DE102015223873A1

DE102015223873A1 - Leuchteneinheit

Info

Publication number: DE102015223873A1
Application number: DE102015223873.3A
Authority: DE
Inventors: Misako Nakazawa; Takayuki Yagi
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-06-09
Also published as: CN105674181A; US9822943B2; JP6517008B2; FR3029597A1; JP2016110760A; CN105674181B; FR3029597B1; US20160161074A1

Abstract

Eine Lichtablenkeinrichtung reflektiert selektiv einfallendes Licht zu einem optischen Projektionssystem. Ein optisches Bestrahlungssystem strahlt Licht auf einen reflektierenden Teil der Lichtablenkeinrichtung. Die Lichtablenkeinrichtung hat mindestens ein gewisses Gebiet in dem reflektierenden Teil, dessen Position zwischen einer ersten Reflexionsposition, an der von dem optischen Bestrahlungssystem ausgestrahltes Licht in Richtung auf das optische Projektionssystem so reflektiert wird, dass es effektiv als ein Teil eines gewünschten Lichtverteilungsmusters genutzt ist, und einer zweiten Reflexionsposition, an der von dem optischen Bestrahlungssystem ausgestrahltes Licht so reflektiert wird, dass es nicht effektiv genutzt ist, umschaltbar ist. Das optische Bestrahlungssystem ist an einer Position angeordnet, die zu einer Seite, der eine Frontfläche des reflektierenden Teils in der ersten Reflexionsposition zugewandt ist, in Bezug auf eine vertikale Ebene verschoben ist, die eine optische Achse des optischen Projektionssystems enthält.

Description

HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchteneinheit.
STAND DER TECHNIK
Im Stand der Technik ist eine Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung vorgeschlagen worden, in der eine Reflexionseinrichtung, in der mehrere reflektierende Elemente in Form einer Matrix angeordnet sind, an einer Frontfläche vorgesehen ist, die selektiv das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht so reflektiert, dass der Bereich vor dem Fahrzeug in einem vorbestimmten Lichtverteilungsmuster ausgeleuchtet wird (Patentdokumente 1 und 2). Die Reflexionseinrichtung ist so ausgebildet, dass die mehreren reflektierenden Elemente jeweils neigbar angeordnet sind, und die Position der mehreren reflektierenden Elemente kann zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position umgeschaltet werden. Des Weiteren ist die Reflexionseinrichtung so ausgebildet, dass die Position jedes reflektierenden Elements in geeigneter Weise zwischen der ersten Position, an der die Reflexionsrichtung für Licht aus der Lichtquelle zu der Erzeugung eines Lichtverteilungsmusters beiträgt, und der zweiten Position, an der die Reflexionsrichtung von Licht aus der Lichtquelle nicht zu der Erzeugung eines Lichtverteilungsmusters beiträgt, geändert wird, wodurch ein Lichtverteilungsmusters zur Ausleuchtung einer Straßenoberfläche oder dergleichen erzeugt wird.
Patentdokument 1: offen gelegtes japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer Hei 9-104288
Patentdokument 2: offen gelegtes japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2004-210127
Das zuvor beschriebene reflektierende Element ist jedoch um eine Drehachse zwischen der ersten Position und der zweiten Position neigbar. Daher kann häufig eine gewünschte Lichtintensität oder ein Lichtverteilungsmuster nicht erhalten werden, wenn die Richtung oder die Position jeder Komponente eines optischen Systems nicht in Bezug auf die Richtung der Drehachse des reflektierenden Elements oder der Anordnung der Reflexionseinrichtung in Betracht gezogen wird.
ÜBERBLICK
Anschauliche Ausführungsformen der Erfindung stellen eine Leuchteneinheit bereit, die in der Lage ist, eine gewünschte Lichtverteilung zu erreichen.
