DE102016006798A1 - Headlight device for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug, die eine erste Primärlichtquelle (2) zur Erzeugung eines ersten Primärlichtstrahls, eine zweite Primärlichtquelle (2') zur Erzeugung eines zweiten Primärlichtstrahls, einen schwenkbaren Spiegel (4) zum Projizieren des ersten Primärlichtstrahls und des zweiten Primärlichtstrahls zu jeweils einem auf einer Leuchtstoffplatte (5) beweglichen Lichtspot umfasst. Die Leuchtstoffplatte (5) weist einen durch das Primärlicht anregbaren Leuchtstoff auf, so dass der jeweilige Lichtspot jeweils einen als sekundäre Lichtquelle fungierenden Leuchtstoffplattenbereich ausleuchten kann. Ferner weist die Scheinwerfervorrichtung eine der Leuchtstoffplatte (5) nachgeschaltete strahlformende Optik (6) zur Formung eines Scheinwerferlichtes, wobei die erste Primärlichtquelle (2), die zweite Primärlichtquelle (2') und der schwenkbare Spiegel (4) bezüglich der Leuchtstoffplatte derart angeordnet sind, dass durch eine Überlagerung der von dem ersten Primärlichtstrahl und von dem zweiten Primärlichtstrahl ausgeleuchteten Leuchtstoffplattenbereiche sich auf unterschiedliche Verweildauer des jeweiligen Lichtspots an unterschiedlichen Stellen der jeweiligen Leuchtstoffplattenoberfläche zurückzuführende Leuchtinhomogenitäten der Leuchtstoffplattenbereiche gegenseitig wenigstens teilweise kompensieren.A headlamp device for a vehicle comprising a first primary light source (2) for generating a first primary light beam, a second primary light source (2 ') for generating a second primary light beam, a pivotable mirror (4) for projecting the first primary light beam and the second primary light beam into a respective one a phosphor plate (5) comprises movable light spot. The phosphor plate (5) has a phosphor which can be excited by the primary light, so that the respective light spot can illuminate a phosphor plate region which functions as a secondary light source. Furthermore, the headlight device has a beam-forming optical system (6) connected downstream of the phosphor panel (5) for forming a spotlight, wherein the first primary light source (2), the second primary light source (2 ') and the pivotable mirror (4) are arranged with respect to the phosphor panel, that due to a superimposition of the phosphor plate regions illuminated by the first primary light beam and by the second primary light beam, luminous inhomogeneities of the phosphor plate regions attributable to different residence times of the respective light spot at different points of the respective phosphor plate surface at least partially compensate each other.
Description
Die Erfindung betrifft eine Scheinwerfervorrichtung, insbesondere eine Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug.The invention relates to a headlight device, in particular a headlight device for a vehicle.
Es sind Fahrzeugscheinwerfer mit scannenden Laserlichtmodulen bekannt, welche eine Laserlichtquelle zur Erzeugung einer primären Strahlung, eine Strahllenkungsvorrichtung zur Lenkungen des Laserstrahls auf eine Vorrichtung mit einem Leuchtstoff sowie eine Strahlformende Optik zur Formung des Scheinwerferlichtstrahls aufweisen.There are known vehicle headlights with scanning laser light modules, which have a laser light source for generating a primary radiation, a beam steering device for directing the laser beam to a device with a phosphor and a beam-forming optical system for shaping the headlight beam.
Die Druckschrift
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Scheinwerfervorrichtung, einen Scheinwerfer sowie ein Fahrzeug mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen.The object of the present invention is to provide a headlight device, a headlight and a vehicle with improved properties.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen, die eine erste Primärlichtquelle zur Erzeugung eines ersten Primärlichtstrahls, eine zweite Primärlichtquelle zur Erzeugung eines zweiten Primärlichtstrahls sowie einen schwenkbaren Spiegel zum Projizieren des ersten Primärlichtstrahls und des zweiten Primärlichtstrahls zu jeweils einem auf einer Leuchtstoffplatte beweglichen Lichtspot umfasst, wobei die Leuchtstoffplatte einen durch das Primärlicht anregbaren Leuchtstoff aufweist, so dass der jeweilige Lichtspot jeweils einen als sekundäre Lichtquelle fungierenden Leuchtstoffplattenbereich ausleuchten kann. Ferner umfasst die Scheinwerfervorrichtung eine der Leuchtstoffplatte nachgeschaltete strahlformende Optik zur Formung eines Scheinwerferlichtes, wobei die erste Primärlichtquelle, die zweite Primärlichtquelle und der schwenkbare Spiegel bezüglich der Leuchtstoffplatte derart angeordnet sind, dass durch eine Überlagerung der von dem ersten Primärlichtstrahl und von dem zweiten Primärlichtstrahl ausgeleuchteten Leuchtstoffplattenbereiche sich auf unterschiedliche Verweildauer des jeweiligen Lichtspots an unterschiedlichen Stellen der jeweiligen Leuchtstoffplattenoberfläche zurückzuführende Leuchtinhomogenitäten der Leuchtstoffplattenbereiche gegenseitig wenigstens teilweise kompensieren.According to a first aspect of the invention, a headlamp device for a vehicle is provided, which comprises a first primary light source for generating a first primary light beam, a second primary light source for generating a second primary light beam, and a pivotable mirror for projecting the first primary light beam and the second primary light beam into a respective one on one Fluorescent plate movable light spot comprises, wherein the phosphor plate has a stimulable by the primary light phosphor, so that the respective light spot can illuminate each functioning as a secondary light source phosphor plate area. Furthermore, the headlamp device comprises a beam-forming optical system arranged downstream of the phosphor plate for forming a headlight light, wherein the first primary light source, the second primary light source and the pivotable mirror are arranged with respect to the phosphor plate such that by overlaying the phosphor plate regions illuminated by the first primary light beam and by the second primary light beam at least partially compensate each other for different dwell time of the respective light spot at different points of the respective phosphor plate surface attributable luminous inhomogeneities of the phosphor plate areas.
