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Technisches Gebiet
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Die Erfindung geht aus von einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einem Fahrzeugscheinwerfer mit einer derartigen Beleuchtungseinrichtung.
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Stand der Technik
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Die nachveröffentlichte Druckschrift
DE 10 2013 217 597 offenbart eine derartige Beleuchtungseinrichtung. Diese hat mehrere Module, die jeweils eine Halbleiterlichtquelle aufweisen. Die Module sind auf einer gemeinsamen Montageplatte jeweils um eine sich senkrecht zur Montageplatte erstreckenden Achse schwenkbar angeordnet. Wird die Beleuchtungseinrichtung für einen Fahrzeugscheinwerfer eingesetzt, so kann durch das Schwenken der Module eine Lichtverteilung verändert werden, womit beispielsweise eine Fernlichtverteilung oder eine Abblendlichtverteilung ermöglicht ist.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für einen Fahrzeugscheinwerfer, vorzusehen, die vorrichtungstechnisch einfach und kostengünstig ausgestaltet und flexibel einsetzbar ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrzeugscheinwerfer zu schaffen, der einfach und kostengünstig ausgestaltet und flexibel einsetzbar ist.
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Die Aufgabe hinsichtlich der Beleuchtungseinrichtung wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Fahrzeugscheinwerfers gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß ist eine Beleuchtungseinrichtung für einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Mehrzahl oder Vielzahl von Halbleiterlichtquellen vorgesehen. Vorteilhafterweise sind die Halbleiterlichtquellen unabhängig voneinander einschaltbar und unabhängig voneinander ausschaltbar und/oder unabhängig voneinander dimmbar.
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Diese Lösung hat den Vorteil, dass auf einfache Weise ein adaptives Licht ermöglicht ist, das beispielsweise als adaptives Fernlicht für einen Fahrzeugscheinwerfer oder für eine Fahrzeug-Außenleuchte einsetzbar ist. Eine derartige Beleuchtungseinrichtung weist somit eine hohe adaptive Funktionalität bei vorrichtungstechnisch einfacher Ausgestaltung auf.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der Halbleiterlichtquelle um eine Laserlichtquelle. Diese kann als Lasermodul, insbesondere als μLARP, ausgestaltet sein. Das Lasermodul hat vorzugsweise eine Laserdiode und ein von der Laserdiode bestrahlbares Konversionselement oder einen Konverter, wobei das Konversionselement einen Teil des insbesondere blauen Laserlichts insbesondere in gelbes Licht konvertiert, so dass insgesamt weißes Licht von dem Lasermodul emittiert wird. Zusätzlich kann eine Zwischenoptik zwischen der Laserdiode und dem Konversionselement vorgesehen sein. Das gesamte Lasermodul mit der Laserdiode, dem Konversionselement und der Zwischenoptik kann als Halbleiterlichtquelle angesehen werden, bei OSRAM beispielsweise auch als Mikro-LARP Modul oder μLARP-Modul bezeichnet. Das Lasermodul weist eine vergleichsweise hohe Leuchtdichte auf, die im Maximum üblicherweise 300 bis 21.500 Megacandela/m (im ungedimmtem Zustand) beträgt. Bei dem Lasermodul kann es sich auch um ein sog. μLARP-High-Beam-Modul handeln. Dies ist ein µLARP-Modul, das mit einer Optik versehen ist, die dem Konversionselement optisch nachgeschaltet ist. Vorteilhafterweise ist durch den Einsatz des Lasermoduls in der Beleuchtungseinrichtung ein adaptives Fernlicht mit einer aufgrund des Lasers hohen Leuchtdichte ermöglicht, das vorrichtungstechnisch einfach und kostengünstig ausgestaltet ist. Der Einsatz der Lasermodule in der Beleuchtungseinrichtung führt zudem zu einem geringen Bedarf an Bauraum, da die Lasermodule aufgrund ihrer hohen Leuchtdichte die Verwendung kleiner Optiken ermöglichen.