Eine Leuchteneinheit gemäß einer anschaulichen Ausführungsform umfasst:
ein optisches Projektionssystem;
eine Lichtablenkeinrichtung mit einem reflektierenden Teil, wobei die Lichtablenkeinrichtung auf einer optischen Achse des optischen Projektionssystems angeordnet und ausgebildet ist, selektiv einfallendes Licht zu dem optischen Projektionssystem zu reflektieren; und
ein optisches Bestrahlungssystem, das ausgebildet ist, Licht auf den reflektierenden Teil der Lichtablenkeinrichtung einzustrahlen,
wobei die Lichtablenkeinrichtung zumindest ein gewisses Gebiet in dem reflektierenden Teil aufweist, dessen Position zwischen einer ersten Reflexionsposition, an der das von dem optischen Strahlungssystem eingestrahlte Licht in Richtung zu dem optischen Projektionssystem derart reflektiert wird, dass es effektiv als ein Teil eines gewünschten Lichtverteilungsmusters genutzt wird, und einer zweiten Reflexionsposition, an der das von dem optischen Bestrahlungssystem eingestrahlte Licht nicht wirksam verwendet wird, umschaltbar ist, und
wobei das optische Bestrahlungssystem an einer Position, die zu einer Seite verschoben ist, der eine Frontfläche des reflektierenden Teils in der ersten Reflexionsposition zugewandt ist, in Bezug auf eine vertikale Ebene angeordnet ist, die die optische Achse des optischen Projektionssystems enthält.
Gemäß diesem Aspekt ist das optische Bestrahlungssystem so angeordnet, dass es den reflektierenden Teil der Lichtablenkeinrichtung aus der Position beleuchtet, die zu der Seite, der Frontfläche des reflektierenden Teils in der ersten Reflexionsposition zugewandt ist, anstatt zu der Seite der Frontfläche des reflektierenden Teils in der zweiten Reflexionsposition verschoben ist. Daher wird der Einfallswinkel oder Reflexionswinkel für Licht des optischen Bestrahlungssystems in der ersten Reflexionsposition kleiner als der Einfallswinkel oder Reflexionswinkel von Licht des optischen Bestrahlungssystems in der zweiten Reflexionsposition. Da ferner der Einfallswinkel und der Reflexionswinkel klein sind, wird die reflektierte Lichtmenge, die nicht auf das optische Projektionssystem fällt, verringert. D. h., das Licht des optischen Bestrahlungssystems kann ohne Verlust genutzt werden. Indessen umfasst das gewünschte Lichtverteilungsmuster beispielsweise ein Fernlicht-Verteilungsmuster von einem Fahrzeugscheinwerfer. Ferner kann der Fall, in welchem das von dem optischen Bestrahlungssystem ausgestrahlte Licht nicht effektiv als ein Teil des gewünschten Lichtverteilungsmusters genutzt wird, nicht nur den Fall mit einschließen, in welchem das reflektierte Licht des ausgestrahlten Lichts gänzlich nicht zur Erzeugung des Lichtverteilungsmusters beiträgt, sondern schließt auch den Fall für reflektiertes Licht bis einem Grad ein, dass das reflektierte Licht zwar teilweise zu der Erzeugung des Lichtverteilungsmusters beiträgt, aber die Funktion des Lichtverteilungsmusters nicht beeinflusst.
Die Lichtablenkeinrichtung kann ein Mikro-Spiegel-Array mit mehreren Spiegelelementen umfassen, wobei jedes Spiegelelement eine reflektierende Oberfläche hat. Eine Position jedes Spiegelelements kann zwischen der ersten Reflexionsposition und der zweiten Reflexionsposition um eine Drehachse umschaltbar sein, und die Drehachse kann sich entlang einer diagonalen Linie der Reflexionsoberfläche des Spiegelelements erstrecken. Auf diese Weise ist es möglich, rasch und präzise ein Lichtverteilungsmuster mit diversen Formen zu erzeugen.
Das optische Bestrahlungssystem kann an einem Ort angeordnet sein, der um die optische Achse in einem Bereich von 5° bis 45° zu einer Seite gedreht ist, die in der ersten Reflexionsposition näher an der Frontfläche des reflektierenden Teils liegt, in Bezug auf die vertikale Ebene, die die optische Achse des optischen Projektionssystems enthält. Auf diese Weise können Kompaktheit der Gesamtgestaltung der Leuchte und die Stärke des reflektierten Lichts, das auf das optische Projektionssystem fällt, in hohem Maße kompatibel sein.
Das optische Bestrahlungssystem kann einen Reflektor aufweisen, der ausgebildet ist, das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht zu der Lichtablenkeinrichtung zu reflektieren, und der Reflektor kann ausgebildet sein, das reflektierte Licht auf den reflektierenden Teil der Lichtablenkeinrichtung zu fokussieren. Auf diese Weise kann das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zu dem reflektierenden Teil der Lichtablenkeinrichtung ohne Verlust gelenkt werden.
Die reflektierende Oberfläche des Reflektors kann eine größere Oberfläche als der reflektierende Teil der Lichtablenkeinrichtung aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, die Größe der Lichtablenkeinrichtung zu verringern.
