DE102015104514A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem ersten Lichtmodul zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung und mit einem zweiten Lichtmodul zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung, wobei das zweite Lichtmodul eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten halbleiterbasierten Lichtquellen, eine Primäroptikeinheit mit jeweils den Lichtquellen zugeordneten Primäroptikelementen und eine Sekundäroptikeinheit aufweist, wobei zwischen der Primäroptikeinheit und der Sekundäroptikeinheit des zweiten Lichtmoduls eine Zwischenoptikeinheit angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sich ein Beleuchtungsstärkegradient der zweiten Lichtverteilung in einem unteren Teilbereich, in dem sich die erste Lichtverteilung des ersten Lichtmoduls mit einem oberen Teilbereich anschließt oder überlappt, in vertikaler und/oder in horizontaler Richtung nach und nach verringert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem ersten Lichtmodul zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung und mit einem zweiten Lichtmodul zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung, wobei das zweite Lichtmodul eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten halbleiterbasierten Lichtquellen, eine Primäroptikeinheit mit jeweils den Lichtquellen zugeordneten Primäroptikelementen und eine Sekundäroptikeinheit aufweist.
  • Aus der DE 10 2008 005 488 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Lichtmodul zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung bekannt, bei der eine Primäroptikeinheit derart vorgesehen ist, dass Licht in horizontaler Richtung aufgeweitet wird. Die auf einem Messschirm abgebildete Lichtverteilung setzt sich aus einer Vielzahl von quadratischen Lichtflecken zusammen, wobei vertikale Hell-/Dunkelgrenzen benachbarter Lichtflecken aneinanderliegen oder überlappen. Hierdurch wird eine homogene Lichtverteilung durch ein einziges Lichtmodul erzeugt.
  • Aus der DE 10 2008 036 193 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung eine Mehrzahl von Lichtmodulen aufweist. Ein erstes Lichtmodul dient zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung. Ein zweites Lichtmodul dient zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung. Ein drittes Lichtmodul dient zur Erzeugung eines zentralen Bereiches der Lichtverteilung (Zusatzspot). Das dritte Lichtmodul weist neben matrixartig angeordneten LED-Lichtquellen eine Primäroptikeinheit sowie eine Sekundäroptikeinheit auf. Durch Kombination dieser drei Lichtverteilungen lässt sich der Schwerpunkt der Lichtverteilung, insbesondere bei einer Kurvenfahrt, in gewünschter Weise verändern. Wenn das zweite Lichtmodul als Matrixsystem mit einer Mehrzahl von matrixartig angeordneten halbleiterbasierten Lichtquellen aufgebaut ist, hat sich herausgestellt, dass es in einem Grenzübergang zwischen der ersten Lichtverteilung und der zweiten Lichtverteilung zu Inhomogenitäten kommt. Dies führt dazu, dass die aus der ersten Lichtverteilung und der zweiten Lichtverteilung überlagerte Gesamtlichtverteilung in einem Grenzbereich zwischen der ersten Lichtverteilung und der zweiten Lichtverteilung relativ große Beleuchtungsstärkegradienten aufweist, die als störend empfunden werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem ersten Lichtmodul und mit einem matrixbasierten zweiten Lichtmodul derart weiterzubilden, dass Inhomogenitäten in einem Grenzbereich zwischen einer durch das erste Lichtmodul bewirkten ersten Lichtverteilung und einer durch das zweite Lichtmodul bewirkten zweiten Lichtverteilung verringert bzw. beseitigt werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Primäroptikeinheit und der Sekundäroptikeinheit des zweiten Lichtmoduls eine Zwischenoptikeinheit angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sich ein Beleuchtungsstärkegradient der zweiten Lichtverteilung in einem unteren Teilbereich, in dem sich die erste Lichtverteilung des ersten Lichtmoduls mit einem oberen Teilbereich anschließt oder überlappt, in vertikaler und/oder in horizontaler Richtung nach und nach verringert.