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Der Aufbau eines Mikro-LARP Moduls ist beispielsweise in der
DE 20 2014 001 375 U1 offenbart. Die Abkürzung LARP im Begriff „Mikro-LARP Modul“ steht für „Laser activated remote phosphor“ und bedeutet, dass ein mit Abstand zu einem Laser angeordneter Leuchtstoff durch Laserstrahlung zum Leuchten angeregt wird. Der Begriff „Mikro“ im Begriff „Mikro-LARP Modul“ bedeutet, dass das Mikro-LARP Modul geringe äußere Abmessungen besitzt, so dass beispielsweise mehrere Mikro-LARP Module als Lichtquellen in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer eingesetzt werden können, um Beleuchtungsfunktionen des Kraftfahrzeugscheinwerfers zu realisieren.
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In einem Strahlengang zumindest einer der Halbleiterlichtquellen oder in einem Strahlengang zumindest einer Teilmenge der Halbleiterlichtquellen oder in einem Strahlengang aller Halbleiterlichtquellen ist vorzugweise zumindest ein optisches Element angeordnet oder bewegbar angeordnet. Somit ist jeweils einer oder jeweils mehreren oder allen Lichtquellen ein optisches Element zugeordnet. Durch den Einsatz zumindest eines optischen Elements kann bei der Beleuchtungseinrichtung, insbesondere im Einsatz von Lasermodulen, eine hohe Funktionalität erreicht werden.
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Bei dem zumindest einem optischen Element handelt es sich vorzugsweise um eine Blende. Die Blende kann als Iris-Blende oder als gerades oder gekrümmtes Blech ausgebildet sein. Die Blende dient zum Blockieren eines Teils der Strahlung.
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Zusätzlich oder alternativ zur Blende kann als optisches Element eine Linse oder ein Reflektor oder eine TIR(Total Internal Reflection)-Optik oder eine Umlenkoptik, insbesondere bei kleinen Bauräumen, oder eine Vorsatzoptik eingesetzt sein. Ein Einsatz eines (oder mehrerer) derartigen optischen Elements kann weitere Funktionalitäten der Beleuchtungseinrichtung ermöglichen und kann zu einer flexiblen Anordnung der Halbleiterlichtquellen, insbesondere der Lasermodule, führen, womit wiederum ein Design der Beleuchtungseinrichtung mit einem großen Gestaltungsspielraum veränderbar ist.
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Vorzugsweise ist das zumindest eine optische Element, insbesondere die zumindest eine Blende, schwenkbar und/oder drehbar und/oder in den Strahlengang ein- und ausführbar und/oder verschiebbar. Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass ein Öffnungsquerschnitt der zumindest einen Blende veränderbar ist. Somit können mittels zusätzlich in den Strahlengang ein- und ausführbaren, möglicherweise einen veränderbaren Öffnungsquerschnitt aufweisenden Blenden oder durch Verschieben von Linsen im Strahlengang weitere Funktionalitäten ermöglicht werden.
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Vorzugsweise kann das zumindest eine optische Element, insbesondere die zumindest eine Blende, mit Abstufungen oder gestuft schwenkbar und/oder drehbar und/oder einund ausführbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Öffnungsquerschnitt der zumindest einen Blende mit Abstufungen oder gestuft veränderbar sein.
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Äußerst kostengünstig kann das zumindest eine optische Element zumindest im Wesentlichen oder vollständig aus Silikon bestehen.
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Eine zweifache Funktionalität der Beleuchtungseinrichtung (Bi-Funktionalität) oder dreifache Funktionalität (Tri-Funktionalität) oder alternativ vier- oder mehrfache Funktionalität kann durch Verschieben des zumindest einen optischen Elements (Linse, TIR-Optik, Umlenkoptik) und/oder durch Verschieben der zumindest einen Blende und/oder durch Dimmen der zumindest einen Halbleiterlichtquelle, insbesondere einer der Lasermodule, vorgesehen sein und/oder durch ein- oder ausschalten der zumindest einen Halbleiterlichtquelle. Somit kann auf vorrichtungstechnisch einfache Weise eine mehrfache Funktionalität ermöglicht werden.