Durch die Schwenkbewegung der Spiegel wird der jeweilige Lichtspot auf der dem schwenkbaren Spiegel zugewandten Oberfläche der Leuchtstoffplatte hin und her bewegt, so dass im zeitlichen Durchschnitt jeweils ein ausgedehnter Oberflächenbereich der Leuchtstoffplatte beleuchtet wird. Dabei wird am aktuellen Aufenthaltsort des jeweiligen Lichtspots auf der Oberfläche der Leuchtstoffplatte wenigstens ein Teil des Primärlichts durch den in der Leuchtstoffplatte befindlichen Leuchtstoff absorbiert und in ein sekundäres Licht umgewandelt.As a result of the pivoting movement of the mirrors, the respective light spot is moved back and forth on the surface of the phosphor panel facing the pivotable mirror, so that in each case an extensive surface area of the phosphor panel is illuminated in the temporal average. At the current location of the respective light spot on the surface of the phosphor plate at least a portion of the primary light is absorbed by the phosphor located in the phosphor plate and converted into a secondary light.
Diese Oberflächenbereiche der Leuchtstoffplatten dienen als Lichtquellen für die jeweilige nachgeschaltete strahlformende Optik, so dass durch das Leuchten dieser Leuchtstoffplattenbereiche jeweils ein bestimmter ausgedehnter Bereich der Scheinwerferlichtverteilung ausgeleuchtet werden kann.These surface areas of the phosphor panels serve as light sources for the respective downstream beam-shaping optics, so that in each case a certain extended area of the spotlight distribution can be illuminated by the illumination of these phosphor panel areas.
Durch die Überlagerung der beiden leuchtenden Bereiche können unerwünschte auf unterschiedliche Verweildauer des jeweiligen Lichtspots an unterschiedlichen Stellen der Leuchtstoffplattenoberfläche zurückzuführende Leuchtinhomogenitäten der leuchtenden Bereiche unterdrückt werden, so dass auch die Scheinwerferlichtverteilung homogenisiert wird. Außerdem kann dadurch Intensitätsverteilung des Scheinwerferlichtes gezielt modifiziert werden. Beispielsweise kann ein bestimmter Bereich der Scheinwerferlichtverteilung statisch oder dynamisch – je nach Bedarf – stärker ausgeleuchtet werden.Due to the superimposition of the two luminous areas, unwanted light inhomogeneities of the luminous areas attributable to different residence times of the respective light spot at different points on the phosphor plate surface can be suppressed so that the spotlight distribution is also homogenized. In addition, this intensity distribution of the headlight can be selectively modified. For example, a specific area of the headlight light distribution can be lit up more statically or dynamically, as required.
Als schwenkbare Spiegel können zu periodischer Schwenkbewegung bzw. Rotationsschwingung resonant bzw. quasiresonant anregbare Spiegel vorgesehen sein.As a pivotable mirror resonant or quasi-resonant excitable mirror can be provided for periodic pivotal movement or rotational vibration.
Resonante bzw. quasiresonante Anregung bedeuten in diesem Zusammenhang, dass die Anregung der Schwingbewegung des schwenkbaren Spiegels mit einer Frequenz erfolgt, die gleich oder nahezu gleich zu der Resonanzfrequenz der Rotationsschwingung des schwenkbaren Spiegels ist.Resonant or quasi-resonant excitation in this context means that the excitation of the oscillatory movement of the pivotable mirror takes place with a frequency which is equal to or almost equal to the resonant frequency of the rotational oscillation of the pivotable mirror.