  • Nach der Erfindung ist zwischen der Primäroptikeinheit und der Sekundäroptikeinheit eines zweiten Lichtmoduls eine Zwischenoptikeinheit angeordnet, mittels derer in einem unteren Grenzbereich bzw. Teilbereich der zweiten Lichtverteilung ein Beleuchtungsstärkegradient kontinuierlich verringert wird. Der Beleuchtungsstärkegradient der zweiten Lichtverteilung wird in diesem Bereich nicht schlagartig oder sprunghaft nach unten verringert, sondern entsprechend einer Schleife oder eines Bogens, der vorzugsweise über einen Wendepunkt verfügt. Vorteilhaft lassen sich hierdurch horizontale Hell-/Dunkelgrenzen als Abschluss der zweiten Lichtverteilung ausschließen.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zwischenoptikeinheit derart ausgebildet, dass der Beleuchtungsstärkegradient im Bereich von vertikalen Hell-/Dunkelgrenzen von vertikalen Entblendungsstreifen aufgeweicht wird, wenn sich die zweite Lichtverteilung durch vertikale Lichtstreifen zusammensetzt und die Lichtquellen des zweiten Lichtmoduls in Abhängigkeit von einer das Fahrzeugvorfeld bzw. einen Verkehrsraum detektierenden Sensoreinrichtung ein- und/oder ausschaltbar sind. Vorteilhaft kann hierdurch ein homogener Übergang in horizontaler Richtung zwischen dem dunklen vertikalen Entblendungsstreifen und dem benachbarten Lichtstreifen erzeugt werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Zwischenoptikeinheit eine Lichtscheibe mit Streuoptikelementen auf, die vorzugsweise als Kissenoptikelemente ausgebildet sind. Vorteilhaft kann hierdurch auf einfache Weise eine Aufweichung des Beleuchtungsstärkegradienten in horizontaler und in vertikaler Richtung erfolgen.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Primäroptikeinheit durch ein einstückiges Lichtleitelement mit einer Mehrzahl von in Richtung der jeweiligen Lichtquellen abragenden Lichtleitfingern gebildet. Die Lichtleitfinger sind reihenförmig in horizontaler Richtung angeordnet. Der Zwischenoptikeinheit ist eine obere Reihe der Lichtfinger zugeordnet, so dass eine „Aufweichung“ der Beleuchtungsstärkegradienten in einem unteren Teilbereich der zweiten Lichtverteilung entsteht.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Zwischenoptikeinheit an einem rahmenförmigen Träger befestigt, an dem auch die Primäroptikeinheit befestigt ist. Vorteilhaft kann auf diese Weise die Zwischenoptikeinheit einfach in eine vorhandene Bauform des zweiten Lichtmoduls integriert werden.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Lichtmoduls einer Beleuchtungsvorrichtung in Matrixbauform,
  • 2 eine Rückansicht einer Zwischenoptikeinheit des zweiten Lichtmoduls,
  • 3a eine schematische Lichtverteilung der Beleuchtungsvorrichtung mit einer ersten Lichtverteilung (durchgezogene Linie) und einer zweiten Lichtverteilung (gestrichelte Linie) ohne Zwischenoptikeinheit (Stand der Technik),
  • 3b eine schematische Lichtverteilung der Beleuchtungsvorrichtung mit einer ersten Lichtverteilung (durchgezogene Linie) und einer zweiten Lichtverteilung (gestrichelte Linie) mit integrierter erfindungsgemäßer Zwischenoptikeinheit,
  • 4a eine Darstellung der zweiten Lichtverteilung des zweiten Lichtmoduls ohne Zwischenoptikeinheit enthaltend einen Entblendungsstreifen zur Vermei dung der Blendung anderer Verkehrsteilnehmer und
  • 4b eine schematische zweite Lichtverteilung des zweiten Lichtmoduls mit erfindungsgemäßer Zwischenoptikeinheit enthaltend einen Entblendungsstreifen zur Vermeidung der Blendung anderer Verkehrsteilnehmer.
  • Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge ist als ein Scheinwerfer ausgebildet, der beispielsweise zur Erzeugung einer blendfreien Fernlichtverteilung dienen kann. Zur Erzeugung einer Gesamtlichtverteilung ist ein nicht dargestelltes erstes Lichtmodul und ein in 2 dargestelltes zweites Lichtmodul 1 vorgesehen. Das erste Lichtmodul und das zweite Lichtmodul 1 sind in einem gemeinsamen Gehäuse des Scheinwerfers angeordnet.
