DE102014205994A1 - Light module with semiconductor light source and attachment optics and motor vehicle headlights with such a light module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul (8) umfassend eine Halbleiterlichtquelle (9) und eine Vorsatzoptik (10) aus einem transparenten Material zur Strahlformung und zum Umlenken des von der Lichtquelle (9) ausgesandten Lichts. Die Vorsatzoptik (10) weist einen Lichteinkoppelabschnitt (11) mit einer Lichteintrittsfläche (13), durch die das von der Lichtquelle (9) ausgesandte Licht eintritt, und einen Lichtauskoppelabschnitt (12) mit einer Lichtaustrittsfläche (14) auf, durch die das Licht aus der Vorsatzoptik (10) austritt. Eine optische Achse des Einkoppelabschnitts (11) und eine optische Achse des Auskoppelabschnitts (12) sind in einem Winkel zueinander angeordnet. Das Lichtmodul (8) ist zur Verwendung in einem Scheinwerfer (1) eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Eine Projektionsoptik (20) bildet das von der Vorsatzoptik (10) geformte und umgelenkte Licht als resultierende Lichtverteilung (28) des Lichtmoduls (8) auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug ab, wobei der Einkoppel- und der Auskoppelabschnitt (11, 12) einen runden Querschnitt aufweisen.The invention relates to a light module (8) comprising a semiconductor light source (9) and an optical attachment (10) made of a transparent material for beam shaping and for deflecting the light emitted by the light source (9). The attachment optics (10) has a light coupling-in section (11) with a light entry surface (13) through which the light emitted by the light source (9) enters, and a light extraction section (12) with a light exit surface (14) through which the light exits the attachment optics (10) emerges. An optical axis of the coupling-in section (11) and an optical axis of the coupling-out section (12) are arranged at an angle to one another. The light module (8) is designed for use in a headlight (1) of a motor vehicle. A projection optical unit (20) forms the light shaped and deflected by the attachment optics (10) as the resulting light distribution (28) of the light module (8) on the roadway in front of the motor vehicle, wherein the coupling-in and coupling-out sections (11, 12) form a round Have cross-section.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul umfassend:
- – mindestens eine Halbleiterlichtquelle zum Aussenden von Licht; und
- – mindestens eine Vorsatzoptik aus einem transparenten Material zur Strahlformung und zum Umlenken zumindest eines Teils des von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts,
- – wobei die oder jede Vorsatzoptik einen Lichteinkoppelabschnitt mit einer Lichteintrittsfläche, durch die zumindest ein Teil des von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts in die Vorsatzoptik eintritt, und einen Lichtauskoppelabschnitt mit einer Lichtaustrittsfläche aufweist, durch die zumindest ein Teil des von der Vorsatzoptik geformten und umgelenkten Lichts aus der Vorsatzoptik austritt,
- – wobei eine Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Lichtquelle einer optischen Achse des Lichteinkoppelabschnitts und eine Hauptaustrittsrichtung des Lichts aus der Lichtaustrittsfläche einer optischen Achse des Lichtauskoppelabschnitts entspricht,
- – wobei die Vorsatzoptik derart ausgebildet ist, dass die beiden optischen Achsen in einem Winkel zueinander angeordnet sind, und
- – wobei die Vorsatzoptik an einem Übergang zwischen den beiden Abschnitten eine Umlenkfläche aufweist, welche das Licht aus dem Lichteinkoppelabschnitt mittels Totalreflexion in den Lichtauskoppelabschnitt umlenkt.
- - At least one semiconductor light source for emitting light; and
- At least one attachment optics made of a transparent material for beam shaping and for deflecting at least part of the light emitted by the at least one light source,
- - Wherein the or each intent optics having a Lichteinkoppelabschnitt with a light entrance surface through which enters at least a portion of the light emitted from the at least one light source in the attachment optics, and a Lichtauskoppelabschnitt with a light exit surface through which at least a portion of the formed and deflected by the attachment optics Light exits the optical attachment,
- Wherein a main emission direction of the at least one light source corresponds to an optical axis of the light injection section and a main exit direction of the light out of the light exit surface corresponds to an optical axis of the light extraction section,
- - In which the optical attachment is designed such that the two optical axes are arranged at an angle to each other, and
- - In which the optical attachment at a transition between the two sections has a deflection surface which deflects the light from the Lichteinkoppelabschnitt by total reflection in the Lichtauskoppelabschnitt.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse mit einer durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossenen Lichtaustrittsöffnung und mindestens ein im Inneren des Gehäuses angeordnetes Lichtmodul zur Erzeugung einer Leuchten- und/oder Scheinwerferfunktion. The invention also relates to a headlamp for a motor vehicle, comprising a housing having a light exit opening closed by a transparent cover panel and at least one light module arranged in the interior of the housing for generating a luminaire and / or headlamp function.