Das optische Bestrahlungssystem kann ferner die Lichtquelle mit einem Halbleiter-Lichtemissionselement; und ein Verbund-Lichtkonzentrationselement des parabolischen Typs aufweisen, das ausgebildet ist, das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zu konzentrieren. Auf diese Weise kann das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zu dem reflektierenden Teil der Lichtablenkeinrichtung ohne ungenutzt zu bleiben gelenkt werden.
Indessen können beliebige Kombinationen der vorhergehenden Komponenten und der Erfindungen, die in dem Verfahren, der Einrichtung, dem System usw. repräsentiert sind, effizient als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung praktiziert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Leuchteneinheit bereitzustellen, die in der Lage ist, eine gewünschte Lichtverteilung zu erreichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen schematischen Aufbau einer Leuchteneinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
2A ist eine Frontansicht, die einen schematischen Aufbau einer Lichtablenkeinrichtung gemäß einem Referenzbeispiel zeigt, und 2B ist eine Schnittansicht der Lichtablenkeinrichtung, die in 2A gezeigt ist, entlang einer Linie A-A.
3 ist eine Seitenansicht, die schematisch die Ausbreitung des reflektierten Lichts zeigt, wenn das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht an einer ersten Reflexionsposition und an einer zweiten Reflexionsposition durch ein Spiegelelement reflektiert wird.
4 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Schwenkachse eines Spiegelelements gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
5 ist eine Frontansicht, die einen schematischen Aufbau einer Leuchteneinheit gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
6 ist eine Draufsicht, die schematisch die Ausbreitung des reflektierten Lichts in der in 5 gezeigten Leuchteneinheit darstellt.
7 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Bestrahlungsmusters der Leuchteneinheit gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt.
8 ist eine Frontansicht, die einen schematischen Aufbau der Leuchteneinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
9 ist eine Draufsicht, die schematisch die Ausbreitung reflektierten Lichts in der in 8 gezeigten Leuchteneinheit darstellt.
10 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Bestrahlungsmusters der Leuchteneinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Weiteren wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Die gleichen oder ähnlichen Elemente, Teile und eines Prozesses, die in jeder Zeichnungen dargestellt sind, werden durch die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung wird daher weggelassen, wenn dies geeignet ist. Ferner ist die Ausführungsform anschaulich und soll die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Es sollte beachtet werden, dass alle Merkmale und ihre Kombinationen, die in der Ausführungsform beschrieben sind, nicht notwendigerweise als wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung zu betrachten sind.
[Leuchteneinheit]
1 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen schematischen Aufbau einer Leuchteneinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Eine Leuchteneinheit 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein optisches Projektionssystem 12, eine Lichtablenkeinrichtung 100, die auf einer optischen Achse Ax des optischen Projektionssystems 12 angeordnet und ausgebildet ist, das einfallende Licht selektiv zu dem optischen Projektionssystem 12 zu reflektieren, und ein optisches Bestrahlungssystem 16, das ausgebildet ist, Licht auf einen reflektierenden Teil 100a der Lichtablenkeinrichtung 100 einzustrahlen. Das optische Projektionssystem 12 umfasst eine Projektionsoptik bzw. Projektionslinse 18. Das optische Bestrahlungssystem 16 umfasst eine Lichtquelle 20, ein Lichtkonzentrationselement 22 und einen Reflektor 24. Die Leuchteneinheit 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich in einer Fahrzeugleuchte (beispielsweise ein Fahrzeugscheinwerfer) verwendet. Jedoch ist die Verwendung der vorliegeriden Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung kann auch auf Leuchten diverser Beleuchtungseinrichtungen und diverser bewegter Objekte (Flugzeuge oder Schienenfahrzeuge, usw.) angewendet werden.
