden Primäroptik mit einer solchen Ausbuchtung versehen sind.
Die 2 zeigt damit insgesamt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Projektions-Lichtmoduls, das genügend Licht in den Overheadbereich 12 lenken kann. Die Lichtquelle 21 strahlt Licht ab, das durch die Vorsatzoptik 25 gebündelt wird. Die Vorsatzoptik ist so ausgelegt, dass der Hauptanteil des Lichts durch die zur Ausbuchtungsseitenfläche 23 der Ausbuchtung 15 komplementären Teile 22, 24 der Seitenfläche der Vorsatzoptik 25 in den oberhalb der bevorzugt horizontal liegenden Blende 26 liegenden Bereich gelenkt wird, während ein geringerer Anteil an dem Licht durch die Ausbuchtung 15 in den unterhalb der Blende 26 liegenden Bereich umgelenkt wird.
Der Hauptanteil des Lichts wird in der 1 durch die Strahlengänge 31 und 32 repräsentiert, während der geringere Anteil an dem Licht der Lichtquelle 21 durch den Strahlengang 33 repräsentiert wird. Die Blendenkante 27 schattet in einer Zwischenbildebene einen Teil des Lichtes ab. Die Zwischenbildebene liegt in der Umgebung des Brennpunkts der Sekundärlinse 28. Die Sekundärlinse 28 bildet die Lichtverteilung in der Zwischenbildebene in die Umgebung ab. Die Strahlen, die über die Blende gelenkt werden, werden durch die Sekundärlinse in den Abblendlichtbereich 11 abgebildet. Die Blendenkante erzeugt die Helldunkelgrenze 13. Die Fläche 23 ist so ausgelegt, dass die Strahlen, die unter die Blende gelenkt werden, durch die Sekundärlinse in den Overheadbereich 12 abgebildet werden.
3 zeigt eine perspektivische Darstellung einiger Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls. Im Einzelnen zeigt die 3 eine Realisierung eines Lichtmoduls mit einer Komplexlichtquelle, die n = 11 Halbleiterlichtquellen und eine Primäroptik 29 aufweist, die aus n = 11 einzelnen Vorsatzoptiken zusammengesetzt ist. Dabei wird das Licht einer Lichtquelle jeweils in genau eine dieser Lichtquelle baulich zugeordnete Vorsatzoptik eingekoppelt. Die Lichtquellen liegen in der für die 3 gewählten Darstellung hinter der Zeichnungsebene und werden daher durch die Vorsatzoptiken der Primäroptik verdeckt. Die Anordnung von Lichtquelle und zugehöriger Vorsatzoptik entspricht der unter Bezug auf die 2 erläuterten Anordnung, wobei aber nur einzelne Vorsatzoptiken der 3 die in der Figur dargestellte Ausbuchtung aufweisen.
Von den elf einzelnen Vorsatzoptiken der 3 weisen zwei Vorsatzoptiken eine zusätzliche Fläche 61 auf, welche jeweils der Lichtaustrittsfläche 16 der im Zusammenhang mit der 2 erläuterten Ausbuchtung 23 entspricht und die dazu dient, Licht in den Overheadbereich zu lenken. Da die Ausbuchtungen jeweils als Erhebungen aus der übrigen Vorsatzoptik verwirklicht sind, stellen die Lichtaustrittsflächen 16, 61 zusätzliche Flächen dar, welche die ohne solche Ausbuchtungen 23 vorhandenen Lichtaustrittsflächen 17 der jeweils übrigen Vorsatzoptik vergrößern. An dieser zusätzlichen Lichtaustrittsfläche 61 tritt Licht aus, das unter die Blende gelenkt 26 wird und auf diese Weise den Overheadbereich 12 ausleuchtet, wie es im Einzelnen unter Bezug auf die 1 erläutert wurde.
Es versteht sich, dass n auch ungleich 11 sein kann und dass n insbesondere von der Größe der Lichtströme der Lichtquellen abhängt. Je größer der Lichtstrom einer einzelnen Lichtquelle ist, desto kleiner kann n sein.
3 zeigt auch, dass die Anordnung der n Lichtquellen und ihrer n Vorsatzoptiken auf einem Montageträger erfolgt, der Befestigungselemente, hier mit Ausnehmungen versehene Laschen, aufweist. Der Montageträger bildet zusammen mit den Lichtquellen und deren Vorsatzoptiken eine vormontierbare Baugruppe, die auch als Komplexlichtquelle bezeichnet werden kann. Diese Komplexlichtquelle ist beim Gegenstand der 3 und 4 eine Abblendlicht-Komplexlichtquelle. Mit den Befestigungselementen ist die Komplexlichtquelle an Rahmenstrukturen des Lichtmoduls und/oder einer Blendenbaugruppe und/oder einer Sekundäroptikbaugruppe befestigbar, so dass sich eine definierte Anordnung dieser Komponenten in Bezug aufeinander ergibt.