Ein Lichtmodul der eingangs genannten Art ist bspw. aus der
Die Verwendung eines Lichtmoduls der aus der
Ferner ist aus der
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Lichtmodul der bekannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass es zur Erzeugung einer resultierenden Lichtverteilung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers eingesetzt werden kann und gleichzeitig möglichst kleinbauend und leicht ausgestaltet ist. Based on the described prior art, the present invention therefore based on the object to design a lighting module of the known type and further develop that it can be used to produce a resulting light distribution of a motor vehicle headlamp and at the same time as small as possible and designed slightly.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Lichtmodul der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Lichtmodul zur Verwendung in einem Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und eine Projektionsoptik zum Abbilden zumindest eines Teils des von der oder jeder Vorsatzoptik geformten und umgelenkten Lichts als resultierende Lichtverteilung des Lichtmoduls auf eine Fahrbahn vor das Kraftfahrzeug aufweist, wobei der Lichteinkoppelabschnitt und der Lichtauskoppelabschnitt der oder jeder Vorsatzoptik bezüglich der optischen Achsen der Vorsatzoptik einen runden Querschnitt aufweisen. To solve this problem, it is proposed on the basis of the light module of the type mentioned above that the light module is designed for use in a headlight of a motor vehicle and projection optics for imaging at least a portion of the light formed and deflected by the or each optical head as resulting light distribution of the light module on a roadway in front of the motor vehicle, wherein the Lichteinkoppelabschnitt and the Lichtauskoppelabschnitt the or each intent optics with respect to the optical axes of the optical attachment have a round cross-section.
Das erfindungsgemäße Lichtmodul ist Teil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers. Damit der Scheinwerfer im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs insbesondere in der Breite möglichst wenig Bauraum beansprucht, weisen die Einkoppel- und Auskoppelabschnitte bezüglich ihrer optischen Achsen einen runden Querschnitt auf. Auf diese Weise können mit dem Lichtmodul auch Lichtverteilungen realisiert werden, die ausgeprägte Lichtstärkemaxima im Zentrum oder an anderer Stelle der Lichtverteilung aufweisen und/oder die eine relativ große Seitenausleuchtung aufweisen, wie sie bei Lichtverteilungen von Kraftfahrzeugscheinwerfers gefordert sind. Insbesondere können damit die gesetzlichen Anforderungen an die Lichtverteilung erfüllt werden. Anders als in der
Aufgrund der abgewinkelten Form der Vorsatzoptik kann diese und damit das Lichtmodul und der gesamte Scheinwerfer besonders kleinbauend ausgebildet werden. Insbesondere können die Halbleiterlichtquellen derart in dem Lichtmodul angeordnet werden, dass ihre Hauptabstrahlrichtungen quer oder schräg zur Lichtaustrittsrichtung des Lichtmoduls verlaufen, sodass das Lichtmodul eine besonders geringe Tiefe aufweist. Anders ausgedrückt, verlaufen die Hauptabstrahlrichtungen der Halbleiterlichtquellen in einem Winkel (>0°) zu einer optischen Achse der Projektionsoptik des Lichtmoduls. Dadurch ist für den Scheinwerfer mit dem erfindungsgemäßen Lichtmodul im Frontbereich einer Fahrzeugkarosserie nur eine geringe Einbautiefe erforderlich. Der eingesparte Bauraum im Frontbereich des Fahrzeugs kann für andere Bauteile oder Baugruppen des Fahrzeugs, bspw. für Zusatzaggregate, zusätzliche Steuergeräte etc., genutzt werden. Due to the angled shape of the attachment optics, these and thus the light module and the entire headlight can be made particularly small. In particular, the semiconductor light sources can be arranged in the light module such that their main emission directions extend transversely or obliquely to the light exit direction of the light module, so that the light module has a particularly small depth. In other words, the main emission directions of the semiconductor light sources are at an angle (> 0 °) to an optical axis of the projection optics of the light module. As a result, only a small installation depth is required for the headlamp with the light module according to the invention in the front region of a vehicle body. The space saved in the front of the vehicle can be used for other components or assemblies of the vehicle, for example. For additional equipment, additional control devices, etc.
Die Projektionsoptik kann als eine Projektionslinse oder als ein Reflektor ausgebildet sein. Alternativ kann die Projektionsoptik auch eine Kombination mehrerer Linsen und/oder Reflektoren aufweisen. Entscheidend ist, dass die Projektionsoptik die resultierende Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug abbildet, also auf die Fahrbahn projiziert. The projection optics can be designed as a projection lens or as a reflector. Alternatively, the projection optics may also have a combination of a plurality of lenses and / or reflectors. The decisive factor is that the projection optics depict the resulting light distribution on the road ahead of the vehicle, ie projected onto the roadway.
