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Es wird eine Scheinwerfervorrichtung angegeben. Insbesondere handelt es sich bei der Scheinwerfervorrichtung um eine sogenannte AFS-(Adaptive Front Lighting System)Scheinwerfervorrichtung. Hierbei kann ein von der Scheinwerfervorrichtung erzeugter Scheinwerferkegel beziehungsweise ein erzeugtes Leuchtfeld situationsangepasst, zum Beispiel abhängig vom Gegenverkehr, von einem vorausfahrenden Fahrzeug, von den Wetterverhältnissen, den Straßenverhältnissen oder den Beleuchtungsverhältnissen, so variiert werden, dass die Fahrbahn optimal ausgeleuchtet wird.
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Im Allgemeinen sind für Scheinwerferanwendungen Lichtquellen gewünscht, die im Betrieb ein Leuchtfeld erzeugen, das sich durch eine scharfe Shutterkante mit hohem Kontrast auszeichnet. Es sind Scheinwerfervorrichtungen bekannt, die klassische Lichtquellen wie beispielsweise Entladungslampen mit einer Blende verwenden, wobei Teile des Scheinwerferkegels zur Erzielung einer gewünschten Lichtverteilung ausgeblendet werden. Für die richtige Blendeneinstellung werden zum Beispiel mechanische Schrittmotoren eingesetzt. Weiterhin sind als Lichtquellen statische Leuchtdioden bekannt, die zur Erzielung einer gewünschten Lichtverteilung bereichsweise ein- und ausgeschaltet oder gedimmt werden. Insgesamt sind die bekannten Lösungen technisch aufwändig.
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Eine zu lösende Aufgabe besteht vorliegend darin, eine Scheinwerfervorrichtung anzugeben, bei der eine gewünschte Lichtverteilung auf möglichst einfache Weise erzeugt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Scheinwerfervorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Scheinwerfervorrichtung erzeugt diese im Betrieb quer zur Fahrtrichtung eines Fahrzeugs ein Leuchtfeld, das durch eine horizontale Achse und eine vertikale Achse bestimmt ist. Insbesondere wird das Leuchtfeld aus der Perspektive des Fahrzeugs durch die vertikale Achse in eine linke Seite und eine rechte Seite geteilt. Weiterhin wird das Leuchtfeld aus der Perspektive des Fahrzeugs durch die horizontale Achse vorzugsweise in eine obere und eine untere Seite geteilt. Zum Beispiel weist die Lichtverteilung des Abblendlichts eine Shutterkante beziehungsweise Hell-Dunkel-Grenze auf, welche sich aus einem geraden horizontalen Teil auf der linken Seite und einem rechts ansteigenden Teil zusammensetzt, der von einem an der vertikalen Achse angeordneten Knick ausgeht. Unter dem Leuchtfeld wird vorliegend der hell ausgeleuchtete Bereich verstanden, der sich unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze befindet.
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Das Leuchtfeld kann zur Erzielung einer gewünschten Scheinwerferfunktion in vorgegebener Weise verändert werden. Die Scheinwerfervorrichtung kann verschiedene Scheinwerferfunktionen wie Abblendlicht, Fernlicht, Autobahnlicht oder Kurvenlicht aufweisen, die sich durch eine gezielte Veränderung des Leuchtfeldes erreichen lassen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Scheinwerfervorrichtung eine Laserlichtquelle. Vorzugsweise emittiert die Laserlichtquelle im Betrieb Laserstrahlung, die in einer ersten Richtung (sogenannte „fast axis“) eine größere Divergenz aufweist als in einer zweiten, zur ersten Richtung quer, insbesondere senkrecht, verlaufenden Richtung (sogenannte „slow axis“). Damit weist die Laserstrahlung einen Strahlquerschnitt auf, dessen geometrische Form von der runden Form abweicht. Insbesondere weist der Strahlquerschnitt eine elliptische oder annähernd elliptische Form auf. Mittels der Laserstrahlung kann mindestens ein Lichtsegment erzeugt werden, dessen Form durch die geometrische Form des Strahlquerschnitts bestimmt ist. Unter dem Lichtsegment ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein durch Laserstrahlung oder wellenlängenkonvertierte Strahlung oder Mischlicht ausgeleuchtetes Feld zu verstehen. Die Form des Lichtsegments kann entsprechend der geometrischen Form des Strahlquerschnitts von der runden Form abweichen. Insbesondere weist das Lichtsegment in der ersten Richtung eine