4 zeigt eine Ansicht einer Licht abstrahlenden Vorderseite einer Anordnung von Vorsatzoptiken des Ausführungsbeispiels aus der 3. 4 zeigt im Einzelnen die Vorsatzoptik 29 mit den Lichtaustrittsflächen 42, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 62 der 11 einzelnen Vorsatzoptiken. Die Lichtaustrittsflächen 42 und 62 von zwei Vorsatzoptiken sind so gestaltet, dass sie zusätzliche Flächen 41 und 61 aufweisen, die Lichtaustrittsflächen von Ausbuchtungen 23 sind und mit denen Licht unter die Blende 26 gelenkt wird.
Es versteht sich, dass auch mehr als zwei oder auch nur eine der Vorsatzoptiken eine Ausbuchtung 23 besitzen kann. Dies hängt auch von dem Raumwinkel ab, den eine einzelne Ausbuchtung aus dem Abblendlicht der Lichtquellen herausnimmt und in den Overheadbereich lenkt. Bevorzugt werden jedoch Ausgestaltungen mit zwei oder mehr Ausbuchtungen, von denen mindestens eine rechts und mindestens eine links von einer zentralen Vorsatzoptik angeordnet ist. Dabei wird unter einer zentralen Vorsatzoptik eine Vorsatzoptik verstanden, die bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls von einer Ebene geschnitten wird, die von der optischen Achse der Sekundäroptik und einer Vertikalen aufgespannt wird. Dies erleichtert eine homogene Ausleuchtung des Overheadbereichs, da dieser in der horizontalen Richtung breiter ist als in der vertikalen Richtung. Darüber hinaus verhindert die dezentrale Anordnung von zwei Ausbuchtungen, dass das Overheadlichtbündel aus dem Teil des Lichtbündels der Lichtquelle herausgenommen wird, mit dem das Zentrum der Lichtverteilung beleuchtet wird. Dies ist vorteilhaft, weil in der Mitte ein Lichtstärkemaximum der Abblendlichtverteilung erwünscht ist.
Bevorzugt ist, dass mindestens eine Vorsatzoptik, eine Ausbuchtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes so umzulenken, dass es auf einer zweiten Seite der Blende an der Blende vorbei gelangt und von der Sekundäroptik in einem zweiten Strahlengang in einen auf einer zweiten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt wird, wobei diese Ausbuchtung links oder rechts von einer Ebene liegt, die von der optischen Achse der Sekundäroptik und einer Vertikalen aufgespannt wird.
Die zusätzlichen Flächen 41 und 61 entsprechen der im Zusammenhang mit der 2 erläuterten Lichtaustrittsfläche 16. In der Vorderansicht ist, wie auch aus der 2, klar zu erkennen, dass diese zusätzlichen Teilflächen der jeweiligen Lichtaustrittsflächen der Vorsatzoptiken unterhalb der Blende 26 liegen, während die übrigen Lichtaustrittsflächen 51–59 oberhalb der Blende 26 liegen. Aufgrund der Größenverhältnisse der Flächen 41, 61 zu den übrigen Lichtaustrittsflächen ergibt sich auch, dass der weit überwiegende Anteil des Lichts in den Bereich oberhalb der Blende gelenkt wird. Dabei kann der jeweilige Lichtanteil in erster Näherung als zur jeweiligen Lichtaustrittsfläche proportional angenommen werden.
5 zeigt eine Ansicht einer zur Einkopplung von Licht eingerichteten Rückseite der Anordnung von Vorsatzoptiken des Ausführungsbeispiels aus der 3. Die Rückseite ist in diesem Fall auch die Seite, über die Licht in die Vorsatzoptiken eingekoppelt wird. Von dieser Seite aus strahlen die n = 11 LEDs in die n = 11 einzelnen Vorsatzoptiken. Sichtbar sind die zentralen Teile 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 45, 64 der Lichteintrittsflächen des direkt abbildenden Teils der einzelnen Vorsatzoptiken, die Seitenflächen 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 43, 63 des nicht direkt abbildenden Teils der Vorsatzoptiken, an denen interne Totalreflexionen erfolgen, und außerdem reflektierende Flächen 45, 65, die Licht kontrolliert unter die Blende lenken und damit der intern total reflektierenden Grenzfläche der Ausbuchtung 23 aus der 2 entsprechen.