Die resultierende Lichtverteilung des erfindungsgemäßen Lichtmoduls ist bspw. ein Abblendlicht, ein Fernlicht, ein Nebellicht, ein Tagfahrlicht, ein Positions- oder Begrenzungslicht, oder eine beliebige adaptive Lichtverteilung, insbesondere ein Stadtlicht, ein Kurvenlicht (statisch und dynamisch), ein Landstraßenlicht, ein Autobahnlicht, ein Teilfernlicht oder ein Markierungslicht. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass das Lichtmodul lediglich einen Teil einer der genannten Lichtverteilungen erzeugt, bspw. eine Grundlichtausleuchtung oder einen Spot einer Abblendlicht- oder Fernlichtverteilung, einen ausgeleuchteten Bereich einer abgeblendeten Lichtverteilung unterhalb einer horizontalen Helldunkelgrenze oder oberhalb der Helldunkelgrenze. In diesem Fall wäre die resultierende Lichtverteilung des Lichtmoduls dann eine Teillichtverteilung, die zusammen mit der Teillichtverteilung mindestens eines anderen Lichtmoduls des Kraftfahrzeugs, eine der oben genannten Gesamt-Lichtverteilungen erzeugt. So könnte bspw. ein Abblendlicht-Grundlicht zusammen mit einem Abblendlicht-Spot eine herkömmliche Abblendlichtverteilung gemäß den gesetzlichen Anforderungen erzeugen. Entsprechendes gilt für ein Fernlicht-Grundlicht und einen Fernlicht-Spot. Ebenso könnte ein ausgeleuchteter Bereich unterhalb einer horizontalen Helldunkelgrenze eine Abblendlichtverteilung erzeugen, und durch Zuschalten eines ausgeleuchteten Bereichs oberhalb der Helldunkelgrenze könnte eine Fernlichtverteilung erzeugt werden. Dabei ergibt sich eine der oben genannten Gesamt-Lichtverteilungen durch eine Überlagerung der Teillichtverteilungen mehrerer Lichtmodule, wobei mindestens eines der Lichtmodule in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet ist. Die resultierende Gesamt-Lichtverteilung des Scheinwerfers erfüllt die jeweiligen gesetzlichen Regelungen, damit der Scheinwerfer mit dem erfindungsgemäßen Lichtmodul die zum Betrieb auf öffentlichen Straßen erforderliche Zulassung erhält. The resulting light distribution of the light module according to the invention is, for example, a dipped beam, a high beam, a fog light, a daytime running light, a position or limiting light, or any adaptive light distribution, in particular a city light, a cornering light (static and dynamic), a highway light, a motorway light , a split-beam or a marker light. Of course, it is also conceivable that the light module generates only a part of one of said light distributions, for example a basic light illumination or a spot of a low beam or high beam distribution, an illuminated range of a dimmed light distribution below a horizontal light-dark boundary or above the light-dark boundary. In this case, the resulting light distribution of the light module would then be a partial light distribution which, together with the partial light distribution of at least one other light module of the motor vehicle, produces one of the abovementioned total light distributions. Thus, for example, a low beam basic light together with a low beam spot could produce a conventional low beam distribution according to legal requirements. The same applies to a high-beam base light and a high-beam spot. Likewise, an illuminated area below a horizontal light-dark boundary could produce a low-beam distribution, and by switching on a lighted area above the light-dark boundary, a high-beam distribution could be generated. One of the abovementioned total light distributions results from a superposition of the partial light distributions of several light modules, wherein at least one of the light modules is designed in the manner according to the invention. The resulting total light distribution of the headlamp complies with the respective statutory regulations, so that the headlamp with the light module according to the invention receives the necessary for operation on public roads approval.
Ein runder Querschnitt des Lichteinkoppel- und Lichtauskoppelabschnitts der Vorsatzoptik bedeutet, dass diese Abschnitte im Querschnitt nicht eckig ausgebildet sind. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Lichteinkoppelabschnitt und der Lichtauskoppelabschnitt der oder jeder Vorsatzoptik bezüglich der optischen Achsen der entsprechenden Abschnitte einen kreisförmigen, elliptischen oder ellipsenähnlichen Querschnitt aufweisen. Derart ausgestaltete Einkoppel- und Auskoppelabschnitte erlauben in besonders vorteilhafter Weise die Erzeugung einer resultierenden Lichtverteilung, die entweder alleine oder nach Überlagerung mit mindestens einer anderen Lichtverteilung von mindestens einem anderen Lichtmodul des Kraftfahrzeugs gesetzlichen Anforderungen an eine Lichtverteilung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers entspricht. A round cross-section of the Lichteinkoppel- Lichtauskoppelabschnitts and the optical attachment means that these sections are not square in cross-section. According to an advantageous embodiment of the present invention, it is proposed that the Lichteinkoppelabschnitt and the Lichtauskoppelabschnitt the or each intent optics with respect to the optical axes of the respective sections have a circular, elliptical or elliptical cross-section. Such configured coupling and decoupling allow in a particularly advantageous manner, the generation of a resulting light distribution, either alone or after superposition with at least one other light distribution of at least one other light module of the motor vehicle legal requirements for a light distribution of a motor vehicle headlight corresponds.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Lichtaustrittsfläche der oder jeder Vorsatzoptik konkav oder konvex gewölbt ist. Dadurch kann die Austrittsfläche die Licht brechenden Eigenschaften einer Linse aufweisen, die hindurchtretende Lichtstrahlen entweder in einem einzelnen Brennpunkt oder einer Brennpunktbereich bündelt oder aber auffächert. Dabei kann die konkave oder konvexe Austrittsfläche auch Punkt für Punkt gezielt ausgelegt sein (sog. Freiform). According to a preferred embodiment of the invention, it is proposed that the light exit surface of the or each optical attachment is curved concave or convex. Thereby, the exit surface may have the light-refracting properties of a lens that focuses or fanning the passing light beams into either a single focal point or a focal point area. In this case, the concave or convex exit surface can also be deliberately designed point by point (so-called freeform).