Durch die resonante bzw. quasiresonante Anregung der Schwingbewegung kann der schwenkbare Spiegel auf einfache und vorhersehbare Weise in eine periodische quasifreie Schwingbewegung versetzt werden.Due to the resonant or quasi-resonant excitation of the oscillatory motion of the pivotable mirror can be offset in a simple and predictable manner in a periodic quasi-free oscillatory motion.
Quasifreie Schwingbewegung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Spiegel mehrere periodische Schwingbewegungen ohne Anregungspuls ausführen können, und dass der Anregungspuls lediglich zur Kompensation etwaiger, insbesondere über mehrere Schwingungsperioden akkumulierter Dämpfung benötigt wird.Quasi-free oscillatory motion in this context means that the mirrors can perform several periodic oscillatory motions without an excitation pulse, and that the excitation pulse is only needed to compensate for any attenuation accumulated, in particular over several oscillation periods.
Bedingt durch die resonante bzw. quasiresonante Schwingung der Spiegel führt der jeweilige Lichtspot eine oszillierende Bewegung auf der jeweiligen Leuchtstoffplattenoberfläche aus, welche der Oszillation eines harmonischen Oszillators ähnlich ist. Die Wendepunkte umkehrpunkte der Oszillation des jeweiligen Lichtspots entsprechen den Positionen maximaler Auslenkung des Spiegels bzw. einem Nulldurchgang der Winkelgeschwindigkeit des Spiegels, so dass die durchschnittliche Verweildauer des jeweiligen Lichtspots an den Umkehrpunkten am größten ist.Due to the resonant or quasi-resonant oscillation of the mirror, the respective light spot performs an oscillating movement on the respective phosphor plate surface, which is similar to the oscillation of a harmonic oscillator. The turning points reversal points of the Oscillation of the respective light spot correspond to the positions of maximum deflection of the mirror or a zero crossing of the angular velocity of the mirror, so that the average residence time of the respective light spot at the reversal points is greatest.
Beim Passieren des Gleichgewichtszustandes des schwenkbaren Spiegels ist hingegen die Winkelgeschwindigkeit des Spiegels am höchsten, so dass in der Mitte des jeweiligen leuchtenden Bereichs die Verweildauer des jeweiligen Lichtspots am geringsten ist.When passing the equilibrium state of the pivotable mirror, however, the angular velocity of the mirror is highest, so that in the middle of each luminous area, the residence time of the respective light spot is the lowest.
Wegen dieser Unterschiede in der Verweildauer des jeweiligen Lichtspots an unterschiedlichen Stellen der Leuchtstoffplattenoberfläche weisen die leuchtenden Bereiche der Leuchtstoffplattenoberfläche – zeitlich gemittelt – eine inhomogene Leuchtstärkenverteilung auf, was sich in der Intensitätsverteilung der Scheinwerferlichtverteilung wiederspiegelt.Because of these differences in the residence time of the respective light spot at different points of the phosphor plate surface, the luminous areas of the phosphor plate surface - averaged over time - an inhomogeneous luminous intensity distribution, which is reflected in the intensity distribution of the spotlight distribution.
Durch die Überlagerung der beiden leuchtenden Bereiche werden somit einerseits diese Inhomogenitäten in den Leuchtintensität der beiden leuchtenden Bereiche unterdrückt. Andererseits kommt es dadurch zu einer Erhöhung der Lichtintensität in einem dem Überlappungsbereich der beiden Leuchtstoffplattenbereiche entsprechenden Bereich der Scheinwerferlichtverteilung.On the one hand, these inhomogeneities in the luminous intensity of the two luminous areas are thus suppressed by the superposition of the two luminous areas. On the other hand, this results in an increase in the light intensity in a region of the headlight light distribution corresponding to the overlapping region of the two phosphor plate regions.
Die schwenkbaren Spiegel können jeweils um eine Achse, insbesondere um jeweils eine nach dem Einbau der Scheinwerfervorrichtung vertikal ausgerichtete Achse schwenkbar sein, so dass auf der Oberfläche der Leuchtstoffplatte jeweils ein horizontaler streifenförmiger leuchtender Bereich erzeugbar ist.The pivotable mirrors can each be pivotable about an axis, in particular around a respective axis oriented vertically after installation of the headlamp device, so that in each case a horizontal strip-shaped luminous region can be generated on the surface of the phosphor plate.
Diese streifenförmigen leuchtenden Bereiche auf den Oberflächen der Leuchtstoffplatten stellen jeweils eine räumlich ausgedehnte Lichtquelle für die jeweilige strahlformende Optik dar, so dass jeweils ein der jeweiligen räumlichen Ausdehnung entsprechendes Segment in der Scheinwerferlichtverteilung ausgeleuchtet werden kann.These strip-shaped luminous areas on the surfaces of the phosphor panels each represent a spatially extended light source for the respective beam-forming optics, so that in each case one of the respective spatial extent corresponding segment can be illuminated in the spotlight distribution.