Der direkt abbildende Teil entspricht dabei dem optisch als Linse wirkenden Teil der Vorsatzoptik. Der indirekt abbildende Teil entspricht dem Teil der Vorsatzoptik, an dessen Grenzfläche zusätzlich interne Totalreflexionen erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist die beschriebene Lösung für Lichtmodule, mit denen sowohl eine Abblendlichtverteilung als auch eine Fernlichtverteilung erzeugt werden soll.
6 zeigt eine Seitenansicht eines solchen Lichtmoduls 40 als weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls. 6 zeigt insbesondere Strahlengänge 31, 32.1, 32.2 des Abblendlichtanteils, einen Strahlengang 33 des Overheadlichtanteils und Strahlengänge 101, 102, 103 eines zusätzlichen, zur Erzeugung einer Fernlicht-Lichtverteilung dienenden Anteils. Dabei wird der Fernlichtanteil von im Vergleich mit dem Gegenstand der 2 zusätzlichen Lichtquellen 91 und Vorsatzoptiken 92 erzeugt. Die Lichtquellen 91 sind bevorzugt ebenfalls Halbleiterlichtquellen, insbesondere Leuchtdioden.
Die Vorsatzoptiken 92 sind bevorzugt ebenfalls transparente Festkörper mit einem zentralen, als Linse wirkenden Teil und Seitenflächen, an denen bündelnde interne Totalreflexionen stattfinden. Auch die Lichteintrittsfläche ist bevorzugt genauso in einen zentralen Teil und periphere Teile eingeteilt, wie es beim Gegenstand der 2 erläutert wurde. Im Unterschied zum Gegenstand der 2 weisen die an der Erzeugung eines oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze der zweiten Lichtverteilung liegenden Fernlichtanteils beteiligten Vorsatzoptiken 92 aber keine Ausbuchtungen auf, die Licht an einer anderen Seite der Blende 26 vorbei lenken, als dies durch den Rest der jeweiligen Vorsatzoptik erfolgt.
Die Vorsatzoptik 92 lenkt sämtliches von ihrer baulich zugeordneten Lichtquelle 91 eingekoppeltes Licht an der zweiten Seite 20 der Blende 26 vorbei. Dies wird durch die Strahlengänge 101, 102 und 103 verdeutlicht. In der 6 ist die zweite Seite die untere Seite der Blende, was auch der Anordnung bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Lichtmoduls entspricht. Wie aus den Richtungen dieser Strahlengänge nach deren Umlenkung durch die Sekundäroptik 28 geschlossen werden kann, beleuchtet dieses Licht oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze in der 1 liegende Bereiche. Dabei ist die Intensität des in diesen Strahlengängen propagierenden Lichtes wesentlich größer als die Intensität des im Strahlengang 33 propagierenden Overheadlichtes, so dass die aus dem Overheadlicht resultierende Helligkeit von der Helligkeit, die von den Lichtquellen 91 erzeugt wird, völlig überstrahlt wird.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht einiger Komponenten eines zur Erzeugung eines Abblendlichtanteils, eines Overheadlichtanteils und eines Fernlichtanteils eingerichteten Lichtmoduls.
Das Lichtmodul gemäß 7 basiert auf dem Lichtmodul der 3 und weist wie dieses eine Abblendlicht-Komplexlichtquelle, eine Blende und eine Sekundäroptik in Form einer Projektionslinse auf. Insofern gelten die Erläuterungen zur 3 auch für den Gegenstand der 7. Darüber hinaus weist der Gegenstand der 7 noch eine zusätzliche Baugruppe auf, die als Komplexlichtquelle 110 für eine zusätzliche Lichtverteilung dient. Die zusätzliche Lichtverteilung liegt über dem Horizont und ergänzt damit die im Wesentlichen unterhalb des Horizonts liegende Abblendlichtverteilung zu einer Fernlichtverteilung. Die Komplexlichtquelle 110 weist hier m = 5 Lichtquellen und m = 5 diesen Lichtquellen jeweils ein-eindeutig zugeordnete Vorsatzoptiken auf, von denen jede demnach Licht genau einer der Lichtquellen einkoppelt.