Das erfindungsgemäße Lichtmodul kann eine nahezu beliebige resultierende Lichtverteilung erzeugen. Vorteilhafterweise weist das Lichtmodul eine im Strahlengang zwischen der oder jeder Vorsatzoptik und der Projektionsoptik angeordnete Blendenanordnung zum Abschatten zumindest eines Teils des von der oder jeder Vorsatzoptik gebündelten und umgelenkten Lichts auf. Eine solche Blendenanordnung dient zur Erzeugung einer abgeblendeten resultierenden Lichtverteilung des Lichtmoduls mit einer Helldunkelgrenze. Die Form einer in dem Strahlengang befindlichen Kante der Blendenanordnung bestimmt den Verlauf der Helldunkelgrenze. Diese hat vorzugsweise einen im Wesentlichen horizontalen Verlauf. „Im Wesentlichen“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Helldunkelgrenze keinen streng horizontalen Verlauf aufweisen muss. Vielmehr kann ein erster horizontaler Abschnitt der Helldunkelgrenze auf der Gegenverkehrsseite und ein zweiter horizontaler Abschnitt auf der eigenen Verkehrsseite vorgesehen sein, wobei der zweite Abschnitt oberhalb des ersten Abschnitts verläuft. Der Übergang zwischen den beiden Abschnitten kann unterschiedlich ausgestaltet sein. So kann er bspw. schräg in Form eines 15°-Anstiegs (Europa) oder stufenartig in Form eines senkrechten Anstiegs (USA) ausgebildet sein. All diese Arten von Helldunkelgrenzen werden als „im Wesentlichen“ horizontal bezeichnet. Eine im Strahlengang befindliche Kante der Blendenanordnung wird von der Projektionsoptik zur Erzeugung der Helldunkelgrenze auf die Fahrbahn vor das Kraftfahrzeug projiziert. Eine Extrapolation der Blendenkantenabschnitte zur Erzeugung der horizontalen Abschnitte der Helldunkelgrenze verläuft im Bereich der optischen Achse der Sekundäroptik und senkrecht zu dieser. The light module according to the invention can produce almost any resulting light distribution. Advantageously, the light module has a diaphragm arrangement arranged in the beam path between the or each attachment optics and the projection optics for shadowing at least a part of the light bundled and deflected by the or each attachment optics. Such a diaphragm arrangement serves to produce a dimmed resulting light distribution of the light module with a light-dark boundary. The shape of an edge of the diaphragm arrangement located in the beam path determines the course of the light-dark boundary. This preferably has a substantially horizontal course. "Essentially" in this context means that the light-dark boundary does not have to have a strictly horizontal course. Rather, a first horizontal section of the light-dark boundary may be provided on the oncoming traffic side and a second horizontal section on the own traffic side, the second section extending above the first section. The transition between the two sections can be designed differently. For example, it may be formed obliquely in the form of a 15 ° rise (Europe) or step-like in the form of a vertical rise (USA). All of these types of chiaroscuro boundaries are referred to as being "substantially" horizontal. An edge of the diaphragm arrangement located in the beam path is projected by the projection optics to generate the light-dark boundary on the roadway in front of the motor vehicle. An extrapolation of the diaphragm edge sections for generating the horizontal sections of the light-dark boundary runs in the region of the optical axis of the secondary optics and perpendicular to this.
Es ist denkbar, dass auf der Lichtaustrittsfläche des Lichtauskoppelabschnitts der Vorsatzoptik gezielt Licht streuende Strukturen, z.B. in Form einer Mattierung oder einer Mikrostruktur (mit Strukturelementen mit Abmessungen im Mikrometerbereich), vorgesehen sind, um bei Bedarf eine Verunschärfung der abgebildeten Helldunkelgrenze zu bewirken. Eine unscharfe Helldunkelgrenze kann Vorteile hinsichtlich eines subjektiven Empfindens eines Fahrers eines mit dem erfindungsgemäßen Lichtmodul versehenen Kraftfahrzeugs und/oder hinsichtlich einer Korrektur eines Farbsaums der resultierenden Lichtverteilung im Bereich der Helldunkelgrenze haben. Darüber hinaus können auch Verkehrsschilder besser erkannt werden, wenn eine geringe Lichtmenge oberhalb der Helldunkelgrenze abgestrahlt wird. It is conceivable that, on the light exit surface of the light extraction section of the optical attachment, light-scattering structures, e.g. in the form of a matting or a microstructure (with structural elements with dimensions in the micrometer range), are provided in order to cause a blurring of the imaged light-dark boundary, if necessary. A blurred light-dark boundary may have advantages in terms of a subjective sensation of a driver of a motor vehicle provided with the light module according to the invention and / or with regard to a correction of a color fringe of the resulting light distribution in the region of the light-dark boundary. In addition, traffic signs can be better recognized when a small amount of light above the light-dark boundary is emitted.