kürzere Ausdehnung und in der quer, insbesondere senkrecht, zur ersten verlaufenden zweiten Richtung eine längere Ausdehnung auf. Vorzugsweise weist auch das Lichtsegment eine elliptische oder annähernd elliptische Form auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Laserlichtquelle ein einziges Licht emittierendes Element auf, das Laserstrahlung mit einem von der runden Form abweichenden Strahlquerschnitt emittiert, wobei ein Lichtsegment mit entsprechender Form erzeugt wird. Es ist ferner möglich, dass die Laserlichtquelle mehrere Licht emittierende Elemente aufweist, die jeweils Laserstrahlung mit einem von der runden Form abweichenden Strahlquerschnitt emittieren, so dass mehrere Lichtsegmente mit entsprechender Form erzeugt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Laserlichtquelle mindestens eine Laserdiode auf. Die Laserlichtquelle kann mehrere Laserdioden aufweisen, die insbesondere zeilenförmig, das heißt in einer Reihe etwa entlang der zweiten Richtung, angeordnet sind. Weiterhin kann die Laserlichtquelle einen Laserbarren aufweisen. Insbesondere handelt es sich bei der mindestens einen Laserdiode oder dem Laserbarren um einen Breitstreifenlaser. Der Laserbarren kann mehrere Breitstreifenlaserelemente aufweisen, die parallel angeordnet sind.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die in der Laserlichtquelle enthaltene Laserdiode oder der Laserbarren eine vertikale Abmessung auf, die kleiner ist als eine horizontale Abmessung der Laserdiode oder des Laserbarrens. Dabei beträgt das Verhältnis von vertikaler Abmessung zu horizontaler Abmessung insbesondere zwischen 1:10 und 1:500. Beispielsweise kann die vertikale Abmessung, das heißt insbesondere die Höhe, der Laserdiode oder des Laserbarrens kleiner als 1 µm sein. Weiterhin kann die horizontale Abmessung, das heißt insbesondere die Breite, der Laserdiode oder des Laserbarrens zwischen 25 µm und 200 µm betragen. Vorzugsweise wird die vertikale Abmessung entlang der ersten Richtung und die horizontale Abmessung entlang der zweiten Richtung bestimmt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform entspricht das Verhältnis der kürzeren Ausdehnung zur längeren Ausdehnung des Lichtsegments dem Verhältnis von vertikaler Abmessung zu horizontaler Abmessung der Laserdiode oder des Laserbarrens. Dies bedeutet insbesondere, dass das Verhältnis der kürzeren Ausdehnung zur längeren Ausdehnung des Lichtsegments zwischen 1:10 und 1:500 betragen kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Scheinwerfervorrichtung ein Konversionselement zur zumindest teilweisen Wellenlängenkonversion der Laserstrahlung. Die Laserlichtquelle erzeugt im Betrieb vorzugsweise Licht in einem ersten Wellenlängenbereich. Das Konversionselement kann das Licht des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandeln. Insbesondere wird durch das Konversionselement zumindest ein Teil der Laserstrahlung in Strahlung mit größerer Wellenlänge umgewandelt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Scheinwerfervorrichtung eine Ablenkeinrichtung, welche die Laserstrahlung im Betrieb in der ersten und/oder zweiten Richtung ablenkt. Dies bedeutet insbesondere, dass die abgelenkte Laserstrahlung relativ zur Hauptabstrahlrichtung, in welche ein Großteil der Strahlung von der Laserlichtquelle emittiert wird, von der Ablenkeinrichtung nach oben oder unten und/oder nach links oder rechts abgelenkt werden kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das mindestens eine Lichtsegment durch die Ablenkung der Laserstrahlung mehrfach auf das Konversionselement abgebildet. Vorzugsweise sind die abgebildeten Lichtsegmente in Reihen entlang der ersten und/oder zweiten Richtung angeordnet, wobei eine Reihe entlang der ersten Richtung auch als Spalte und eine Reihe entlang der zweiten Richtung auch als Zeile bezeichnet werden kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Leuchtfeld aus den abgebildeten Lichtsegmenten erzeugt. Die Größe des Leuchtfelds wird dabei insbesondere durch die Anzahl der abgebildeten Lichtsegmente bestimmt. Weiterhin kann die Form des Leuchtfelds durch eine geeignete Anordnung der Lichtsegmente bestimmt werden.