Es versteht sich auch hier, dass die Zahl der Paare aus Lichtquellen und Vorsatzoptiken zum Beispiel von der Lichtstromstärke der Lichtquellen abhängt und daher auch kleiner oder größer als 5 sein kann. Die Komplexlichtquelle 110 weist, wie auch die Komplexlichtquelle gemäß 3, Befestigungsstrukturen auf. Diese sind wie auch die Befestigungsstrukturen des Gegenstands der 3 bevorzugt so geformt, dass sich die beiden Komplexlichtquellen zu einer zusammenhängenden und in sich starren Baugruppe verbinden lassen, so dass eine Justage der Abstrahlrichtungen und eine Einstellung im Scheinwerfer immer gemeinsam erfolgen kann. Mit den Befestigungselementen ist die Komplexlichtquelle an Rahmenstrukturen des Lichtmoduls und/oder eine Blendenbaugruppe und/oder einer Sekundäroptikbaugruppe befestigbar, so dass sich eine definierte Anordnung dieser Komponenten in Bezug aufeinander ergibt.
Der modulare Aufbau ermöglicht ferner eine kostengünstige Fertigung, weil zum Beispiel für Lichtmodule, die nur eine Abblendlichtverteilung (und eine Overheadlichtverteilung, nicht aber eine Fernlichtverteilung) erzeugen müssen und für Lichtmodule die zusätzlich noch eine Fernlichtverteilung erzeugen sollen, gleiche Baugruppen in Form der Abblendlicht-Komplexlichtquelle, der Blendenbaugruppe und der Sekundäroptik verwendet werden können.
8 zeigt eine Ansicht einer Licht abstrahlenden Vorderseite einer Anordnung von Primäroptiken des Ausführungsbeispiels aus der 7. Wie bereits weiter oben unter Bezug auf den Stand der Technik ausgeführt wurde, ist es für ein Lichtmodul, das zusätzlich zu einer Abblendlichtverteilung auch eine Fernlichtverteilung erzeugen soll, nachteilig, wenn eine Erzeugung des Overheadlichtes durch eine zusätzliche Blende zwischen Blende und Sekundärlinse erfolgt. Der Nachteil folgt daraus, dass eine solche zusätzliche Blende den Lichtweg für das Fernlicht zumindest teilweise blockieren würde.
Das in den 6 bis 8 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls zeichnet sich dagegen dadurch aus, dass an den Stellen, wo die Abblendlicht-Vorsatzoptik 29 mit Hilfe der Flächen 41 und 61, also mit Hilfe der Lichtaustrittsflächen von Ausbuchtungen der Vorsatzoptiken, Licht unter die Blende 26 lenkt, der untere Rand der Abblendlicht-Vorsatzoptik und der obere Rand der Fernlicht-Vorsatzoptik einen ausreichenden Abstand 130 voneinander haben, wie er in der 8 dargestellt ist. Bei der dort dargestellten Ausgestaltung wurde diese Bedingung dadurch erfüllt, dass die Vorsatzoptiken 122, 123 der Fernlichtbaugruppe, die unterhalb der zusätzliche Ausbuchtungen 23 aufweisenden Vorsatzoptiken der Abblendlichtbaugruppe angeordnet sind, kleiner als eine zentrale Vorsatzoptik der Fernlichtbaugruppe ist, die zwischen den Vorsatzoptiken 122, 123 der Fernlichtbaugruppe liegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008036192 [0002]
DE 102011004569 A1 [0004]
EP 1980787 [0006, 0008]
EP 1464890 [0006]
DE 102009020593 [0007]
US 6736533 [0008, 0010]
EP 624753 [0008, 0010]
US 2009/0303741 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ECE R112 [0044]
ECE R123 [0044]
SAE FMVSS108 [0044]

Claims

Lichtmodul (14) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit mindestens einer ersten Lichtquelle (21), einer Primäroptik (25), einer Blende (26) und einer Sekundäroptik (28), wobei die Primäroptik dazu eingerichtet ist, von der Lichtquelle ausgehendes Licht in eine zwischen der Primäroptik und der Sekundäroptik liegende Zwischenlichtverteilung zu überführen, wobei die Blende einen zusammenhängenden Außenrand und eine Blendenfläche aufweist, welche in die Zwischenlichtverteilung hineinragt und welche durch eine Blendenkante (27) begrenzt wird, und wobei die Blende in Bezug auf die Sekundäroptik so angeordnet ist, dass die Blendenkante von der Sekundäroptik als Hell-Dunkel-Grenze (13) in einer zweiten Lichtverteilung abgebildet wird, die von der Sekundäroptik in einem Vorfeld des Lichtmoduls als Bild der Zwischenlichtverteilung erzeugt wird, und wobei die Primäroptik in Bezug auf die Sekundäroptik so angeordnet ist, dass die Sekundäroptik Licht der Zwischenlichtverteilung, das auf einer ersten Seite (19) der Blende an der Blende vorbeigelangt, in einem ersten (31, 32) Strahlengang in einen auf einer ersten Seite der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich (11) verteilt, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptik dazu eingerichtet ist, einen Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes so umzulenken, dass es auf einer zweiten Seite 20 der Blende außen an der Blende vorbei gelangt und von der Sekundäroptik in einem zweiten Strahlengang (33) in einen auf einer zweiten Seite (20) der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt wird.