Die Blendenanordnung mit der beschriebenen Blendenkante kann eine senkrecht oder in einem beliebigen Winkel schräg zu einer optischen Achse der Projektionsoptik verlaufende Flächenerstreckung aufweisen. Vorzugsweise weist die Blendenanordnung eine Flächenerstreckung umfassend eine optische Achse der Projektionsoptik oder parallel dazu auf, so dass die Blendenanordnung eine im Wesentlichen horizontale Flächenerstreckung aufweist. In diesem Fall wird die Vorderkante der Blendenanordnung von der Projektionsoptik als Helldunkelgrenze auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert. Ein Lichtmodul mit einer „liegenden“ Blendenanordnung ermöglicht eine besonders kleinbauende Konstruktion und einen besonders effizienten Betrieb des Lichtmoduls, insbesondere wenn die Blendenanordnung eine reflektierende Beschichtung aufweist. Selbstverständlich ist es denkbar, dass die Flächenerstreckung der Blendenanordnung nicht eben, sondern gebogen bzw. quer oder längs geneigt ist. Insbesondere kann die Fläche einer vertikalen Blendenanordnung um eine senkrecht zur optischen Achse der Projektionsoptik verlaufende imaginäre Achse leicht gebogen sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Fläche einer horizontalen Blendenanordnung um die optische Achse der Projektionsoptik oder eine dazu parallele imaginäre Achse leicht gebogen ist. Ferner wäre es denkbar, dass bei der horizontalen Blendenanordnung die horizontalen Abschnitte der Vorderkante um eine senkrecht zur optischen Achse der Projektionsoptik verlaufende imaginäre Achse gewölbt sind. The diaphragm arrangement with the diaphragm edge described can have a surface extension running perpendicular or at any angle at an angle to an optical axis of the projection optical unit. Preferably, the diaphragm arrangement has a surface extension comprising an optical axis of the projection optical system or parallel thereto, so that the diaphragm arrangement has a substantially horizontal surface extension. In this case, the front edge of the diaphragm assembly is projected by the projection optics as a light-dark border on the road ahead of the vehicle. A light module with a "lying" shutter arrangement allows a particularly small construction and a particularly efficient operation of the light module, in particular when the diaphragm arrangement has a reflective coating. Of course, it is conceivable that the surface extension of the diaphragm arrangement is not flat, but bent or inclined transversely or longitudinally. In particular, the surface of a vertical diaphragm arrangement can be slightly bent about an imaginary axis running perpendicular to the optical axis of the projection optical system. It is also conceivable that the surface of a horizontal aperture arrangement is slightly bent about the optical axis of the projection optics or an imaginary axis parallel thereto. Furthermore, it would be conceivable that in the case of the horizontal diaphragm arrangement the horizontal sections of the front edge are curved around an imaginary axis running perpendicular to the optical axis of the projection optical system.
Entscheidend ist allerdings die Blendenkante und deren Verlauf. Die Lichtstrahlen, die unterhalb der Kante verlaufen würden, müssen zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung geblockt (oder reflektiert) werden, egal ob durch eine vertikale oder eine horizontale Blende. In dem Sonderfall, dass das Lichtmodul auch noch eine Fernlichtverteilung realisieren soll, müssen dadurch die unterhalb der Kante verlaufenden Strahlen herangezogen werden. In diesem Fall empfiehlt sich also aus rein geometrischen Gründen eine Blendenanordnung mit einer eher horizontalen Flächenerstreckung. Decisive, however, is the diaphragm edge and its course. The rays of light that would run below the edge must be blocked (or reflected) to create a dimmed light distribution, whether through a vertical or horizontal aperture. In the special case that the light module is also intended to realize a high beam distribution, the rays running underneath the edge must thereby be used. In this case, it is therefore recommended purely geometric Reasons a panel arrangement with a more horizontal surface extension.