Die Scheinwerfervorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie im eingebauten Zustand die im Wesentlichen bezüglich einer Fahrzeuglängsrichtung symmetrische Scheinwerferlichtverteilung erzeugt.The headlamp device can be designed such that, when installed, it generates the headlight light distribution that is substantially symmetrical with respect to a vehicle longitudinal direction.
Durch eine derartige symmetrische Scheinwerferlichtverteilung kann eine gleichermaßen gute Ausleuchtung auf beiden Straßenseiten erzielt werden.By such a symmetrical headlight distribution equally good illumination can be achieved on both sides of the road.
Die Scheinwerfervorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie im eingebauten Zustand eine Scheinwerferlichtverteilung erzeugt, in welcher der dem Überlappungsbereich der beiden Leuchtstoffplattenbereiche entsprechende Bereich der Scheinwerferlichtverteilung mit erhöhter Lichtintensität auf die Straßenmitte fällt.The headlamp device may be designed such that, when installed, it generates a headlight light distribution in which the region of the headlight light distribution corresponding to the overlapping region of the two phosphor plate regions falls onto the center of the road with increased light intensity.
Auf diese Weise wird eine hohe Lichtstärke in einem Bereich der Scheinwerferlichtverteilung erzielt, in dem sie in den meisten Fällen auch benötigt wird.In this way, a high light intensity is achieved in a range of the headlight distribution, in which it is needed in most cases.
Als schwenkbarer Spiegel kann ein mikroelektromechanischer Spiegel (MEMS-Spiegel) vorgesehen werden.As a pivotable mirror, a micro-electro-mechanical mirror (MEMS mirror) can be provided.
Mikroelektromechanische Spiegel eignen sich aufgrund ihrer geringen Trägheit und hohen Präzision gut dafür, periodische Schwingungen mit einer Frequenz von 100 Hz bis einigen Kilohertz präzise auszuführen. Bei diesen Frequenzen wird die auf die Schwenkbewegung der Spiegel zurückzuführende störende Dynamik in der Lichtverteilung für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar.Due to their low inertia and high precision, microelectromechanical mirrors are well suited for precisely performing periodic oscillations with a frequency of 100 Hz to a few kilohertz. At these frequencies, the disturbing dynamics in the light distribution attributable to the pivoting movement of the mirrors are imperceptible to the human eye.
Der schwenkbare Spiegel kann auch als ein piezoelektrisch angetriebener mikromechanischer Spiegel ausgeführt sein. Alternativ dazu kann der schwenkbare Spiegel als kapazitiv und/oder induktiv angetriebener Spiegel sein. Dadurch kann die Schwingung des Spiegels auf einfache Weise durch elektrische Pulse angeregt werden.The pivotable mirror can also be designed as a piezoelectrically driven micromechanical mirror. Alternatively, the pivotable mirror may be a capacitively and / or inductively driven mirror. Thereby, the vibration of the mirror can be easily excited by electric pulses.
Als Primärlichtquellen können im blauen Spektralbereich emittierende Laserdioden vorgesehen sein. Blaue Laserdioden weisen eine hohe Leuchteffizienz auf. Außerdem eignet sich das blaue Licht gut als Anregungslicht für Leuchtstoffe.As primary light sources emitting laser diodes can be provided in the blue spectral range. Blue laser diodes have a high luminous efficiency. In addition, the blue light is well suited as an excitation light for phosphors.
Alternativ können auch im UV-Spektralbereich emittierende Laserdioden eingesetzt werden. Dadurch können auch solche Leuchtstoffe angeregt werden die vom blauen Licht nicht angeregt werden.Alternatively, emitting laser diodes can also be used in the UV spectral range. As a result, even those phosphors are excited that are not excited by the blue light.
Die Scheinwerfervorrichtung kann eine weitere oder mehrere weitere Primärlichtquellen zur Formung eines einer gewünschten Scheinwerferlichtverteilung entsprechenden leuchtenden Bereichs auf der Leuchtstoffplatte aufweisen.The headlamp device may comprise one or more further primary light sources for shaping a luminous area corresponding to a desired spotlight distribution on the phosphor plate.
Durch die Verwendung von zusätzlichen Primärlichtquellen kann die resultierende Gesamtintensitätsverteilung des Scheinwerferlichtes weiter homogenisiert werden. Außerdem kann die Gesamtintensitätsverteilung durch gezieltes Ausleuchten bestimmter Bereiche der Leuchtstoffplatte gezielt modifiziert werden.By using additional primary light sources, the resulting total intensity distribution of the spotlight can be further homogenized. In addition, the overall intensity distribution can be specifically modified by targeted illumination of certain areas of the phosphor plate.