Als die Lichtquelle 20 kann ein Halbleiter-Lichtemissionselement, etwa eine LED (lichtemittierende Diode), eine LD (Laser-Diode), ein EL-(Elektro-Lumeniszenz-)Element, einen Glühkolben, eine Glühfadenleuchte (Halogenleuchte) und eine Entladungsleuchte oder dergleichen verwendet werden. Das Lichtkonzentrationselement 22 ist ausgebildet, einen großen Anteil des von der Lichtquelle 20 ausgesandten Lichts zu einer reflektierenden Oberfläche 24a des Reflektors 24 zu lenken. Als das Lichtkonzentrationselement 22 kann beispielsweise eine konvexe Linse, ein geschossförmiger fester Lichtleiter oder ein reflektierender Spiegel, dessen innere Oberfläche als eine vorbestimmte reflektierende Oberfläche ausgebildet ist, oder dergleichen verwendet werden. Insbesondere kann ein parabolischer Verbund-Konzentrator verwendet werden. Indessen kann das Lichtkonzentrationselement weggelassen werden, wenn der Hauptanteil des von der Lichtquelle 20 ausgesandten Lichts zu der reflektierenden Oberfläche 24a des Reflektors 24 gelenkt werden kann. Beispielsweise ist die Lichtquelle 20 an einer gewünschten Position an einer Wärmesenke, die aus Metall, Keramik oder dergleichen hergestellt ist, befestigt.
Die Lichtablenkeinrichtung 100 ist auf der optischen Achse Ax des optischen Projektionssystems 12 angeordnet und ausgebildet, das von der Lichtquelle 20 ausgesandte Licht teilweise zu dem optischen Projektionssystem 12 zu reflektieren. Beispielsweise können die Lichtreflexionseinrichtung 100 MEMS (mikro-elektro-mechanisches System) oder ein DMD (digitales Spiegelbauelement) aufweisen, wobei mehrere Mikro-Spiegel in Form eines Arrays (Matrix) angeordnet sind. Durch separates Steuern des Winkels der reflektierenden Oberflächen dieser Mikro-Spiegel kann die Reflexionsrichtung des von der Lichtquelle 20 ausgesandten Lichts selektiv geändert werden. D. h., ein gewisser Anteil des von der Lichtquelle 20 ausgesandten Lichts wird in Richtung auf das optische Projektionssystem 12 reflektiert und anderes Licht kann in eine Richtung reflektiert werden, in der das Licht nicht effektiv genutzt wird. Dabei kann die Richtung, in der das Licht nicht effektiv genutzt wird, als eine Richtung betrachtet werden, in der der Einfluss des reflektierten Lichts gering ist (beispielsweise trägt das reflektierte Licht kaum zu der Erzeugung des gewünschten Lichtverteilungsmusters bei), oder als eine Richtung, in der Licht beispielsweise auf ein Licht absorbierende Element (Lichtabschirmelement) gelenkt wird.
Das Mikro-Spiegel-Array (ist noch zu beschreiben) der Lichtreflexionseinrichtung 100 ist in der Nähe eines Brennpunkts der Projektionsoptik 18 angeordnet. Das optische Projektionssystem 12 kann mehrere optische Elemente, etwa eine Linse, aufweisen. Des Weiteren ist das optische Element, das in dem optischen Projektionssystem enthalten ist, nicht auf die Linse beschränkt, sondern kann ein reflektierendes Element sein.
Das optische Bestrahlungssystem 16 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst den Reflektor 24, um das von der Lichtquelle 20 ausgesandte Licht in Richtung zu der Lichtablenkeinrichtung 100 zu reflektieren. Der Reflektor 24 ist so ausgebildet, dass das reflektierte Licht auf den reflektierenden Teil 100a der Lichtablenkeinrichtung 100 fokussiert wird. Auf diese Weise kann das von der Lichtquelle 20 ausgesandte Licht zu dem reflektierenden Teil 100a der Lichtablenkeinrichtung 100 gelenkt werden, ohne ungenutzt zu bleiben.
Des Weiteren hat die reflektierende Oberfläche 24a des Reflektors 24 eine größere Fläche als der reflektierende Teil 100a der Lichtablenkeinrichtung 100. Damit ist es möglich, die Größe der Lichtablenkeinrichtung 100 zu reduzieren. Ferner umfasst das optische Bestrahlungssystem 16 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Lichtquelle 20, die ein Halbleiter-Lichtemissionselement aufweist, und das Verbund-Lichtkonzentrationselement des parabolischen Typs 22, das ausgebildet ist, das von der Lichtquelle 20 ausgesandte Licht zu konzentrieren. Auf diese Weise kann das von der Lichtquelle 20 ausgesandte Licht zu dem reflektierenden Teil 100a der Lichtablenkeinrichtung 100 gelenkt werden, ohne ungenutzt zu bleiben.
Die Leuchteneinheit 10, die in der zuvor beschriebenen Weise ausgebildet ist, kann als Scheinwerfer mit variabler Lichtverteilung verwendet werden, um ein partielles Einschalten/Ausschalten zu implementieren.