Falls das Lichtmodul eine Blendenanordnung aufweist, wird gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass die Umlenkfläche und die Lichtaustrittsfläche des Auskoppelabschnitts der oder jeder Vorsatzoptik derart ausgebildet sind, dass das von der Vorsatzoptik umgelenkte Licht im Bereich einer Kante, vorzugsweise einer der Vorsatzoptik abgewandten und der Projektionsoptik zugewandten Vorderkante, der Blendenanordnung gebündelt ist. Insbesondere ist es denkbar, dass im Bereich eines Brennpunkts, eines Brennpunktbereichs oder einer Brennebene der Projektionsoptik ein Zwischenbild der resultierenden Lichtverteilung erzeugt wird, das dann durch die Projektionsoptik zur Erzeugung der resultierenden Lichtverteilung auf die Fahrbahn projiziert wird. Besonders bevorzugt hat das Zwischenbild ein ausgeprägtes Maximum und eine Seitenstreuung. Vorzugsweise ist die Kante der Blendenanordnung in der Nähe oder in dem Brennpunkt, dem Brennpunktbereich oder der Brennebene der Projektionsoptik angeordnet, so dass das Zwischenbild durch die Projektionsoptik scharf auf der Fahrbahn abgebildet wird. Alternativ kann die Kante der Blendenanordnung auch in einem Abstand zu dem Brennpunkt, dem Brennpunktbereich oder der Brennebene der Projektionsoptik angeordnet sein, so dass das Zwischenbild durch die Projektionsoptik leicht verschwommen auf der Fahrbahn abgebildet wird. If the light module has a diaphragm arrangement, it is proposed according to a particularly preferred development of the present invention that the deflection surface and the light exit surface of the decoupling portion of the or each intent optics are formed such that the deflected by the attachment optics light in the region of an edge, preferably one of the attachment optics facing away from the projection and optical front edge, the diaphragm assembly is bundled. In particular, it is conceivable that an intermediate image of the resulting light distribution is generated in the region of a focal point, a focal point region or a focal plane of the projection optics, which is then projected by the projection optics for generating the resulting light distribution on the road. Particularly preferably, the intermediate image has a pronounced maximum and a side scatter. Preferably, the edge of the diaphragm arrangement is arranged in the vicinity or in the focal point, the focal point region or the focal plane of the projection optics, so that the intermediate image is imaged sharply on the roadway by the projection optics. Alternatively, the edge of the diaphragm arrangement can also be arranged at a distance from the focal point, the focal point area or the focal plane of the projection optics, so that the intermediate image is slightly blurred on the roadway by the projection optics.
Das Maximum und die Seitenstreuung können durch eine einzige Vorsatzoptik erzeugt werden. Es ist aber auch denkbar, dass bei einem Lichtmodul mit mehreren Vorsatzoptiken mindestens eine der Vorsatzoptiken ausgebildet ist, durch das von der Vorsatzoptik gebündelte und umgelenkte Licht nach einer Abbildung durch die Projektionsoptik auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug in der resultierenden Lichtverteilung eine ausgeprägte Maximumzone mit begrenzter Streuung und erhöhten Beleuchtungsstärkewerten zu erzeugen, und mindestens eine andere der Vorsatzoptiken des Lichtmoduls ausgebildet ist, durch das von der anderen Vorsatzoptik gebündelte und umgelenkte Licht nach einer Abbildung durch die Projektionsoptik auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug in der resultierenden Lichtverteilung einen Seitenauslauf mit im Vergleich zu der Maximumzone größerer horizontaler Streuung und geringeren Beleuchtungsstärkewerten zu erzeugen. Eine Überlagerung der beiden Teil-Lichtverteilungen ergibt dann die resultierende Gesamtlichtverteilung des Scheinwerfers. The maximum and the side scatter can be generated by a single optical attachment. But it is also conceivable that in a light module with a plurality of attachment optics at least one of the attachment optics is formed by the optics bundled and deflected light after imaging by the projection optics on the road ahead of the motor vehicle in the resulting light distribution a pronounced maximum zone with limited To generate scattering and increased illuminance values, and at least one other of the optical units of the light module is formed by the light bundled and deflected by the other intent optics after imaging by the projection optics on the road in front of the vehicle in the resulting light distribution with a side spout compared to the maximum zone of greater horizontal dispersion and lower illuminance values. A superposition of the two partial light distributions then gives the resulting total light distribution of the headlamp.
Vorteilhafterweise ist die Blendenanordnung bewegbar ausgebildet, so dass sie mehr oder weniger weit in den Strahlengang hineinbewegbar ist und dabei mehr oder weniger des von der oder jeder Vorsatzoptik gebündelten und umgelenkten Lichts abschattet. Auf diese Weise kann das Lichtmodul zur Erzeugung einer variablen oder adaptiven Lichtverteilung genutzt werden. Bei vollständig in den Strahlengang eingeführter Blendenanordnung wird bspw. eine abgeblendete Lichtverteilung mit horizontalter Helldunkelgrenze (z.B. Abblendlicht oder Nebellicht) erzeugt. Bei vollständig aus dem Strahlengang heraus bewegter Blendenanordnung wird eine Lichtverteilung ohne Helldunkelgrenze (z.B. Fernlicht) erzeugt. In Zwischenpositionen der Blendenanordnung können bspw. ein Stadtlicht, ein Landstraßenlicht oder ein Autobahnlicht erzeugt werden. Advantageously, the diaphragm arrangement is designed to be movable, so that it can be moved into the beam path more or less far, thereby shading more or less of the light bundled and deflected by the or each auxiliary optics. In this way, the light module can be used to generate a variable or adaptive light distribution. In the case of a diaphragm arrangement introduced completely into the beam path, for example, a dimmed light distribution with a horizontally bright-dark boundary (for example dipped beam or fog light) is produced. When the aperture arrangement is moved completely out of the beam path, a light distribution without a light-dark boundary (for example high beam) is produced. In intermediate positions of the diaphragm arrangement, for example, a city light, a highway light or a motorway light can be generated.