Die weitere bzw. die weiteren Primärlichtquellen können derart ausgebildet sein, dass ein intensitätsstarker Randbereich eines auf eine Primärlichtquelle zurückzuführenden Lichtkegels des Scheinwerferlichtes zwischen zwei lokale Maxima der Intensitätsverteilung einer auf die restlichen Primärlichtquellen zurückzuführenden Lichtkegels des Scheinwerferlichtes fällt.The further or the further primary light sources can be designed in such a way that a high-intensity edge region of a light cone of the spotlight, which can be attributed to a primary light source, lies between two local maxima Intensity distribution of attributable to the remaining primary light sources light cone of the headlight light falls.
Durch derartige Anordnung der Scheinwerfervorrichtung kann die Gesamtlichtverteilung besonders effizient homogenisiert werden.Such an arrangement of the headlamp device, the total light distribution can be homogenized particularly efficient.
Die Scheinwerfervorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Spiegelebene im Gleichgewichtszustand des Spiegels einen spitzen Winkel zu der Leuchtstoffplatte bildet, wobei die Primärlichtquellen derart angeordnet sind, dass im Gleichgewichtszustand des Spiegels die Primärlichtstrahlen auf der Spiegeloberfläche im unterschiedlichen Abstand von der Leuchtstoffplatte eintreffen können.The headlamp device can be designed such that the mirror plane forms an acute angle to the phosphor plate in the equilibrium state of the mirror, wherein the primary light sources are arranged such that in the equilibrium state of the mirror, the primary light beams can arrive on the mirror surface at different distances from the phosphor plate.
Eine derartige Scheinwerfervorrichtung erlaubt es, insbesondere durch unterschiedliche Positionierung der Primärlichtstrahlen bezüglich der Spiegeloberfläche den von den Primärlichtquellen ausgeleuchteten Bereich der Leuchtstoffplatte noch flexibler zu gestalten.Such a headlight device makes it possible to make the area of the phosphor panel illuminated by the primary light sources even more flexible, in particular by different positioning of the primary light beams with respect to the mirror surface.
Die Primärlichtquellen können jeweils eine der jeweiligen Primärlichtquelle nachgeschaltete Primäroptik aufweisen.The primary light sources can each have one of the respective primary light source downstream primary optics.
Mit Hilfe der Primäroptik kann der Öffnungswinkel des jeweiligen Primärlichtstrahls und somit die Größe des jeweiligen Lichtspots auf der Leuchtstoffplatte angepasst werden, um den Leuchtintensitätsverteilung der Leuchtstoffplatte gemäß gewünschter Scheinwerferlichtverteilung zu beeinflussen.With the help of the primary optics, the opening angle of the respective primary light beam and thus the size of the respective light spot on the phosphor plate can be adjusted in order to influence the luminous intensity distribution of the phosphor plate according to the desired spotlight distribution.
Als Primärlichtquellen können alternativ zu Laserdioden LED, insbesondere mit Kollimationsoptik ausgestattete LED eingesetzt werden.As a primary light sources, LEDs can be used as an alternative to laser diodes, in particular equipped with collimating optics.
Durch die Kollimationsoptik kann das LED-Licht auf den jeweiligen schwenkbaren Spiegel gerichtet werden, um jeweils einen beweglichen Lichtspot auf der jeweiligen Leuchtstoffplattenoberfläche zu erzeugen.Through the collimating optics, the LED light can be directed to the respective pivotable mirror to produce a respective movable light spot on the respective phosphor plate surface.
Die Leuchtstoffplatten können einen im gelben Spektralbereich emittierenden Leuchtstoff aufweisen.The phosphor plates may have a phosphor emitting in the yellow spectral range.
Solche Leuchtstoffe werden häufig zur Erzeugung von weißem Licht verwendet und sind leicht verfügbar.Such phosphors are commonly used to produce white light and are readily available.
Die Leuchtstoffplatten können auch einen im breiten Spektralbereich emittierenden Leuchtstoff bzw. ein Leuchtstoffgemisch aufweisen.The phosphor plates can also have a phosphor emitting in the wide spectral range or a phosphor mixture.
Durch die Verwendung des im breiten Spektralbereich emittierenden Leuchtstoffs bzw. Leuchtstoffgemisches kann ein weißes Scheinwerferlicht mit einem hohen Farbwiedergabeindex erzeugt werden.Through the use of the broad-spectrum emitting phosphor or phosphor mixture, a white spotlight with a high color rendering index can be generated.