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Bei der zweifachen Funktionalität kann als eine erste Funktionalität vorzugsweise ein adaptives Fernlicht und als zweite Funktionalität ein Tagfahrlicht, das auch als Daytime Running Lights (DRL) bezeichnet wird, vorgesehen sein. Bei der dreifachen Funktionalität ist denkbar, dass eine Funktionalität ein adaptives Fernlicht, eine weitere Funktionalität ein Tagfahrlicht und eine weitere Funktionalität ein Positionslicht ist. Es hat sich gezeigt, dass diese Funktionalitäten äußerst vorteilhaft mit dem zumindest einen bewegbaren optischen Element und der unabhängig voneinander ein- und ausschaltbaren und/oder dimmbaren Halbleiterlichtquellen, insbesondere Lasermodulen, ermöglicht ist.
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In weiterer Ausgestaltung ist eine Einbaulage zumindest einer Mehrzahl der Halbleiterlichtquellen, insbesondere der Lasermodule, derart, dass diese unterschiedlich zueinander orientiert sind. Durch beliebige Anordnung der Halbleiterlichtquellen kann ein hohes Maß an Designfreiheit erreicht werden, was insbesondere bei der Verwendung der Beleuchtungseinrichtung mit Bi-Funktionalität, die ein Tagfahrlicht aufweist, wünschenswert ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein erstes optisches Element, insbesondere eine Linse, ein Reflektor, eine TIR-Optik oder eine Umlenkoptik zumindest einer Halbleiterlichtquelle nachgeschaltet und ein weiteres optisches Element, insbesondere eine Blende, im Strahlengang oder in der Haupt-Abstrahlrichtung zwischen dem ersten optischen Element und der zumindest einen Halbleiterlichtquelle angeordnet. Denkbar ist auch, keine Blende vorzusehen.
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Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist im Strahlengang zwischen zumindest einer Halbleiterlichtquelle und dem zweiten optischen Element, insbesondere der Blende, ein weiteres optisches Element, insbesondere eine Linse, ein Reflektor, eine TIR-Optik oder eine Umlenkoptik, angeordnet.
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Mit Vorteil ist das zumindest eine optische Element im Strahlengang in einer Richtung hin zur Halbleiterlichtquelle und einer Richtung weg von der Halbleiterlichtquelle verschiebbar angeordnet. Hierdurch kann, insbesondere durch De-Fokussierung, ein Übergang zwischen einem Fernlicht oder High Beam und einem Tagfahrlicht (DRL) erreicht werden. Zusätzlich kann im Tagfahrlichtmodus durch Dimmen der Halbleiterlichtquelle ein Positionslicht realisiert werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Lasermodul derart dimmbar, dass es unterhalb einer Laserschwelle betreibbar ist, so dass es als schwache Leuchtdiode wirkt. Hierdurch können mögliche Sicherheitsanforderungen erfüllt werden. Vorzugsweise wird ein unterhalb der Laserschwelle eingesetztes Lasermodul als Positionslicht verwendet.
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Vorzugsweise ist ein Lichtfleck oder sind Lichtflecken, insbesondere im Fernfeld, zumindest einer Halbleiterlichtquelle, einer Teilmenge der Halbleiterlichtquellen oder aller Halbleiterlichtquellen etwa kreisförmig oder etwa elliptisch oder freiförmig ausgestaltet. Vorzugsweise weisen die Halbleiterlichtquellen oder eine Teilmenge der Halbleiterlichtquellen voneinander unterscheidbare Lichtflecken, insbesondere im Fernfeld, auf. Die Lichtflecken können sich in ihrer Größe und/oder in ihrer Form und/oder in ihrer Lichtstärke und/oder in ihrer maximalen Lichtstärke voneinander unterscheiden.
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Mit Vorteil ist eine Vielzahl von Halbleiterlichtquellen mit einer Vielzahl von Lichtflecken, insbesondere 5 Halbleiterlichtquellen mit 5 Lichtflecken, vorgesehen, wobei zumindest einer der Lichtflecken etwa mittig zwischen den anderen Lichtflecken, insbesondere im Fernfeld, ausbildbar ist. Der mittig ausbildbare Lichtfleck kann dann im Vergleich zu den anderen Lichtflecken eine höhere maximale Lichtstärke aufweisen, was äußerst vorteilhaft bei einem Fernlicht ist.