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Gemäß zumindest eine Ausführungsform wird eine vertikale Auflösung des Leuchtfelds durch die kürzere Ausdehnung des Lichtsegments und eine horizontale Auflösung des Leuchtfelds durch die längere Ausdehnung des Lichtsegments bestimmt. Dabei ist insbesondere die vertikale Auflösung größer als die horizontale Auflösung. Vorteilhafterweise kann eine derartige Scheinwerfervorrichtung, die entlang der vertikalen Achse eine bessere Auflösung erzielt als entlang der horizontalen Achse, die in Deutschland und Europa derzeit geltenden technischen Vorschriften, die in vertikaler Richtung eine geringere Toleranz verlangen als in horizontaler Richtung, einwandfrei erfüllen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das von der Scheinwerfervorrichtung erzeugte Leuchtfeld mit Mischlicht ausgeleuchtet, das sich insbesondere aus Strahlung aus dem ersten Wellenlängenbereich, die von der Laserlichtquelle erzeugt wird, und Strahlung aus dem zweiten Wellenlängenbereich, die von dem Konversionselement erzeugt wird, zusammensetzt. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Wellenlängenbereich um den Spektralbereich für blaues Licht. Bei dem Licht des zweiten Wellenlängenbereichs handelt es sich beispielsweise um gelbes Licht. Auf diese Weise kann das Leuchtfeld mit weißem Mischlicht ausgeleuchtet werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Scheinwerfervorrichtung wird die von der Laserlichtquelle kommende Laserstrahlung an der Ablenkeinrichtung reflektiert. Dies hat den Vorteil, dass das erzeugte Leuchtfeld nicht in der Hauptabstrahlrichtung der Laserlichtquelle angeordnet ist und damit die Laserstrahlung nicht direkt in das Auge eines Betrachters gelangen und zu Schädigungen führen kann. Alternativ kann jedoch die von der Laserlichtquelle kommende Laserstrahlung an der Ablenkeinrichtung transmittiert werden. In diesem Fall sind die Laserlichtquelle, die Ablenkeinrichtung und das Konversionselement vorzugsweise entlang der Hauptabstrahlrichtung angeordnet und können auf einfache Weise zueinander justiert werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Scheinwerfervorrichtung ist das Konversionselement entfernt von der Ablenkeinrichtung und insbesondere auch entfernt von der Laserlichtquelle angeordnet. Dadurch kann das Konversionselement besser gekühlt werden. Das Konversionselement weist vorzugsweise eine der Ablenkeinrichtung zugewandte erste Oberfläche auf, auf welche die Laserlichtquelle abgebildet wird. Die wellenlängenkonvertierte Strahlung wird insbesondere zu einem Großteil auf einer der Ablenkeinrichtung abgewandten zweiten Oberfläche des Konversionselements abgestrahlt.
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Das Konversionselement enthält ein Konversionsmaterial, für das beispielsweise zumindest eines der folgenden Materialien in Betracht kommt:
Mit Metallen der seltenen Erden dotierte Granate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Oxynitride, mit Metallen der seltenen Erden dotierte Aluminiumoxynitride.