Die Leuchtstoffplatte kann transluzent ausgebildet sein und die Scheinwerfervorrichtung kann so eingerichtet sein, dass ein von einer dem schwenkbaren Spiegel abgewandten Rückseite der Leuchtstoffplatte abgegebenes Licht durch die strahlformende Optik erfassbar ist.The phosphor plate can be designed to be translucent and the headlamp device can be set up such that a light emitted from a rear side of the phosphor plate facing away from the pivotable mirror can be detected by the beam-forming optic.
Durch eine derartige Trennung des sekundären optischen Zweigs von dem primären optischen Zweig wird das Erfassen des von der Leuchtstoffplatte abgegebenen Lichtes von dem schwenkbaren Spiegel nicht beeinträchtigt.Such a separation of the secondary optical branch from the primary optical branch does not affect the detection of the light emitted from the phosphor panel by the pivotable mirror.
Die Scheinwerfervorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass im Betrieb ein Teil des Primärlichts von der Leuchtstoffplatte diffus gestreut wird, so dass das von der Leuchtstoffplatte abgestrahlte und von der strahlformende Optik erfasste Licht eine Mischung des von Primärlichtquellen emittierten von der Leuchtstoffplatte diffus gestreuten Lichtes und des sekundären vom Leuchtstoff emittierten Lichtes darstellt, die im Wesentlichen als weißes Licht wahrnehmbar ist.The headlamp device may be configured such that in operation a portion of the primary light is diffused by the phosphor panel so that the light emitted from the phosphor panel and detected by the beamforming optic is a mixture of the diffused light emitted by primary light sources and the secondary diffused light represented by the phosphor emitted light, which is substantially perceived as white light.
Somit kann eine effiziente Weißlichtquelle zur Formung des Scheinwerferlichts bereitgestellt werden.Thus, an efficient white light source for shaping the headlight light can be provided.
Die strahlformende Optik kann eine Linse aufweisen.The beam-shaping optics can have a lens.
Durch Linsen können die als sekundäre Lichtquellen fungierenden leuchtenden Bereiche der jeweiligen Leuchtstoffplattenoberfläche auf einfache Weise auf eine Zielebene vor dem Fahrzeug projiziert werden.By means of lenses, the luminous regions of the respective phosphor plate surface functioning as secondary light sources can be projected in a simple manner onto a target plane in front of the vehicle.
Alternativ oder zusätzlich zu Linsen kann auch eine Reflexionsoptik vorgesehen werden.Alternatively or in addition to lenses, a reflection optics can also be provided.
Durch zusätzliche Optik kann die resultierende Lichtverteilung weiter modifiziert bzw. angepasst werden.With additional optics, the resulting light distribution can be further modified or adapted.
Der schwenkbare Spiegel kann als ein um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen schwenkbarer Spiegel ausgebildet sein.The pivotable mirror can be designed as a pivotable about two mutually perpendicular axes mirror.
Dadurch wird das primäre Licht in zwei senkrecht zueinander liegenden Richtungen derart aufgefächert, dass die jeweilige Projektion des jeweiligen Primärlichtstrahls auf der Leuchtstoffplatte jeweils eine im Wesentlichen rechteckige Fläche ausfüllt.As a result, the primary light is fanned out in two mutually perpendicular directions in such a way that the respective projection of the respective primary light beam on the phosphor plate fills in each case a substantially rectangular area.
Der um zwei Achsen schwenkbare Spiegel kann als resonant bzw. quasiresonant anregbarer um zwei Achsen schwenkbarer Spiegel ausgebildet sein. Insbesondere kann ein solcher Spiegel im Betrieb auf der Leuchtstoffplatte Lissajous-Trajektorien innerhalb des jeweiligen rechteckigen Bereichs fahren, so dass der jeweilige Lichtspot im zeitlichen Durchschnitt längere Zeit in Randbereichen als im zentralen Bereich des jeweiligen Rechtecks aufhält, was zu einem ungleichmäßigen Leuchten des leuchtenden Bereichs der Leuchtstoffplattenoberfläche führt.The mirror, which can pivot about two axes, can be designed as a resonant or quasi-resonantly excitable mirror pivotable about two axes. In particular, such a mirror can travel in operation on the phosphor plate Lissajous trajectories within the respective rectangular area, so that the respective light spot in the temporal average longer time in peripheral areas than in the central region of the respective rectangle, resulting in a non-uniform illumination of the luminous area of the Fluorescent plate surface leads.
Auswirkungen dieser Ungleichmäßigkeit auf die Intensitätsverteilung im Scheinwerferfernfeld werden durch Überlagerung von einzelnen von jeweiligen Primärstrahlen ausgeleuchteten Leuchtstoffplattenbereiche wenigstens teilweise kompensiert.Effects of this unevenness on the intensity distribution in the headlight remote field are at least partially compensated by superposition of individual phosphor plate areas illuminated by respective primary beams.