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Es ist denkbar, dass zumindest ein Lichtfleck einer Halbleiterlichtquelle oder die Lichtflecken einer Teilmenge der Halbleiterlichtquellen oder Lichtflecken aller Halbleiterlichtquellen eine inhomogene Lichtstärkeverteilung aufweisen. Beispielsweise ist denkbar, dass die Lichtstärke eines eine inhomogene Lichtstärkeverteilung aufweisenden Lichtflecks zum Rand hin abfällt oder sich verringert.
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Vorzugsweise kann die Intensität oder die Lichtstärke zumindest einer Mehrzahl von Lichtflecken durch Dimmen unabhängig voneinander veränderbar sein. Des Weiteren kann die Form zumindest einer Mehrzahl von Lichtflecken alternativ oder zusätzlich zum Dimmen durch Bewegen oder Verschieben zumindest eines optischen Elements unabhängig voneinander veränderbar sein. Des Weiteren kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass zumindest bei einer Mehrzahl von Lichtflecken diese unabhängig voneinander ab- und zuschaltbar sind. Somit ist denkbar, dass zumindest ein Lichtfleck oder mehrere Lichtflecken auch ganz abgeschaltet werden können.
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Die unabhängige Schaltung und optische Formung der Lichtflecken ermöglicht in Verwendung mit zeitangepassten externen Steuersignalen (Kamera, Sensoren, Geolocation, Navi-Signale) die Realisierung eines sogenannten "adaptiven" Scheinwerfersystems mit veränderlichen Lichtverteilungen. Diese können zum Beispiel mit einer Frequenz von 1 Hz bis 200 Hz gemäß der aktuellen Verkehrslage aktualisiert bzw. verändert werden. Dadurch kann beispielsweise ein dynamisches Kurvenlicht, Autobahn-, Stadt- und Schlechtwetterlicht realisiert werden.
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Die einzelnen auf der Straße ausgebildeten Lichtflecken können sich dabei überlappen, müssen es aber nicht. Üblicherweise werden die Lasermodule an der Frontseite eines Fahrzeugs angeordnet, beispielswiese in Gruppen zusammengefasst an der rechten und linken Seite (wo üblicherweise die Scheinwerfer angeordnet sind). Die Lasermodule lassen sich aber auch mittig an der Frontseite des Fahrzeugs anordnen. Auch müssen die Lasermodule nicht alle auf derselben Höhe, gemessen von Fahrbahnboden aus, am Fahrzeug angeordnet sein, sondern können eine unterschiedliche Höhe aufweisen.
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Es ist denkbar, dass eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen zusätzlich schwenkbar sind.
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Erfindungsgemäß ist ein Fahrzeugscheinwerfer mit einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Dieser kann vorzugsweise 2 bis 20 Halbleiterlichtquellen oder Lasermodule aufweisen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
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1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
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2 in einer schematischen Darstellung die Beleuchtungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
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3 in einer schematischen Darstellung die Beleuchtungseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
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4 in einer schematischen Darstellung eine Fernfeld-Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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In den Ausführungsbeispielen gemäß den
1 bis
3 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel mit einer Halbleiterlichtquelle gezeigt, bei der es sich um ein Lasermodul
1, beispielsweise um eine Mikro-LARP Modul gemäß der
DE 20 2014 001 375 U1 , handelt. In einem Fahrzeugscheinwerfer sind vorzugsweise eine Mehrzahl oder Vielzahl derartiger Lasermodule
1, insbesondere 2 bis 20 Lasermodule
1, vorgesehen.
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Gemäß 1 ist dem Lasermodul 1 ein optisches Element 2 nachgeschaltet, bei dem es sich um eine Linse oder einen Reflektor oder eine TIR-Optik handelt. Im Strahlengang 4 (Haupt-Abstrahlrichtung) zwischen dem Lasermodul 1 und dem optischen Element 2 ist ein weiteres optisches Element in Form einer Blende 6 angeordnet. Diese ist als veränderliche Iris-Blende oder als gerades oder gekrümmtes Blech ausgebildet. Des Weiteren kann die Blende in den Strahlengang schwenkbar sein. Denkbar ist auch, die Beleuchtungseinrichtung gemäß 1 ohne Blende 6 auszubilden.