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Vorzugsweise ist das Konversionsmaterial aus dotierten Granaten wie Ce- oder Tb-aktivierte Granate wie YAG:Ce, TAG:Ce, TbYAG:Ce gebildet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Scheinwerfervorrichtung eine optische Einrichtung auf. Insbesondere ist die optische Einrichtung der Laserlichtquelle in ihrer Hauptabstrahlrichtung nachgeordnet. Vorzugsweise ist die optische Einrichtung zwischen der Laserlichtquelle und der Ablenkeinrichtung angeordnet. Beispielsweise kann die optische Einrichtung eine oder mehrere Linsen umfassen. Insbesondere ist jeder Laserdiode oder jedem Laserbarrenelement eine Linse zugeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Laserlichtquelle mittels der optischen Einrichtung verhältnistreu auf die Ablenkeinrichtung abgebildet werden. Dies bedeutet insbesondere, dass das Verhältnis der kürzeren Ausdehnung zur längeren Ausdehnung des Lichtsegments bei der Abbildung erhalten bleibt.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung kann die Laserlichtquelle mittels der Ablenkeinrichtung verhältnistreu auf das Konversionselement abgelenkt werden. Dies bedeutet insbesondere, dass das Verhältnis der kürzeren Ausdehnung zur längeren Ausdehnung des Lichtsegments bei der Ablenkung erhalten bleibt. Dabei kehrt sich mit Vorteil das Abbildungsverhältnis nicht um, so dass das Lichtsegment insbesondere in der ersten beziehungsweise vertikalen Richtung die kürzere und in der zweiten beziehungsweise horizontalen Richtung die längere Ausdehnung aufweist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Ablenkeinrichtung eine Spiegelanordnung mit mindestens einer verstellbaren Spiegelebene. Die Spiegelebene ist vorzugsweise um mindestens eine Achse drehbar. Insbesondere ist die Spiegelebene um zwei Achsen, die senkrecht zueinander verlaufen, drehbar. Weiterhin kann die Ablenkeinrichtung eine Steuervorrichtung aufweisen, die dafür vorgesehen ist, die Spiegelanordnung derart anzusteuern, dass diese beziehungsweise die Spiegelebene eine gewünschte räumliche Position und Ausrichtung relativ zur auftreffenden Laserstrahlung annimmt. Insbesondere kann die Steuervorrichtung dazu eingerichtet sein, die von der Laserlichtquelle emittierte Laserstrahlung mittels der Spiegelanordnung in der ersten und/oder zweiten Richtung abzulenken. Beispielsweise kann die Ablenkeinrichtung ein Mikrospiegelarray oder eine Spiegelfacettentrommel umfassen.
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Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen:
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1 ein Schaubild darstellend eine Lichtverteilungskurve gemäß UN/ECE-Regelungsnummer 112/123 der technischen Vorschriften für Kraftfahrzeuge,
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2 ein Schaubild darstellend die Aktivierungszeit des Abblendlichts für verschiedene Scheinwerfervorrichtungen (vergleiche Analysis of Safety Aspects for LED Matrix High Beam Functions, A. Austerschulte, ISAL 2013, p330 ff),
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3 eine schematische perspektivische Darstellung einer Laserlichtquelle gemäß einem Ausführungsbeispiel und Funktionsprinzip,
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4 eine schematische perspektivische Darstellung einer Scheinwerfervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
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5 eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips einer Scheinwerfervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
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6 eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips einer Scheinwerfervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In 1 ist eine Hell-Dunkel-Grenze C dargestellt, wie sie gemäß der UN/ECE-Regelungsnummer 112 der technischen Vorschriften für Kraftfahrzeuge bei der Lichtverteilung des Abblendlichtscheinwerfers vorhanden sein muss. Das von dem Scheinwerfer erzeugte Leuchtfeld 2 ist unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze C angeordnet.
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Die Hell-Dunkel-Grenze C setzt sich aus einem geraden horizontalen Teil auf der linken Seite und einem vom Knick N ausgehenden rechts ansteigenden Teil zusammen. Dabei erfolgt die vertikale Einstellung der Hell-Dunkel-Grenze C derart, dass der horizontale Teil der Hell-Dunkel-Grenze C ausgehend von einem Punkt unter der Linie B so angehoben wird, dass er sich in seiner Soll-Lage S = 1 % D unter der horizontalen Linie H-H befindet. Bei der horizontalen Einstellung wird der ansteigende Teil der Hell-Dunkel-Grenze C so verschoben, dass über der Linie O = 0.2° D der ansteigende Teil nach links nicht über die Linie A hinausgeht und auf der Linie O oder darunter der ansteigende Teil die Linie A schneidet und der Knick N sich im Wesentlichen auf der vertikalen Linie V-V befindet. Eine Verstellung der Achse des Lichtbündels darf ausgehend von der Linie B nach oben oder nach unten nicht mehr als 0.25° betragen. Daraus ergibt sich für die vertikale Zielgenauigkeit der Toleranzbereich T1. Ausgehend von der Linie A darf eine Verstellung der Achse des Lichtbündels horizontal nicht mehr als 0.5° nach links oder 0.75° nach rechts betragen. Daraus ergibt sich für die horizontale Zielgenauigkeit der Toleranzbereich T2. Die vertikale Toleranz ist also kleiner als die horizontale Toleranz.