Das erfindungsgemäße Lichtmodul kann mit nur einer Vorsatzoptik der beschrieben Art realisiert werden. Besonders bevorzugt ist jedoch, wenn das Lichtmodul mehrere Vorsatzoptiken der beschrieben Art aufweist. Auf diese Weise kann mit kostengünstigen normalen Halbleiterlichtquellen in einem effizienten Modusbetrieb (keine Hochleistungs-LEDs) eine relativ helle Lichtverteilung des Scheinwerfers erzeugt werden, und die aus den Teillichtverteilungen von mehreren Vorsatzoptiken zusammengesetzte resultierende Lichtverteilung kann mit größerer Variabilität und Flexibilität verändert werden. The light module according to the invention can be realized with only one attachment optics of the type described. However, it is particularly preferred if the light module has a plurality of attachment optics of the type described. In this way, inexpensive low-cost conventional semiconductor light sources in efficient mode operation (no high-power LEDs) can produce a relatively bright light distribution of the headlamp, and the resultant light distribution composed of the sub-light distributions of multiple facetted optics can be changed with greater variability and flexibility.
Das Lichtmodul kann eine horizontale Blendenanordnung mit einer Flächenerstreckung aufweisen, welche die optische Achse der Projektionsoptik oder eine dazu parallele imaginäre Achse umfasst. Die Blendenkante und bei im Wesentlichen horizontaler Blendenfläche auch die Blendenfläche erstreckt sich beidseits einer horizontalen Ausgleichsebene, die im Weiteren als Blendenebene bezeichnet wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird für ein solches Lichtmodul vorgeschlagen, dass das Lichtmodul mindestens eine oberhalb einer durch die Flächenerstreckung der Blendenanordnung vorgegebenen Ebene und mindestens eine unterhalb der Ebene angeordnete Vorsatzoptik aufweist. The light module may have a horizontal aperture arrangement with an areal extent, which comprises the optical axis of the projection optics or an imaginary axis parallel thereto. The diaphragm edge and, in the case of a substantially horizontal diaphragm surface, also the diaphragm surface extends on both sides of a horizontal compensation plane, which is referred to below as the diaphragm plane. According to a preferred embodiment of the invention, it is proposed for such a light module that the light module has at least one plane above a plane predetermined by the surface extension of the diaphragm arrangement and at least one attachment optics arranged below the plane.
Die mehreren Vorsatzoptiken des Lichtmoduls können entweder getrennt voneinander ausgebildet oder als ein Vorsatzoptikelement einteilig ausgebildet sein. Die Ausgestaltung als ein einteiliges Vorsatzoptikelement hat den Vorteil, dass die einzelnen Vorsatzoptiken in dem fertigen Vorsatzoptikelement bereits derart zueinander positioniert und ausgerichtet sind, dass im Zusammenwirken miteinander und der Projektionsoptik die gewünschte resultierende Lichtverteilung mit hoher Genauigkeit erzeugt wird. Insbesondere sind die resultierenden Teil-Lichtverteilungen der einzelnen Vorsatzoptiken in der resultierenden Gesamt-Lichtverteilung des Lichtmoduls in vorgegebener Weise zueinander positioniert. Dadurch wird die Montage des Lichtmoduls und damit des gesamten Scheinwerfers erheblich vereinfacht. The plurality of attachment optics of the light module can either be formed separately from each other or formed in one piece as a header optical element. The configuration as a one-piece attachment optical element has the advantage that the individual attachment optics in the finished attachment optical element are already positioned and aligned relative to one another in such a way that the desired resulting light distribution is generated with high accuracy in interaction with each other and the projection optics. In particular, the resulting partial light distributions of the individual auxiliary optics in the resulting overall light distribution of the light module are positioned relative to one another in a predefined manner. As a result, the assembly of the light module and thus the entire headlight is considerably simplified.