Die Scheinwerfervorrichtung kann so ausgebildet sein, dass ein von einer Primärlichtquelle ausgeleuchteter Leuchtstoffplattenbereich innerhalb eines größeren von einer oder mehreren anderen Primärlichtquellen ausgeleuchteten Leuchtstoffplattenbereichs fällt.The headlamp device may be configured such that a phosphor plate area illuminated by a primary light source falls within a larger phosphor plate area illuminated by one or more other primary light sources.
Dadurch kann zum einen die zweidimensionale Gesamtintensitätsverteilung der Scheinwerferlichtverteilung homogenisiert, und zum anderen im Zentralbereich des dem größeren Leuchtstoffplattenbereich entsprechenden Scheinwerferlichtkegels eine gezielte Erhöhung der Lichtintensität erreicht.As a result, on the one hand the two-dimensional overall intensity distribution of the spotlight distribution can be homogenized, and on the other hand a targeted increase in the light intensity can be achieved in the central area of the spotlight cone corresponding to the larger phosphor plate area.
Nach einem zweiten Aspekt ist ein Scheinwerfer eines Fahrzeugs vorgesehen, der eine Scheinwerfervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.According to a second aspect, a headlight of a vehicle is provided, which has a headlight device according to one of the preceding claims.
Der Scheinwerfer weist eine hohe Lichtstärke sowie eine weitgehend homogenisierte Gesamtintensitätsverteilung auf. Das vom Scheinwerfer emittierte weiße Licht weist zudem eine gute Farbwiedergabe auf.The headlamp has a high light intensity and a largely homogenized total intensity distribution. The white light emitted by the headlamp also has a good color rendering.
Der Scheinwerfer kann als Matrix-Scheinwerfer mit segmentierter Lichtverteilung ausgeführt sein, die eine Scheinwerfervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt zur Ausleuchtung eines oder mehrere Segmente der segmentierten Lichtverteilung aufweist.The headlamp can be embodied as a segmented light distribution matrix headlamp which has a headlamp device according to the first aspect for illuminating one or more segments of the segmented light distribution.
Durch die Ausführung des Scheinwerfers als Matrix-Scheinwerfer mit segmentierter Lichtverteilung kann die Flexibilität eines Matrix-Scheinwerfers mit der hohen Lichtstärke und homogenen Lichtverteilung der Scheinwerfervorrichtung kombiniert werden.By implementing the headlamp as a matrix headlamp with segmented light distribution, the flexibility of a matrix headlamp can be combined with the high luminous intensity and homogeneous light distribution of the headlamp device.
Nach einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug vorgesehen, das einen Scheinwerfer gemäß dem zweiten Aspekt im vorderen Teil der Fahrzeugkarosserie aufweist.According to another aspect, there is provided a vehicle having a headlamp according to the second aspect in the front part of the vehicle body.
Das Fahrzeug zeichnet sich durch eine verbesserte Straßenausleuchtung mit dem Scheinwerfer aus, insbesondere aufgrund der homogenisierten Intensitätsverteilung des Scheinwerferlichtes. Zudem kann in den Bereichen, wo die hohe Lichtstärke benötigt wird, die Lichtintensität ganz gezielt erhöht werden.The vehicle is characterized by improved street illumination with the headlight, in particular due to the homogenized intensity distribution of the headlight. In addition, in the areas where the high light intensity is required, the light intensity can be specifically increased.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing.
Als Primärlichtquellen
Es können auch im UV-Spektralbereich emittierende Laserdioden eingesetzt werden. Alternativ zu Laserdioden können auch LED, insbesondere mit einer strahlformenden Primäroptik ausgestattete LED eingesetzt werden.It is also possible to use laser diodes emitting in the UV spectral range. As an alternative to laser diodes, it is also possible to use LEDs, in particular LEDs equipped with a beam-shaping primary optics.
Als schwenkbarer Spiegel
Es können auch kapazitiv und/oder induktiv angetriebene mikroelektromechanische Spiegel verwendet werden.It is also possible to use capacitively and / or inductively driven microelectromechanical mirrors.
Die Schwenkbarkeit bzw. die Schwenkbewegung des Spiegels
Als Leuchtstoffplatte
Als strahlformende Optik
Der Strahlengag in der Scheinwerfervorrichtung wird in
Im Betrieb wird der schwenkbare Spiegel
Der schwenkbare Spiegel
Dabei wird ein Teil des Primärlichts durch den Leuchtstoff der Leuchtstoffplatte
Bedingt durch die Transluzenz der Leuchtstoffplatte
Somit stellt der jeweilige streifenförmige leuchtende Bereich der Leuchtstoffplatte
Die erste Primärlichtquell
Bedingt durch die resonante bzw. quasiresonante Schwingung des Spiegels
Beim Passieren des Gleichgewichtszustandes ist hingegen die Winkelgeschwindigkeit des jeweiligen Spiegels am höchsten, so dass in der Mitte des jeweiligen leuchtenden Bereichs die Verweildauer des jeweiligen Lichtspots am geringsten ist.When passing the equilibrium state, however, the angular velocity of the respective mirror is highest, so that in the middle of each luminous area, the residence time of the respective light spot is the lowest.