[Lichtablenkeinrichtung]
2A ist eine Frontansicht, die einen schematischen Aufbau einer Lichtablenkeinrichtung gemäß einem Referenzbeispiel zeigt, und 2B ist eine Schnittansicht der Lichtablenkeinrichtung, die in 2A gezeigt ist, entlang einer Linie A-A.
Wie in 2A gezeigt ist, umfasst die Lichtablenkeinrichtung 100 gemäß dem Referenzbeispiel ein Mikro-Spiegel-Array 104, in welchem mehrere Mikro-Spiegel-Elemente 102 in Form einer Matrix angeordnet sind, und ein transparentes Abdeckelement 106, das an der Frontseite (auf der rechten Seite der in 2B gezeigten Lichtablenkeinrichtung 100) von reflektierenden Oberflächen 102a der Spiegelelemente 102 angeordnet ist. Das Abdeckelement ist beispielsweise aus Glas oder Kunststoff oder dergleichen hergestellt.
Jedes Spiegelelement 102 des Mikro-Spiegel-Arrays 104 ist so eingerichtet, dass eine erste Reflexionsposition P1 (eine mit durchgezogener Linie in 2B gezeigte Position), an der das von der Lichtquelle ausgesandte Licht in Richtung auf das optische Projektionssystem so reflektiert wird, dass es wirksam als Teil des gewünschten Lichtverteilungsmusters genutzt wird, und eine zweite Reflexionsposition P2 (eine in 2B gepunktet gezeigte Position), an der das von der Lichtquelle ausgesandte Licht so reflektiert wird, dass es nicht wirksam genutzt wird, eingenommen werden können.
3 ist eine Ansicht, die schematisch die Ausbreitung des reflektierten Lichts zeigt, wenn das von der Lichtquelle ausgesandte Licht an der ersten Reflexionsposition und an der zweiten Reflexionsposition durch die Spiegelelemente reflektiert wird. Indessen ist in 3 das Mikro-Spiegel-Array so gezeigt, dass es durch ein einzelnes Spiegelelement ersetzt ist, um die Erläuterung zu vereinfachen. Ferner ist das Lichtkonzentrationselement 22, das in 1 gezeigt ist, in 2 nicht dargestellt.
Wie in 2 gezeigt ist, wird einfallendes Licht L_in nicht vollständig zu parallelem Licht, da das von der Lichtquelle 20 ausgesandte Licht konzentriert und von dem Reflektor 24 reflektiert wird. D. h., das einfallende Licht L_in hat einen Einfallswinkel, der zu einem gewissen Grade aufgeweitet wird, wenn das Licht auf die reflektierenden Oberflächen 102a der Spiegelelemente 102 fällt. Ferner sind die Spiegelelemente 102 so angeordnet, dass reflektiertes Licht R1 hauptsächlich zu der Projektionsoptik 18 gelenkt wird, wenn das einfallende Licht L_in an der ersten Reflexionsposition P1 reflektiert wird. Ferner sind, wie in 3 gezeigt ist, die Spiegelelemente 102 so angeordnet, dass reflektiertes Licht R2 nicht zu der Projektionsoptik 18 gelenkt wird, wenn das einfallende Licht Lin an der zweiten Reflexionsposition P2 reflektiert wird.
Ferner wird die Reflexionsposition jedes Spiegelelements 102 gesteuert, und somit wird die Reflexionsrichtung des von der Lichtquelle 20 ausgesandten Lichts selektiv geändert. Auf diese Weise ist es möglich, ein gewünschtes Projektionsbild, Reflexionsbild oder Lichtverteilungsmusters zu erhalten. Insbesondere ist die Lichtablenkeinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet, dass zumindest in einigen Spiegelelementen 102 des reflektierenden Teils 100a die erste Reflexionsposition P1, in der das von dem optischen Bestrahlungssystem 16 ausgesandte Licht in Richtung auf das optische Projektionssystem 12 reflektiert wird, um dort als ein Teil eines gewünschten Lichtverteilungsmusters effektiv genutzt zu werden, und die zweite Reflexionsposition P2, an der von dem optischen Bescheidungssystem 16 ausgestrahltes Licht so reflektiert wird, dass es nicht effizient genutzt wird, umschaltbar sind.