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Um die Vorgaben der vertikalen Zielgenauigkeit zu erfüllen, sollte die kürzere, vertikale Ausdehnung des abgebildeten Lichtsegments höchstens 0.1° betragen.
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Das in 2 dargestellte Schaubild ist einem Konferenzbeitrag entnommen (vergleiche Analysis of Safety Aspects for LED Matrix High Beam Functions, A. Austerschulte, ISAL 2013, p330 ff). Es zeigt die lokale Aktivierung im Scheinwerferkegel zwischen –12° und +12° von verschiedenen Scheinwerfervorrichtungen. Die Kurve I zeigt die relative Aktivierung des Abblendlichts eines Scheinwerfers mit automatischem Umschalten von Fernlicht auf Abblendlicht. Weiterhin zeigen die Kurven II bis V die lokale Aktivierung von Scheinwerfern, die Pixellicht beziehungsweise segmentiertes Licht verwenden. Dabei werden die Lichtsegmente, aus denen sich der Scheinwerferkegel zusammensetzt, ausgehend von der Kurve II bis zur Kurve V immer kleiner. Zum Beispiel können die Lichtsegmente eine horizontale Ausdehnung von 2° (Kurve III), 1° (Kurve IV) und 0.5° (Kurve V) aufweisen. Obwohl die horizontale Ausdehnung der Lichtsegmente von Kurve III bis Kurve V abnimmt und damit die horizontale Auflösung zunimmt, ist keine merkliche Änderung der relativen Aktivierung erkennbar. Dies bedeutet insbesondere, dass trotz besserer horizontaler Auflösung keine relative Zunahme in der Aktivierung des Fernlichts stattfindet.
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Damit kann bereits ab einer horizontalen Auflösung von 1° eine ausreichend gute relative Aktivierung erzielt werden.
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In 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Laserlichtquelle 10 dargestellt, die für eine vorliegend beschriebene Scheinwerfervorrichtung verwendet werden kann. Insbesondere handelt es sich bei der Laserlichtquelle 10 um einen Breitenstreifenlaser. Die Laserlichtquelle 10 weist eine vertikale Abmessung W und eine horizontale Abmessung L auf, wobei die vertikale Abmessung W insbesondere kleiner ist als die horizontale Abmessung L. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von vertikaler Abmessung W zu horizontaler Abmessung L zwischen 1:10 und 1:500. Beispielsweise kann die vertikale Abmessung W, das heißt insbesondere die Höhe, der Laserlichtquelle 10 kleiner als 1 µm sein. Weiterhin kann die horizontale Abmessung L, das heißt insbesondere die Breite, der Laserlichtquelle 10 zwischen 25 µm und 200 µm betragen.
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Im Betrieb erzeugt die Laserlichtquelle 10 Laserstrahlung 11, die an einer Hauptfläche 10A aus der Laserlichtquelle 10 austritt und zu einem Großteil in eine Hauptabstrahlrichtung M ausgesandt wird. In einer senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung M verlaufenden ersten Richtung R1 (sogenannte „fast axis“) weist die Laserstrahlung 11 eine größere Divergenz auf als in einer zweiten, zur ersten Richtung quer, insbesondere senkrecht, verlaufenden Richtung R2 (sogenannte „slow axis“). Die unterschiedliche Divergenz der Laserstrahlung 11 führt insbesondere zu einem elliptischen Strahlprofil mit gaußschen Intensitätsprofilen entlang der ersten und zweiten Richtung R1, R2. Beispielsweise kann ein Öffnungswinkel der Laserstrahlung 11 in der ersten Richtung R1 zwischen 15º und 30º und in der zweiten Richtung R2 zwischen 4º und 12º betragen. Dabei entspricht der Öffnungswinkel der Halbwertsbreite des jeweiligen gaußschen Intensitätsprofils.