  • Das erste Lichtmodul kann aus einer halbleiterbasierten Lichtquelle und einem Reflektor bestehen. Alternativ kann das erste Lichtmodul auch eine halbleiterbasierte Lichtquelle und eine in Abstrahlrichtung vorgelagerte Linse aufweisen. Gegebenenfalls können auch mehrere erste Lichtmodule statt einem einzigen ersten Lichtmodul zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung 2, beispielsweise einer Abblendlichtverteilung, vorgesehen sein, siehe durchgezogene Linie in 3a und 3b.
  • Das zweite Lichtmodul 1 dient zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung 3, die in einem unteren Teilbereich T eine Beleuchtungsstärkegradientenaufweichung aufweist, siehe gestrichelte Linie in 3b. Dieser untere Teilbereich T befindet sich in einem Grenzbereich zwischen der ersten Lichtverteilung 2 und der zweiten Lichtverteilung 3. Dieser Teilbereich T befindet sich in einem unteren Überlappungsbereich zwischen der ersten Lichtverteilung 2 und der zweiten Lichtverteilung 3, und befindet sich unterhalb einer horizontalen Nulllinie. Auf diese Weise wird die Homogenität einer im Wesentlichen durch die erste Lichtverteilung 2 bewirkten Ausleuchtung eines Vorfeldes des Fahrzeuges verbessert.
  • Wie aus 3b ersichtlich ist, verläuft eine horizontale Hell-/Dunkelgrenze 4 der zweiten Lichtverteilung 3 mit einem nicht so großen Beleuchtungsstärkegradientenverlauf wie bei einer bekannten Lichtverteilung 3‘, die nicht eine nach der Erfindung vorgesehene Zwischenoptikeinheit 5 aufweist.
  • Die Zwischenoptikeinheit 5 ist in einem Bereich zwischen einer Primäroptikeinheit 6 und einer Sekundäroptikeinheit 7 des zweiten Lichtmoduls 1 angeordnet.
  • Die Primäroptikeinheit 6 ist als ein einstückiges Lichtleitelement ausgebildet, das eine Mehrzahl von Primäroptikelementen, insbesondere von Lichtfingern 8, aufweist, die sich jeweils entgegen einer Hauptabstrahlrichtung H von Lichtquellen 9 des zweiten Lichtmoduls 1 bzw. von einer gemeinsamen Abstrahlebene in Richtung der jeweiligen Lichtquellen 9 abragen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei horizontale Reihen 10, 11 von Lichtfingern 8 vorgesehen, wobei sich die Lichtfinger 8 in Hauptabstrahlrichtung H erweitern. Die Lichtfinger 8 dienen jeweils als Lichtleitelemente und weisen jeweils viereckförmige bzw. rechteckförmige Lichtauskoppelflächen auf. Da die Lichtquellen 9 ein- und/ausschaltbar sind, setzt sich die zweite Lichtverteilung 3 aus einer Mehrzahl von vertikalen Lichtstreifen zusammen. Die Sekundäreinheit 7, die eine einzige oder mehrere Linsen aufweisen kann, bildet die von der Primäroptikeinheit 6 erzeugten Lichtstreifen in den Verkehrsraum ab.
  • Die Zwischenoptikeinheit 5 ist als eine Lichtscheibe mit Streuoptikelementen 12 ausgebildet. Wie aus 2 näher zu ersehen ist, sind die Streuoptikelemente 12 als Kissenoptikelemente ausgebildet. Die Kissenoptikelemente 12 sind auf einer der Primäroptikeinheit 6 zugewandten Seite angeordnet. Sie bilden somit eine Rückseite der Zwischenoptikeinheit 5. Eine Vorderseite der Zwischenoptikeinheit 5 ist vorzugsweise eben bzw. glatt ausgebildet.