4 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Schwenkachse des Spiegelelements 102 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das Spiegelelement 102 hat eine vierseitige (beispielsweise quadratisch, rhombische, rechteckige und Parallelogramm-artige) reflektierende Oberfläche 102a. Jedes Spiegelelement 102 ist so ausgebildet, dass die erste Reflexionsposition P1 und die zweite Reflexionsposition P2 um eine Schwenkachse C1 entlang einer diagonalen Linie der viereckigen reflektierenden Oberfläche 102a umgeschaltet werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, rasch und präzise ein Lichtverteilungsmusters diverser Formen zu erzeugen.
Wenn jedoch die Schwenkachse C1 des Spiegelelements 102 sich entlang der diagonalen Linie der viereckigen reflektierenden Oberfläche erstreckt und die Lichtablenkeinrichtung 100 verwendet wird, in der derartige Spiegelelemente 102 in Form einer Matrix angeordnet sind, kann das folgende Phänomen auftreten.
5 ist eine Frontansicht, die einen schematischen Aufbau einer Leuchteneinheit 110 gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt. Die Lichtablenkeinrichtung 100 ist indessen so angeordnet, dass zwei benachbarte Seiten jedes Spiegelelements 102 sich entlang einer Z-Richtung (vertikale Dichtung) und einer Y-Richtung (horizontale Richtung) erstrecken. 6 ist eine Draufsicht, die schematisch die Ausbreitung von reflektiertem Licht in der in 5 gezeigten Leuchteneinheit darstellt. Zur einfacheren Erläuterung zeigt 6 die Ausbreitung von reflektiertem Licht in einem einzelnen Spiegelelement.
Wie in 6 gezeigt ist, ist die Leuchteneinheit 110 gemäß dem Vergleichsbeispiel so angeordnet, dass die Lichtquelle 20 oder der Reflektor 24 in Bezug auf die XZ-Ebene ebenen-symmetrisch ist. D. h., das Licht, das von der Lichtquelle 20 ausgesandt wird und sich ausbreitet, wird durch den Reflektor 24 in Richtung auf die optische Achse Ax fokussiert. Wenn daher die Lichtablenkeinrichtung 100 so angeordnet ist, dass eine Richtung, in der die Frontfläche der Lichtablenkeinrichtung 100 zeigt, mit der optischen Achse Ax übereinstimmt, ist das Spiegelelement 102 so eingerichtet, dass der Hauptanteil von reflektiertem Licht R1' auf das rechte Gebiet der Projektionsoptik 18, die in 6 gezeigt ist, gelenkt wird, wenn das einfallende Licht L_n an einer Reflexionsposition P1' reflektiert wird. Andererseits ist Spiegelelement 102 so eingerichtet, dass der Hauptanteil von reflektiertem Licht R2' auf das linke Gebiet der Projektionsoptik 18, die in 6 gezeigt ist, gelenkt wird, wenn das einfallende Licht L_in an einer Reflexionsposition P2' reflektiert wird. In diesem Falle ist das Spiegelelement 102 so eingerichtet, dass das reflektierte Licht jeweils in der Reflexionsposition P1' und der Reflexionsposition P2' auf die Projektionsoptik fällt. Daher ist es nicht möglich, ein gewünschtes Lichtverteilungsmusters (Bestrahlungsmuster) zu erhalten.
Aus diesem Grunde ist es in der Leuchteneinheit 110 erforderlich, als die Referenzposition beispielsweise eine Position festzulegen, auf die alle Spiegelelemente 102 (Lichtablenkeinrichtung 100) ungefähr um 10° bis 15° um die Z-Achse gedreht werden (in 6 in Richtung des Uhrzeigers). Indem dies bewerkstelligt wird, trifft der Hauptanteil des reflektierten Lichts R1' auf die Projektionsoptik 18 und der Hauptanteil des reflektierten Lichts R2' trifft nicht auf die Projektionsoptik 18. Jedoch fällt andererseits das von der Lichtquelle 20 als ein rechteckiges Lichtquellenbild ausgesandte Licht schräg ein und wird von den Spiegelelementen 102 in der Reflexionsposition P1' reflektiert. Daher ist das Lichtquellenbild gedreht und wird von der Projektionsoptik 18 nach vorne projiziert.
7 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Bestrahlungsmusters der Leuchteneinheit 110 gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt. Wie in 7 gezeigt ist, ist ein Bestrahlungsmuster PH' als Ganzes schräg geneigt. Somit kann ein gewünschtes Lichtverteilungsmuster nicht erhalten werden. Daher haben die Erfinder intensiv geforscht und haben ermittelt, dass die vorhergehenden Probleme gelöst werden können, indem die Position des optischen Bestrahlungssystems 16 von einer vertikalen Ebene, die die optische Achse Ax enthält, verschoben wird.