Bedingt durch diese Unterschiede in der Verweildauer des jeweiligen Lichtspots an unterschiedlichen Stellen der Leuchtstoffplattenoberflächen weisen die leuchtenden Bereiche der Leuchtstoffplattenoberflächen – zeitlich gemittelt – eine inhomogene Leuchtstärkenverteilung auf. Diese inhomogene Leuchtstärkenverteilung spiegelt sich in der Intensitätsverteilung von auf einzelne Primärlichtquellen
Rechts in
Die Intensitätsverteilungen
Im Betrieb der Scheinwerfervorrichtung
In der Gesamtintensitätsverteilung
Außerdem wird im zentralen Bereich der Gesamtintensitätsverteilung eine Intensitätserhöhung erzielt, wodurch der zentrale Bereich der Scheinwerferlichtverteilung stärker ausgeleuchtet werden kann.In addition, an increase in intensity is achieved in the central region of the overall intensity distribution, whereby the central area of the spotlight distribution can be more strongly illuminated.
Die Scheinwerfervorrichtung
Im Unterschied zu der
Die Primärlichtstrahlen weisen unterschiedliche Öffnungswinkel und leuchten unterschiedliche Bereiche der Leuchtstoffplatte
Zur Einstellung des jeweiligen Öffnungswinkels der jeweiligen Primärlichtquelle, sind Primäroptiken vorgesehen, die in
Durch Wahl der Primäroptik, durch Ausrichtung der Primärlichtquellen und durch die jeweilige Position des Eintreffen des Primärlichtes auf der Spiegeloberfläche kann die von den Primärlichtstrahlen ausgeleuchtete Bereich sowie die Beleuchtungsstärkenverteilung entsprechend der Zielverteilung der Lichtintensität der Scheinwerferlichtverteilung eingestellt werden.By selecting the primary optics, by aligning the primary light sources and by the respective position of the arrival of the primary light on the mirror surface, the area illuminated by the primary light beams and the illuminance distribution can be adjusted according to the target distribution of the light intensity of the spotlight distribution.
Rechts in
Diese Intensitätsverteilungen würden sich ergeben, wenn die Primärlichtquellen
Zwei Intensitätsverteilungen
Durch Überlagerung von einzelnen Lichtkegeln
In der Gesamtintensitätsverteilung
In einem Ausführungsbeispiel ist der Spiegel
In einem Ausführungsbeispiel weisen die Primärlichtquellen Kollimationsoptik auf und sind derart angeordnet, dass der von einer Primärlichtquelle
Dadurch wird zum einen die zweidimensionale Gesamtintensitätsverteilung homogenisiert, und zum anderen wird im Zentralbereich eine Erhöhung der Lichtintensität erzielt.As a result, on the one hand, the two-dimensional overall intensity distribution is homogenized, and on the other hand an increase in the light intensity is achieved in the central region.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.Although at least one exemplary embodiment has been shown in the foregoing description, various changes and modifications may be made. The above embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope, applicability, or configuration of the present disclosure in any way. Rather, the foregoing description provides those skilled in the art with a scheme for practicing at least one example embodiment, which may make numerous changes in the function and arrangement of elements described in an exemplary embodiment without departing from the scope of the appended claims and their legal equivalents ,
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Scheinwerfervorrichtungheadlamp device
- 2, 2', 2''2, 2 ', 2' '
- PrimärlichtquellePrimary light source
- 44
- Schwenkbarer SpiegelSwiveling mirror
- 55
- LeuchtstoffplattePhosphor plate
- 66
- Strahlformende OptikBeam-forming optics
- 7, 7', 7''7, 7 ', 7' '
- Lichtkegellight cone
- 8, 8', 8''8, 8 ', 8' '
- Intensitätsverteilungintensity distribution
- 99
- GesamtintensitätsverteilungTotal intensity distribution
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2725293 A1 [0003] EP 2725293 A1 [0003]
Claims (15)
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DE102016006798.5A DE102016006798A1 (en) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | Headlight device for a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102016006798.5A DE102016006798A1 (en) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | Headlight device for a vehicle |
Publications (1)
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DE102016006798A1 true DE102016006798A1 (en) | 2017-12-07 |
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ID=60327940
Family Applications (1)
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-
2016
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