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Vorzugsweise wird die vertikale Abmessung W der Laserlichtquelle 10 parallel zur ersten Richtung R1 bestimmt, während die horizontale Abmessung L der Laserlichtquelle 10 parallel zur zweiten Richtung R2 bestimmt wird.
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Weiterhin zeigt 3, dass der Laserlichtquelle 10 in Hauptabstrahlrichtung M eine optische Einrichtung 12 nachgeordnet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die optische Einrichtung 12 eine Linse, welche die Laserlichtquelle 10 auf eine Ablenkeinrichtung (nicht dargestellt) abbildet. Insbesondere wird die Ablenkeinrichtung in einer Brennebene E der optischen Einrichtung 12 angeordnet. Weiterhin umfasst die optische Einrichtung 12 mit Vorteil ein optisches Element (nicht dargestellt) zur Drehung des Strahlprofils der Laserstrahlung 11 um insbesondere 90°, so dass ein in der Brennebene E erzeugtes Lichtsegment 13 in der ersten Richtung R1 eine kürzere Ausdehnung F und in der zweiten Richtung R2 eine längere Ausdehnung G aufweist.
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In 4 ist eine Scheinwerfervorrichtung 1 beziehungsweise sind Teile einer Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Scheinwerfervorrichtung 1 umfasst eine Laserlichtquelle 10, eine optische Einrichtung 12, eine Ablenkeinrichtung 14 und ein Konversionselement 15.
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Bei der dargestellten Laserlichtquelle 10 handelt es sich um einen Laserbarren, der mehrere Breitstreifenlaserelemente 10B umfasst, die parallel angeordnet sind. Im Betrieb emittieren die Breitstreifenlaserelemente 10B jeweils Laserstrahlung 11 mit einem insbesondere elliptischen oder annähernd elliptischen Strahlquerschnitt.
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Die optische Einrichtung 12 ist der Laserlichtquelle 10 in Hauptabstrahlrichtung M nachgeordnet. Weiterhin ist die optische Einrichtung 12 zwischen der Laserlichtquelle 10 und der Ablenkeinrichtung 14 angeordnet. Insbesondere weist die optische Einrichtung 12 mehrere Linsen auf, wobei jeweils eine Linse einem Breitstreifenlaserelement 10B zugeordnet ist. Mittels der optischen Einrichtung 12 wird die Laserlichtquelle 10 über die Ablenkeinrichtung 14 auf das Konversionselement 15 abgebildet, wobei auf der Ablenkeinrichtung 14 beziehungsweise auf dem Konversionselement 15 mehrere Lichtsegmente 13 entstehen, die in einer Zeile, das heißt in einer Reihe entlang der zweiten Richtung R2, angeordnet sind.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Ablenkeinrichtung 14 eine Spiegelanordnung 14A, bei der es sich um eine Spiegelfacettentrommel handelt, die mehrere Spiegelebenen 14B aufweist, die zusammengesetzt die Mantelfläche eines Prismas ergeben. Dabei wird eine Deckfläche D der Spiegelfacettentrommel von einem regelmäßigen Vieleck gebildet, so dass die Spiegelfacettentrommel hinsichtlich einer Rotationsachse R eine drehsymmetrische Form aufweist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Deckfläche von einem unregelmäßigen Vieleck gebildet wird.
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Mittels der Ablenkeinrichtung 14 wird die Laserstrahlung 11 auf das Konversionselement 15 umgelenkt (vergleiche 5 und 6).
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Konversionselement 15 entfernt von der Ablenkeinrichtung 14 angeordnet. Weiterhin ist das Konversionselement 15 entfernt von der Laserlichtquelle 10 angeordnet. Durch die Beabstandung des Konversionselements 15 von der Ablenkeinrichtung 14 und der Laserlichtquelle 10 kann das Konversionselement 15 gut gekühlt werden.
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Mittels des Konversionselements 15 kann zumindest ein Teil der Laserstrahlung 11 wellenlängenkonvertiert werden. Die Laserstrahlung 11 kann in einem ersten Wellenlängenbereich emittiert werden, bei dem es sich beispielsweise um den Spektralbereich für blaues Licht handelt. Die wellenlängenkonvertierte Strahlung kann in einem zweiten Wellenlängenbereich emittiert werden, bei dem es sich beispielsweise um den Spektralbereich für gelbes Licht handelt. Auf diese Weise wird vom Konversionselement 15 aus dem blauen Laserlicht 11 und dem gelben wellenlängenkonvertierten Licht weißes Mischlicht erzeugt.