8 ist eine Frontansicht, die einen schematischen Aufbau der Leuchteneinheit 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 9 ist eine Draufsicht, die schematisch die Ausbreitung von reflektiertem Licht in der in 8 gezeigten Leuchteneinheit 10 darstellt. 10 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Bestrahlungsmusters der Leuchteneinheit 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Wie in 8 oder 9 gezeigt ist, ist das optische Bestrahlungssystem 16 gemäß der vorliegenden Ausführungsform so angeordnet, dass die Spiegelelemente 102 in dem reflektierenden Teil der Lichtablenkeinrichtung 100 aus der Position angestrahlt werden, die zu der Seite, der die Frontfläche des Spiegelelements 102 in der ersten Reflexionsposition P1 zugewandt ist (die rechte Seite der optischen Achse Ax, die in 9 gezeigt ist), in Bezug auf eine vertikalen Ebene S (XZ-Ebene) verschoben ist, die die optische Achse Ax des optischen Projektionssystems 12 enthält.
Das optische Bestrahlungssystem 16 der Leuchteneinheit 10 ist damit so ausgebildet, dass es den reflektierenden Teil 100a der Lichtablenkeinrichtung 100 aus der Position beleuchtet, die zu der Seite verschoben ist, der die Frontfläche des reflektierenden Teils 100a in der ersten Reflexionsposition P1 zugewandt ist, anstatt zu der Seite, der die Frontfläche des reflektierenden Teils 100a in der zweiten Reflexionsposition P2 zugewandt ist. Daher wird der Einfallswinkel oder Reflexionswinkel von Licht des optischen Bestrahlungssystems 16 in der ersten Reflexionsposition P1 kleiner als der Einfallswinkel oder Reflexionswinkel von Licht des optischen Bestrahlungssystems in der zweiten Reflexionsposition P2. Folglich können das optische Bestrahlungssystem 16 und das optische Projektionssystem 12 kompakt gestaltet werden. Da ferner der Einfallswinkel und der Reflexionswinkel in Bezug auf die Spiegelelemente 102, die in der ersten Reflexionsposition P1 angeordnet sind, klein ist, wird das reflektierte Licht, das nicht auf das optische Projektionssystem fällt, verringert. D. h., das Licht des optischen Bestrahlungssystems 16 kann in dem Lichtverteilungsmusters ohne Verlust genutzt werden.
Das optische Bestrahlungssystem 16 ist an einem Ort angeordnet, der um die optische Achse Ax mit einem Winkel von α° (0 < α ≤ 45) zu der Seite gedreht ist, die näher an der Frontfläche des reflektierenden Teils 100a der Lichtablenkeinrichtung 100 in der ersten Reflexionsposition P1 liegt in Bezug auf die vertikale Ebene S, die die optische Achse Ax des optischen Projektionssystems 12 enthält. Obwohl der Drehwinkel α entsprechend der Einstellung eines Kippwinkels (Winkelversatz zwischen der ersten Reflexionsposition und der zweiten Reflexionsposition um die Schwenkachse C1 als Drehpunkt) des Spiegelelements 102 in diverser Weise geändert werden kann, ist der Drehwinkel vorzugsweise 5° oder größer und auch vorzugsweise 40° oder kleiner.
Wie in 10 gezeigt ist, kann die Leuchteneinheit 10, die in dieser Weise eingerichtet ist, das Bestrahlungsmuster PH erreichen, das dem Rechteck angenähert ist. Insbesondere wird das gesamte optische Bestrahlungssystem 16 gedreht, wobei angenommen wird, dass ein Lichtquellenbild gedreht wird, wenn es von der Lichtablenkeinrichtung 100 reflektiert wird. Somit ist es einfach, ein gewünschtes Lichtverteilungsmuster zu erreichen. Ferner wird die gesamte Struktur gedreht, während eine relative Beziehung in der Anordnung zwischen der Lichtquelle 20 und dem Reflektor 24 beibehalten wird. Auf diese Weise erreicht das reflektierte Bild die Lichtablenkeinrichtung 100 ohne Änderung, wenn das Bild der Lichtquelle von dem Reflektor 24 reflektiert wird. Daher wird die optische Gestaltung einfach. Daher können Kompaktheit des gesamten Aufbaus der Leuchte und Anteil an reflektiertem Licht, der auf das optische Projektionssystem 16 fällt, in hohem Maße miteinander kompatibel sein, während gleichzeitig ein gewünschtes Lichtverteilungsmuster erhalten wird.