Das einteilig ausgebildete Vorsatzoptikelement kann mehrere vollständig ausgebildete Vorsatzoptiken aufweisen, d.h. jede der Vorsatzoptiken des Vorsatzoptikelements hat alle Teile einer Vorsatzoptik, nämlich einen eigenen Lichteinkoppelabschnitt, eine eigene Umlenkfläche und einen eigenen Lichtauskoppelabschnitt. Es wäre aber auch denkbar, dass die einzelnen Vorsatzoptiken des Lichtmoduls nur teilweise separat ausgebildet sind und einige Teile miteinander teilen. So wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass das Vorsatzoptikelement des Lichtmoduls für jede Vorsatzoptik des Vorsatzoptikelements einen eigenen Lichteinkoppelabschnitt und eine eigene Umlenkfläche und jeweils für mehrere Vorsatzoptiken einen gemeinsamen Lichtauskoppelabschnitt aufweist, in den die Umlenkflächen das eingekoppelte Licht der Vorsatzoptiken lenken. In dem gemeinsamen Lichtauskoppelabschnitt des Lichtmoduls wird also das Licht aus den verschiedenen Vorsatzoptiken des Lichtmoduls gesammelt und tritt über die eine Lichtaustrittsfläche in Richtung Projektionsoptik aus der Vorsatzoptik aus. The one-piece design intent optical element may have a plurality of fully developed attachment optics, ie, each of the attachment optics of the intent optical element has all parts of an optical attachment, namely a separate Lichteinkoppelabschnitt, a separate deflection and a separate Lichtauskoppelabschnitt. However, it would also be conceivable that the individual attachment optics of the light module are only partially formed separately and share some parts with each other. Thus, according to a preferred embodiment, it is proposed that the supplementary optical element of the light module has a separate light coupling section and a separate deflection surface for each attachment optics of the attachment optical element and a common light extraction section for a plurality of attachment optics, into which the deflection surfaces guide the coupled-in light of the attachment optics. In the common Lichtauskoppelabschnitt of the light module so the light is collected from the different optical attachments of the light module and exits via the one light exit surface in the direction of projection optics from the attachment optics.
Vorteilhafterweise sind die Umlenkflächen der Vorsatzoptiken eines Vorsatzoptikelements durch mindestens eine Aussparung im Material des Vorsatzoptikelements gebildet. Die zu der Aussparung gerichteten Wandungen des Vorsatzoptikelements bilden dann totalreflektierende Grenzflächen, die auftreffendes Licht aus den Einkoppelabschnitten in den mindestens einen Auskoppelabschnitt umlenken. Auf diese Weise kann die Herstellung des Vorsatzoptikelements, insbesondere im Bereich des Umlenkelements, vereinfacht werden. Zudem können zu dicke Materialstärken des Vorsatzoptikelements verhindert werden, so dass zu starke Abmessungsänderungen beim Erkalten des gespritzten Materials der Vorsatzoptiken verhindert werden. Advantageously, the deflection surfaces of the attachment optics of an attachment optical element are formed by at least one recess in the material of the attachment optical element. The walls of the attachment optical element which are directed toward the recess then form totally reflecting boundary surfaces which redirect incident light from the coupling-in sections into the at least one outcoupling section. In this way, the production of the intent optical element, in particular in the region of the deflecting element, can be simplified. In addition, too thick material thicknesses of the attachment optical element can be prevented so that excessive dimensional changes during cooling of the sprayed material of the attachment optics are prevented.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mindestens eine der Vorsatzoptiken ausgebildet ist, durch das von der Vorsatzoptik gebündelte und umgelenkte Licht nach einer Abbildung durch die Projektionsoptik auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug eine abgeblendete Lichtverteilung mit im Wesentlichen horizontaler Helldunkelgrenze als resultierende Lichtverteilung zu erzeugen, und mindestens eine andere der Vorsatzoptiken ausgebildet ist, durch das von der anderen Vorsatzoptik gebündelte und umgelenkte Licht nach einer Abbildung durch die Projektionsoptik auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug in der resultierenden Lichtverteilung einen Bereich oberhalb der Helldunkelgrenze auszuleuchten. According to a preferred embodiment of the invention, it is proposed that at least one of the auxiliary optics is formed by the light bundled and deflected by the front optics after being reflected by the projection optics on the road ahead of the motor vehicle dimmed light distribution with a substantially horizontal chiaroscuro as a resulting light distribution generate, and at least one other of the attachment optics is formed to illuminate an area above the light-dark boundary in the resulting light distribution by the light bundled and deflected by the other auxiliary optics after imaging by the projection optics on the roadway in front of the motor vehicle.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich unter Bezugnahme auf die Figuren durch die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Lichtmoduls. Es zeigen: Further features and advantages of the present invention will become apparent with reference to the figures by the following description of preferred embodiments of the light module according to the invention. Show it:
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Kraftfahrzeugscheinwerfer. Ein Beispiel für einen solchen Kraftfahrzeugscheinwerfer ist in
Im Inneren des Gehäuses
Schließlich ist im Inneren des Gehäuses
Die Ausgestaltung des Lichtmoduls
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Der Halbleiterlichtquelle
Die Vorsatzoptik
Auch die Lichteintrittsfläche
Die Hauptabstrahlrichtung
Es ist in
Ferner weist das Lichtmodul
Zwischen der Vorsatzoptik
Das Lichtmodul
Die Kante
In
Zurückkommend auf
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Lichtmoduls
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der
In
Bei einem anderen, in
Eine Besonderheit der Lichtmodule
In
Anhand der
In
Gemäß einer anderen Variante ist es denkbar, dass bei einem Blick von vorne entgegen der Lichtaustrittsrichtung
In
Die Vorsatzoptiken
Somit verlässt das Licht sämtlicher Vorsatzoptiken
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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