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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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I. Stand der Technik
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Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift
WO 2012/113705 A2 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung mit mehreren Halbleiterlichtquellen und einer Betriebsvorrichtung für die Halbleiterlichtquellen, die zum Erzeugen einer Lichtverteilung eines Fahrzeugscheinwerfers für Fernlicht, Abblendlicht oder Nebellicht etc. geeignet ist.
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II. Darstellung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit einer variierbaren Lichtverteilung und verbesserter Fernlichtfunktion bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt mehrere Halbleiterlasermodule, die im Vergleich zum Stand der Technik eine höhere Leuchtdichte und damit eine verbesserte Fernlichtfunktion ermöglichen.
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Die Halbleiterlasermodule der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind vorzugsweise getrennt voneinander schaltbar. Außerdem sind sie vorzugsweise auch gruppenweise miteinander kombinierbar und schaltbar, um eine variable Lichtverteilung und insbesondere eine variable Fernlichtverteilung zu ermöglichen. Vorteilhafterweise können die einzelnen Halbleiterlasermodule der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zu diesem Zweck zu unterschiedlichen Gruppen kombiniert werden, um sie gruppenweise zu schalten.
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III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Vorderansicht einer als Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgebildeten Beleuchtungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
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2 eine vergrößerte Darstellung des Fernlichtscheinwerfers der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung
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3 eine Vorderansicht des Scheinwerfergehäuses der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung
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4 eine Vorderansicht des zum Fernlichtscheinwerfer gehörenden Teils des in 3 abgebildeten Scheinwerfergehäuses befestigt an einem Ständer
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5 eine Vorderansicht der zum Fernlichtscheinwerfer gehörenden Halbleiterlasermodule der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung, befestigt an einem Ständer
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6 eine mittels der Kombination von erstem und zweitem Halbleiterlasermodul erzeugte Fernlichtverteilung
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7 eine mittels der Kombination von drittem und viertem Halbleiterlasermodul erzeugte Fernlichtverteilung
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8 eine mittels der Kombination von fünftem und sechstem Halbleiterlasermodul erzeugte Fernlichtverteilung
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In 1 ist eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung ist als Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgebildet.
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Der Kraftfahrzeugscheinwerfer besitzt einen zentralen Tragrahmen 1, ein Scheinwerfergehäuse 10, ein LED-Projektionsmodul 2, sechs Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36, und eine Blende 11 sowie drei Lüfter (nicht abgebildet) zur Kühlung des LED-Projektionsmoduls 2 und der Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36.
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Jedes der Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 ist mittels einer Dreipunktaufhängung 4 bezüglich des LED-Projektionsmoduls 2 separat justierbar. Der zentrale Tragrahmen 1 ist mittels einer weiteren Dreipunkthalterung 5 am Scheinwerfergehäuse 10 befestigt. Der zentrale Tragrahmen 1 trägt das LED-Projektionsmodul 2 und die sechs Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36.
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Über eine Öffnung 6 im Scheinwerfergehäuse 10 kann der zentrale Tragrahmen 1 um einen Winkel von ±3° in vertikaler oder horizontaler Richtung um seine Ausgangslage verstellt werden. Am zentralen Tragrahmen 1 ist ferner eine lamellenartig geformte Blende 11 zur Abdeckung der mechanischen Komponenten befestigt.
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Das LED-Projektionsmodul 2 enthält zwei Leuchtdioden-Einheiten und dient zum Erzeugen des Abblendlichts.
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Die Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 dienen zum Erzeugen des Fernlichts und sind in drei Zweier-Gruppen paarweise schaltbar. Jedes Halbleiterlasermodul 31, 32, 33, 34, 35 bzw. 36 enthält eine Laserdiode, die während des Betriebs blaues Licht mit einer Wellenlänge von 450 Nanometer emittiert, und ein Lichtwellenlängenkonversionselement, welches das von der Laserdiode emittierte blaue Licht anteilig in gelbes Licht konvertiert, so dass jedes Halbleiterlasermodul 31, 32, 33, 34, 35, 36 während seines Betriebs weißes Licht emittiert, das eine Mischung aus nicht konvertiertem blauem Laserlicht und konvertiertem gelbem Laserlicht ist. Als Lichtwellenlängenkonversionselement dient jeweils mit Cer dotiertes Yttriumaluminiumgranat (YAG:Ce).
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Mittels eines Schlüsselschalters im Inneren des Kraftfahrzeugs wird die Funktion der Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 freigegeben.
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Um eine hohe Sicherheit zu gewährleisten, werden die Halbleiterlasermodule vorzugsweise nur bei Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten oberhalb von 60 km/h betrieben. Mit Hilfe von Schaltern kann in diesem Fall die gewünschte Zweier-Gruppe, die aktiviert werden soll, ausgewählt werden. Über die Fernlichtwippe am Lenkrad des Kraftfahrzeugs wird die vorab ausgewählte Zweier-Gruppe aktiviert.
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Die Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 werden jeweils mit einem konstanten Strom von 1,2 A betrieben. Sie können aber individuell und auch gruppenweise gedimmt werden.