Die vorliegende Erfindung ist zuvor mit Bezug zu jeder anschaulichen Ausführungsform, die zuvor beschrieben ist, dargelegt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese anschaulichen Ausführungsformen beschränkt. Es ist auch beabsichtigt, dass eine geeignete Kombination oder Ergänzung in Bezug auf den Aufbau jeder anschaulichen Ausführungsform in der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen ist. Auf Grundlage des Fachwissens können die Kombination oder die Reihenfolge der Verarbeitung in jeder anschaulichen Ausführungsformen in geeigneter Weise geändert werden, oder es kann eine Modifizierung, etwa diverse Gestaltungsänderungen, zu jeder anschaulichen Ausführungsform hinzugefügt werden. Eine anschauliche Ausführungsform, zu der eine derartige Modifizierung hinzugefügt wird, kann ebenfalls in Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 9-104288 [0002]
JP 2004-210127 [0002]

Claims

Eine Leuchteneinheit mit: einem optischen Projektionssystem; einer Lichtablenkeinrichtung mit einem reflektierenden Teil, wobei die Lichtablenkeinrichtung auf einer optischen Achse des optischen Projektionssystems angeordnet und ausgebildet ist, einfallendes Licht zu dem optischen Projektionssystem zu reflektieren; und einem optischen Bestrahlungssystem, das ausgebildet ist, Licht auf den reflektierenden Teil der Lichtablenkeinrichtung einzustrahlen, wobei die Lichtablenkeinrichtung zumindest ein gewisses Gebiet in dem reflektierenden Teil hat, dessen Position zwischen einer ersten Reflexionsposition, an der von dem optischen Bestrahlungssystem ausgestrahltes Licht in Richtung auf das optische Projektionssystem so reflektiert wird, dass es effektiv als ein Teil eines gewünschten Lichtverteilungsmusters benutzt ist, und einer zweiten Reflexionsposition, an der das von dem optischen Bestrahlungssystem ausgestrahlte Licht so reflektiert wird, dass es nicht effektiv genutzt ist, umschaltbar ist, und wobei das optische Bestrahlungssystem an einer Position angeordnet ist, die zu einer Seite, der eine Frontfläche des reflektierenden Teils in der ersten Reflexionsposition zugewandt ist, in Bezug auf eine vertikalen Ebene verschoben ist, die die optische Achse des optischen Projektionssystems enthält.
Die Leuchteneinheit nach Anspruch 1, wobei die Lichtablenkeinrichtung ein Mikro-Spiegel-Array mit mehreren Spiegelelementen umfasst, wobei jedes Spiegelelement eine reflektierende Oberfläche hat, wobei eine Position jedes Spiegelelements zwischen der ersten Reflexionsposition und der zweiten Reflexionsposition um eine Schwenkachse umschaltbar ist, und wobei die Schwenkachse sich entlang einer diagonalen Linie der reflektierenden Oberfläche des Spiegelelements erstreckt.
Die Leuchteneinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das optische Bestrahlungssystem an einer Stelle angeordnet ist, die um die optische Achse in einem Bereich von 5° bis 45° zu einer Seite, die in der ersten Reflexionsposition näher an der Frontfläche des reflektierenden Teils liegt, in Bezug auf die vertikalen Ebene gedreht ist, die die optische Achse des optischen Projektionssystems enthält.
Die Leuchteneinheit nach einem Anspruch einer der Ansprüche 1 bis 3, wobei das optische Bestrahlungssystem einen Reflektor aufweist, der ausgebildet ist, das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht zu der Lichtablenkeinrichtung zu reflektieren, und wobei der Reflektor ausgebildet ist, das reflektierte Licht auf den reflektierenden Teil der Lichtablenkeinrichtung zu fokussieren.
Die Leuchteneinheit nach Anspruch 4, wobei die reflektierende Oberfläche des Reflektors eine Fläche hat, die größer ist als jene des reflektierenden Teils der Lichtablenkeinrichtung.
Die Leuchteneinheit nach Anspruch 4 oder 5, wobei das optische Bestrahlungssystem ferner umfasst die Lichtquelle, die ein Halbleiter-Lichtemissionselement aufweist; und ein Verbund-Lichtkonzentrationselement parabolischer Art, das ausgebildet ist, das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zu konzentrieren.