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Das Konversionselement 15 weist eine der Ablenkeinrichtung 14 zugewandte erste Oberfläche 15A auf, auf welche die Laserlichtquelle 10 abgebildet wird. Das zur Erzeugung des Leuchtfelds verwendete Mischlicht wird von dem Konversionselement 15 insbesondere an einer der Ablenkeinrichtung 14 abgewandten zweiten Oberfläche 15B des Konversionselements 15 abgestrahlt.
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5 veranschaulicht das Funktionsprinzip einer wie in 4 dargestellten Scheinwerfervorrichtung 1. Im Betrieb wird von der Laserlichtquelle 10 Laserstrahlung 11 erzeugt und in die Hauptabstrahlrichtung M emittiert. Die Laserlichtquelle 10 wird mittels der optischen Einrichtung 12, die der Laserlichtquelle 10 in Hauptabstrahlrichtung M nachgeordnet ist, auf die Spiegelanordnung 14A der Ablenkeinrichtung 14 abgebildet. Bei der Spiegelanordnung 14A handelt es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um eine Spiegelfacettentrommel. Die Ablenkeinrichtung 14 kann zusätzlich zur Spiegelanordnung 14A eine Steuervorrichtung (nicht dargestellt) umfassen, die dafür vorgesehen ist, die Spiegelanordnung 14A derart anzusteuern, dass diese beziehungsweise die Spiegelebene 14B, auf welche die Laserlichtquelle 10 abgebildet wird, eine gewünschte räumliche Position und Ausrichtung annimmt. Insbesondere kann die Steuervorrichtung eine Drehung der Spiegelanordnung 14A um die Rotationsachse R, die insbesondere parallel zur zweiten Richtung R2 (vergleiche 4) verläuft, verursachen, so dass die Spiegelebene 14B, auf welche die Laserlichtquelle 10 abgebildet wird, leicht verkippt wird. Durch die leichte Verkippung kann die Laserstrahlung 11 in der ersten Richtung R1, das heißt nach oben oder unten, abgelenkt werden. Dabei entsteht eine Spalte aus Lichtsegmenten.
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Beispielsweise entstehen bei einer wie in 4 dargestellten Laserlichtquelle 10, die mehrere Laserelemente 10A aufweist, durch die Ablenkung in erster Richtung R1 mehrere Spalten von Lichtsegmenten.
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Wie in 6 dargestellt ist, kann auch eine zeilenweise Ablenkung der Laserstrahlung 11, das heißt entlang der zweiten Richtung R2, erfolgen. Hierfür kann die Spiegelebene 14B, auf welche die Laserlichtquelle 10 abgebildet wird, um eine senkrecht zur Rotationsachse R angeordnete Kippachse gedreht werden. Durch die Verkippung kann die Laserstrahlung 11 in der zweiten Richtung R2, das heißt nach links oder rechts, abgelenkt werden. Dabei entsteht eine Zeile aus Lichtsegmenten.
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Durch eine geeignete Anzahl und Anordnung von Lichtsegmenten kann eine gewünschte Lichtverteilung beziehungsweise ein gewünschtes Leuchtfeld 2 erzeugt werden, das beispielsweise wie in 5 dargestellt die Lichtverteilung des Abblendlichts aufweist. Dabei kann durch die entlang der ersten Richtung bestehende kürzere Ausdehnung des Lichtsegments und die entlang der zweiten Richtung bestehende längere Ausdehnung des Lichtsegments eine Auflösung des Leuchtfelds erzielt werden, die entlang der vertikalen Achse größer ist als entlang der horizontalen Achse. Mit einer derartigen Scheinwerfervorrichtung können die in Deutschland und Europa derzeit geltenden technischen Vorschriften optimal erfüllt werden.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Analysis of Safety Aspects for LED Matrix High Beam Functions, A. Austerschulte, ISAL 2013, p330 ff [0029]
- Analysis of Safety Aspects for LED Matrix High Beam Functions, A. Austerschulte, ISAL 2013, p330 ff [0037]