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Die Fernlichtfunktion gemäß Regel ECE R112 wird pro Scheinwerfer mit Hilfe der sechs Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 realisiert. Jeweils zwei der Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 werden zu einer Zweier-Gruppe kombiniert, um eine Lichtverteilung zu generieren. Bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bilden das erste Halbleiterlasermodul 31 und das zweite Halbleiterlasermodul 32 eine erste Zweier-Gruppe 301, das dritte Halbleiterlasermodul 33 und das vierte Halbleiterlasermodul 34 bilden eine zweite Zweier-Gruppe 302, und das fünfte Halbleiterlasermodul 35 bildet mit dem sechsten Halbleiterlasermodul 36 eine dritte Zweier-Gruppe 303.
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Die zu derselben Zweier-Gruppe gehörenden Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 können eine gemeinsame Primäroptik oder separate Primäroptiken besitzen. Die Primäroptiken bestehen aus Kunststoff, beispielsweise COP oder Silikon. Die Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 jeder der Zweier-Gruppen 301, 302, 303 sind paarweise und separat von den Halbleiterlasermodulen der anderen Zweier-Gruppen elektrisch schaltbar und dimmbar.
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6 zeigt eine Fernlichtverteilung, die mit Hilfe der Halbleiterlasermodule 31, 32 der ersten Zweier-Gruppe 301 erzeugt wird. Die Iso-Candela-Werte liegen auf geschlossenen Kurven um das Zentrum der Lichtverteilung. In 6 sind die Iso-Candela-Kurven für die Werte 3000 cd, 1000 cd, 300 cd und 100 cd dargestellt, wobei die Candela-Werte von innen nach außen, mit zunehmendem Abstand vom Zentrum bei 0/0 der Lichtverteilung, abnehmen. Die maximale Intensität beträgt 5180 cd.
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7 zeigt eine mittels der Halbleiterlasermodule 33, 34 der zweiten Zweier-Gruppe 302 erzeugte Lichtverteilung. Die Iso-Candela-Werte liegen auf geschlossenen Kurven um das Zentrum 0/0 der Lichtverteilung In 7 sind die Iso-Candela-Kurven für die Werte 10000 cd, 3000 cd, 1000 cd, 300 cd und 100 cd dargestellt, wobei die Candela-Werte mit zunehmendem Abstand vom Zentrum abnehmen. Die maximale Intensität beträgt bei dieser Lichtverteilung 22800 cd.
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8 zeigt eine mittels der Halbleiterlasermodule 35, 36 der dritten Zweier-Gruppe 303 erzeugte Lichtverteilung. Die Iso-Candela-Werte liegen auf geschlossenen Kurven um das Zentrum 0/0 der Lichtverteilung In 8 sind die Iso-Candela-Kurven für die Werte 30000 cd, 10000 cd, 3000 cd, 1000 cd, 300 cd und 100 cd dargestellt, wobei die Candela-Werte mit zunehmendem Abstand vom Zentrum abnehmen. Die maximale Intensität beträgt bei dieser Lichtverteilung 75700 cd.
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Die vorgenannten Candela-Werte in den 6 bis 8 gelten jeweils für jedes Halbleiterlasermodul der entsprechenden Zweier-Gruppe 301, 302 bzw. 303, so dass die Zweier-Gruppen von Halbleiterlasermodulen dementsprechend jeweils die doppelte Intensität erzeugt.
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Vorzugsweise werden die von den Halbleiterlasermodulen 31, 32, 33, 34 der ersten 301 und zweiten Zweier-Gruppe 302 erzeugten, in den 6 und 7 dargestellten Lichtverteilungen überlagert, so dass ihre Zentren 0/0 überlappen, um eine übliche Fernlichtverteilung zu erzeugen. Mittels der Halbleiterlasermodule 35, 36 der dritten Zweier-Gruppe 303 wird ein zusätzlicher Leuchtfleck erzeugt, welcher der vorgenannten Fernlichtverteilung überlagert werden kann, um beispielsweise im Zentrum der Fernlichtverteilung eine besonders hohe Intensität zu erzeugen.
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Mit Hilfe der Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 der drei Zweier-Gruppen 301, 302, 303 kann ein adaptives Fernlicht realisiert werden, das sich an die gegebene Verkehrssituation anpasst. Beispielsweise kann das Schalten der Halbleiterlasermodule der Zweier-Gruppen mittels einer kamerabasierten Steuerung erfolgen, um eine automatische Anpassung der Lichtverteilung an die aktuelle Verkehrssituation, insbesondere ein automatisches Abblenden bei Gegenverkehr, zu ermöglichen.
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Es sind weitere, beliebige Kombinationen der Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 möglich. Außerdem sind die Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 einzeln dimmbar.
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In den 4 und 5 sind nur die Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 und die lamellenartige Blende 11 inklusive Lüfter (4) bzw. nur die Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 (5) der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu Demonstrationszwecken, insbesondere zur Demonstration der Fernlichtfunktion, auf einem Ständer befestigt. Der Ständer besteht jeweils aus einem quaderförmigen Sockel 40 und zwei Säulen 41, 42, die aus dem Sockel 40 herausragen und an denen die Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 und die Blende 11 befestigt sind. Die Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 können mittels Tastschalter, die an den Säulen 41, 42 angebracht sind, ein- und ausgeschaltet und gedimmt werden. Aus Sicherheitsgründen ist der Strom für die Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 bei diesem, nur zu Demonstrationszwecken dienenden Aufbau auf einen Wert von 100 mA begrenzt, so dass die Halbleiterlasermodule 31, 32, 33, 34, 35, 36 unterhalb der Laserschwelle betrieben werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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