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Gemäß 2 ist im Unterschied zu 1 eine Beleuchtungseinrichtung gezeigt, die ein weiteres optisches Element 8 zwischen dem Lasermodul 1 und der Blende 6 aufweist. Der Blende 6 nachgelagert ist ein weiteres optisches Element 2 bei dem es sich um eine Linse oder einen Reflektor oder eine TIR-Optik handelt.
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Gemäß 3 hat die Beleuchtungseinrichtung ein optisches Element 10, das zumindest in zwei Richtungen 12 verschiebbar angeordnet ist. Die Richtungen 12 erstrecken sich dabei im Strahlengang 4. Somit kann das optische Element 10 in einer Richtung hin zum Lasermodul 1 und einer Richtung weg vom Lasermodul 1 verschoben werden. Hierdurch kann insbesondere durch De-Fokussierung ein Übergang zwischen Fernlicht und Tagfahrlicht erreicht werden. Zusätzlich kann durch eine Dimmung ein Positionslicht realisiert werden. Denkbar wäre, dass bei dieser Dimmung auch eine sog. Laserschwelle unterschritten wird, bei der das Lasermodul 1 als schwache Diode wirkt, um mögliche Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.
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Wie vorstehend bereits erläutert, weist eine Beleuchtungseinrichtung eine Mehrzahl der Lasermodule 1 aus den 1, 2 oder 3 mit und/oder ohne nachgeschalteten optischen Elementen auf. Vorteilhafterweise ist die Mehrzahl von Lasermodulen 1 einzeln ein- und ausschaltbar und/oder dimmbar. Die einzelnen Lasermodule 1 können wie in den 1 bis 3 gezeigt separate optische Elemente aufweisen oder auch gemeinsame optische Elemente. Beispielsweise kann eine gemeinsame, insbesondere schwenkbare, Blende eingesetzt sein, die auch in Abstufungen schwenkbar oder drehbar sein kann. Eine Einbaulage der Lasermodule 1 und der optischen Elemente 2 kann beliebig orientiert sein, insbesondere können auch Umlenkoptiken eingesetzt werden, was insbesondere bei kleinem Bauraum hilfreich ist.
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In 4 ist eine Fernfeld-Lichtverteilung einer Beleuchtungseinrichtung mit fünf Lasermodulen gezeigt, wobei zumindest einem Lasermodul oder einer Teilmenge der Lasermodule oder allen Lasermodulen zumindest ein optisches Element nachgeschaltet ist. Die Lichtverteilung ist in einer Ebene abgebildet, die anhand einer Ordinate und einer Abszisse gekennzeichnet ist, die wiederum jeweils einen Winkel in Grad (°) darstellen. Lichtflecken 14 bis 22 der einzelnen Lasermodule sind hier näherungsweise etwa kreisförmig dargestellt. Ein Lichtfleck 14 bis 22 oder mehrere Lichtflecken 14 bis 22 oder alle Lichtflecken 14 bis 22 können dabei auch eine andere Form aufweisen, wie beispielsweise eine elliptische Form oder eine freiförmige Form. Auch können sich Größe und Form der einzelnen Lichtflecken sowie deren maximale Lichtstärke voneinander unterscheiden. Vorzugsweise hat der mittlere Lichtfleck 18 eine höhere maximale Lichtstärke als die seitlich davon angeordneten Lichtflecken 14, 16, 20, 22. Des Weiteren überlagern sich gemäß Darstellung in 4 die einzelnen Lichtflecken 14 bis 22 und sind in einer Reihe angeordnet. Die Lichtstärkenverteilung eines, mehrerer oder aller Lichtflecken 14 bis 22 kann auch inhomogen sein, wobei dann die Lichtstärke eines inhomogenen Lichtflecks 14 bis 22 zum Rand hin abfallen kann. Durch Dimmen kann eine Intensität der Lichtflecken 14 bis 22 unabhängig voneinander verändert werden. Die Form der Lichtflecken 14 bis 22 kann durch Verschiebung von optischen Elementen geändert werden. Des Weiteren kann einer oder können mehrere Lichtflecken 14 bis 22 abgeschaltet werden.
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Offenbart ist eine Beleuchtungseinrichtung für einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Vielzahl von Lasermodulen. Diese sind unabhängig voneinander ein- und ausschaltbar und/oder dimmbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013217597 [0002]
- DE 202014001375 U1 [0009, 0036]