  • Die Zwischenoptikeinheit 5 dient nicht nur zur Aufweichung der horizontalen Hell-/Dunkelgrenze 4 an einem unteren Rand der zweiten Lichtverteilung 3. Die Zwischenoptikeinheit 5 bewirkt vorzugsweise auch die Aufweichung einer vertikalen Hell-/Dunkelgrenze 13 von den vertikalen Lichtstreifen. Wie besser aus 4b zu ersehen ist, wird bei Detektion eines im Verkehrsraum bzw. Fahrzeugvorfeld vorausfahrenden Verkehrsobjekts mittels einer Sensoreinrichtung ein oder mehrere Lichtquellen 9 ausgeschaltet, so dass ein vertikaler Entblendungsstreifen 14 in der zweiten Lichtverteilung 3 entsteht. Im Vergleich zu einer zweiten Lichtverteilung 3 des zweiten Lichtmoduls 1 ohne Zwischenoptikeinheit 5 entsteht sowohl eine aufgeweichte vertikale Hell-/Dunkelgrenze 13 der zum Entblendungsstreifen 14 benachbarten Lichtstreifen als auch die aufgeweichte horizontale Hell-/Dunkelgrenze 4 des Entblendungsstreifens 14.
  • Die vertikale Hell-/Dunkelgrenze 13 und die horizontale Hell-/Dunkelgrenze 4 des vertikalen Entblendungsstreifens 14 weist keine sprunghafte Änderung der Beleuchtungsstärke, sondern eine kontinuierliche Änderung der Beleuchtungsstärke auf. Der Beleuchtungsstärkeverlauf im Bereich der vertikalen Hell-/Dunkelgrenze 13 und der horizontalen Hell-/Dunkelgrenze 4 verläuft somit kontinuierlich, beispielsweise schleifen- oder bogenförmig und vorzugsweise mit einem Wendepunkt.
  • Die Verringerung der Steigerung des Beleuchtungsstärkegradienten führt dazu, dass die horizontale Hell-/Dunkelgrenze 4 aufgeweitet wird in einem horizontalen Winkelbereich zwischen –0,5° und –3°. Während bei der bekannten zweiten Lichtverteilung 3‘ ein klar abgegrenzter vertikaler Entblendungsstreifen 14‘ gebildet wird, erstreckt sich der vertikale Entblendungsstreifen 14 nach dem erfindungsgemäßen zweiten Lichtmodul 1 nur in einem Bereich bis –0,5°. In dem unterhalb von –0,5° liegenden Bereich findet eine Überlappung mit der ersten Lichtverteilung 2 statt.
  • Dadurch, dass der vertikale Entblendungsstreifen 14 zum Stand der Technik vergleichsweise verkürzt ausgebildet ist, das heißt in dem unteren Teilbereich T der zweiten Lichtverteilung 3‘ ein Lichtflecken 17 abgebildet wird, kann der Übergang von der zweiten Lichtverteilung 3 auf die erste Lichtverteilung 2 nach und nach erfolgen. Die Gesamtlichtverteilung, die sich aus der ersten Lichtverteilung 2 und der zweiten Lichtverteilung 3 zusammensetzt, weist somit in dem unteren Teilbereich T keine Inhomogenitäten auf, die durch eine scharfe Hell-/Dunkelgrenze 4‘ des zweiten Lichtmoduls 1 ohne die Zwischenoptikeinheit 4 erzeugt würden. In diesem Überlappungsbereich zwischen dem unteren Teilbereich T der zweiten Lichtverteilung 3 und einem oberen Teilbereich der ersten Lichtverteilung, der sich über einen vertikalen Winkelbereich zwischen –0,5° und –3° erstreckt, erfolgt eine homogene Anbindung der zweiten Lichtverteilung 3 an die erste Lichtverteilung 2.
  • Zur Befestigung der Zwischenoptikeinheit 5 in dem zweiten Lichtmodul 1 ist ein nicht dargestellter rahmenförmiger Träger vorgesehen, an dem auch die Primäroptikeinheit 6 befestigt ist.
  • Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung muss die erste Lichtverteilung 2 nicht in einem Bereich der Horizontalen H enden. Sie kann lediglich bis zur unteren Hell-/Dunkelgrenze 4 der zweiten Lichtverteilung 3 verlaufen. In diesem Fall gibt es keinen oder einen sehr kleinen Überlappungsbereich zwischen der ersten Lichtverteilung 2 und der zweiten Lichtverteilung 3.
  • Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die zweite Lichtverteilung 3 auch lediglich bis zur Horizontalen H verlaufen, so dass sie sich oberhalb der ersten Lichtverteilung 2 an diese unmittelbar anschließt. In diesem Fall ist der Überlappungsbereich zwischen den beiden Lichtverteilungen 2 und 3 relativ klein oder besteht nicht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    2. Lichtmodul
    2
    1. Lichtverteilung
    3, 3‘
    2. Lichtverteilung
    4
    horizontale Hell-/Dunkelgrenze
    5
    Zwischenoptikeinheit
    6
    Primäroptikeinheit
    7
    Sekundäroptikeinheit
    8
    Lichtfinger
    9
    Lichtquellen
    10
    Reihe
    11
    Reihe
    12
    Streuoptikelemente
    13
    vertikale Hell-/Dunkelgrenze
    14, 14‘
    vertikale Entblendungsstreifen
    16
    horizontale Hell-/Dunkelgrenze
    17
    Lichtflecken
    T
    Teilbereich
    H
    Hauptabstrahlrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008005488 A1 [0002]
    • DE 102008036193 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem ersten Lichtmodul zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung (2) und mit einem zweiten Lichtmodul (1) zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung (3), wobei das zweite Lichtmodul (1) eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten halbleiterbasierten Lichtquellen (9), eine Primäroptikeinheit (6) mit jeweils den Lichtquellen (9) zugeordneten Primäroptikelementen (8) und eine Sekundäroptikeinheit (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Primäroptikeinheit (6) und der Sekundäroptikeinheit (7) des zweiten Lichtmoduls (1) eine Zwischenoptikeinheit (5) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sich ein Beleuchtungsstärkegradient der zweiten Lichtverteilung (3) in einem unteren Teilbereich (T), in dem sich die erste Lichtverteilung (2) des ersten Lichtmoduls mit einem oberen Teilbereich anschließt oder überlappt, in vertikaler und/oder in horizontaler Richtung nach und nach verringert.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptikeinheit (6) eine Anzahl von jeweils den Lichtquellen (9) zugeordneten Primäroptikelementen (6) aufweist, dass in Abhängigkeit von durch ein Fahrzeugvorfeld detektierende Sensoreinrichtung gelieferten Sensordaten die Lichtquellen (9) zum Ein- und/oder Ausschalten derselben ansteuerbar sind, so dass zur Vermeidung einer Blendung von vorausfahrenden und/oder entgegenkommenden Verkehrsobjekten vertikale Entblendungsstreifen (14) auf einem Messschirm erzeugbar sind, die durch vertikale Hell-/Dunkelgrenzen (13) begrenzt sind, und dass die Zwischenoptikeinheit (5) derart ausgebildet ist, dass der Beleuchtungsstärkegradient im Bereich der vertikalen Hell-/Dunkelgrenze (13) nach und nach abnimmt.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lichtmodul zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung (2) und das zweite Lichtmodul (1) zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung (3) dient.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der untere Teilbereich (T) der zweiten Lichtverteilung (3) sich mit einem oberen Teilbereich der ersten Lichtverteilung (2) überlappt.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenoptikeinheit (5) als eine Lichtscheibe mit Streuoptikelementen (12) ausgebildet ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuoptikelemente (12) als Kissenoptikelemente ausgebildet sind.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptikeinheit (6) als ein einstückiges Lichtleitelement mit von einer gemeinsamen Abstrahlebene in Richtung der jeweiligen Lichtquellen (9) abragenden Lichtleitfingern (8) ausgebildet ist.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptikeinheit (6) mindestens zwei horizontale Reihen (10, 11) von Lichtfingern (8) aufweist, wobei jede horizontale Reihe (10, 11) von Lichtfingern (8) einer horizontalen Reihe von Lichtquellen (9) zugeordnet ist, und dass die Zwischenoptikeinheit (5) derart angeordnet ist, dass sie einer oberen Reihe (10) von Lichtfingern (8) zugeordnet ist.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenoptikeinheit (5) in Projektion auf die Primäroptikeinheit (6) die obere Reihe (10) von Lichtfingern (8) teilweise überdeckt.
  10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenoptikeinheit (5) und die Primäroptikeinheit (6) an einem gemeinsamen rahmenförmigen Träger befestigt sind.
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