Lichtmodul (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (21) eine auf einem Montageträger oder einer Leiterplatte montierte Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode ist.
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Seite der Blende (26) oder beide Seiten der Blende als spiegelnde Fläche verwirklicht sind.
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptik eine mehrere Teilflächen (18, 19) aufweisende Lichteintrittsfläche, eine Lichtaustrittsfläche (17) und eine Licht umlenkende Seitenfläche (24, 22) aufweist.
Lichtmodul (14) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsfläche (17) einen zentralen Teil und an den zentralen Teil angrenzende periphere Teile aufweist und dass die Lichtquelle (21) und die verschiedenen Teile (18, 19) der Lichteintrittsfläche relativ zueinander so angeordnet sind, dass das Licht beim Durchlaufen der Vorsatzoptik (25) verschiedene Richtungsänderungen erfährt, die durch Brechung und Reflexion verursacht werden.
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Licht, dessen Weg auf der ersten Seite der Blende verläuft, eine Brechung beim Lichteintritt erfährt, der über einen peripheren Teil (18) der Lichteintrittsfläche erfolgt, eine interne Totalreflexion an einer Seitenfläche (24) erfährt und eine Brechung beim Lichtaustritt über die Lichtaustrittsfläche (17) erfährt.
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptik dazu eingerichtet ist, Licht, welches über den zentralen Teil (19) der Lichteintrittsfläche in die Vorsatzoptik (25) eintritt, ohne Reflexion an einer Seitenwand direkt zur Lichtaustrittsfläche (17) gelangen zu lassen.
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptik eine Ausbuchtung (15) in ihrer Seitenfläche aufweist, wobei die Ausbuchtung (15) in einem Teil der Seitenfläche der Vorsatzoptik liegt, welcher der gleichen Seite zugewandt ist wie die zweite Seite der Blende (26).
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung (15) einstückig mit der übrigen Primäroptik ist und als Erhebung aus der Seitenfläche der übrigen Primäroptik hervorragt und durch eine Ausbuchtungsseitenfläche (23) und eine Ausbuchtungs-Lichtaustrittsfläche (16) begrenzt wird.
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung (15) in einem Teil der Seitenfläche der Vorsatzoptik liegt, der sich näher an der Lichtaustrittsfläche (17) der Primäroptik befindet als an der Lichteintrittsfläche.
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung (15) eine Lichtaustrittsfläche (16) aufweist, die an die übrige Lichtaustrittsfläche (17) der Ausbuchtung (25) angrenzt, wobei der Übergang von der Lichtaustrittsfläche (16) zur übrigen Lichtaustrittsfläche (17) ohne Knick erfolgt.
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungsseitenfläche und die Ausbuchtungs-Lichtaustrittsfläche in Bezug auf ihre Ausrichtung zu dem auf die Ausbuchtungsseitenfläche einfallenden Licht der Lichtquelle so angeordnet ist, dass sie wenigstens einen Teil dieses Lichtes auf der zweiten Seite der Blende an der Blende entlang auf die Sekundäroptik richtet.
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung und insbesondere ihre Lichtaustrittsfläche (23) so gestaltet ist, dass der Overheadbereich (12) der Lichtverteilung durch das aus der Lichtaustrittsfläche (23) austretende Licht beleuchtet wird.
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungen jeweils als Erhebungen aus der übrigen Vorsatzoptik verwirklicht sind.
Lichtmodul (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorsatzoptik eine Ausbuchtung (15) aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes so umzulenken, dass es auf einer zweiten Seite (20) der Blende an der Blende vorbei gelangt und von der Sekundäroptik in einem zweiten Strahlengang (33) in einen auf einer zweiten Seite (20) der Hell-Dunkel-Grenze in der zweiten Lichtverteilung liegenden Bereich verteilt wird, wobei diese Ausbuchtung (15) links oder rechts von einer Ebene liegt, die von der optischen Achse der Sekundäroptik und einer Vertikalen aufgespannt wird.