DE102016102263A1

DE102016102263A1 - Lichtgerät, insbesondere ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102016102263A1
Application number: DE102016102263.2A
Authority: DE
Inventors: Jan Grof; Tomas David; Milan Kytka; Dana Pekarkova; Radek Orlita; David Hynar; Milos Macicek; Zdenek Mikeska; Jan Kratochvil; Ondrey Hasa
Original assignee: Varroc Lighting Systems sro
Current assignee: Po Lighting Czech SRO Cz
Priority date: 2015-02-11
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2016-08-11
Anticipated expiration: 2036-02-11
Also published as: DE102016102263B4; CZ201592A3; US20160230948A1; CZ306151B6; US9995452B2

Abstract

Lichtgerät, insbesondere ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, mindestens eine Lichteinheit (1), oder eine Gruppe (1a, 1b) von Lichteinheiten (1) umfassend, mindestens ein optisches leitende Element (3, 2e, 3f), das angepasst ist, um den Lichtstrahl, der durch die Lichteinheit (1) emittiert wird, oder die Lichtstrahlen, die durch die Gruppe (1a, 1b) von Lichteinheiten (1) emittiert werden, in die erforderliche Richtung zu lenken, und mindestens eine Ausgangslinse (4), durch die mindestens ein Teil der Strahlen des Lichtstrahls oder der Lichtstrahlen hindurchfällt, um ein Lichtmuster (A, B, C) auf der Leuchtfläche (ZY) zu erzeugen. Auf dem Weg des Lichtstrahls liegt zwischen dem optischen leitenden Element (3, 2e, 3f) und der Ausgangslinse (4) mindestens ein optisches Blendenelement (11, 21, 31), das ein System aus Schnittkanten (13, 23, 33) aufweist, um mittels der Schnittkanten (13, 23, 33) die geforderte Form des Querschnitts eines Teils oder von Teilen des Lichtstrahls zu erzeugen, die zur Übertragung entlang dem oben genannten Weg entworfen wurde.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Lichtgerät, insbesondere einen adaptiven Scheinwerfer für Motorgeräte, und sie betrifft ein Lichtgerät, das ein lichtemittierendes optisches System umfasst, das eine steuerbare Projektionstechnik umfasst, um die erforderlichen emittierenden Eigenschaften der Ausgangs-Leuchtspur zu erreichen, während die Leuchtintensität variabel in spezifischen Bereichen der Leuchtspur verändert werden kann.
Stand der Technik
Ein Scheinwerfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfasst mindestens ein optisches System, das eine leistungsstarke Lichtquelle und optische Elemente umfasst. Die Lichtquelle emittiert Lichtstrahlen, und die optischen Elemente stellen ein System aus refraktiven und reflektierenden Oberflächen, Schnittstellen optischer Umgebungen und Blenden dar, das die Richtung der Lichtstrahlen während der Erzeugung der ausgehenden Lichtspur beeinflusst.
In modernen Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen werden Lichtquellen, die aus LED-Lichteinheiten bestehen, häufig verwendet. Ein Vorteil der LED-Lichteinheiten ist ihre lange Lebensdauer und ihre kompakten Abmessungen. Die Patentschriften JP2013252821A , AT512864B1 , US20110267455A1 beschreiben Lichtgeräte, die die Erzeugung von unbeleuchteten oder weniger beleuchteten Teilen auf der Fahrbahn ermöglichen, als Kombination aus dem Abblendlicht und dem Fernlicht. Während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs mit eingeschaltetem Fernlicht können individuelle Lichteinheiten oder deren Gruppen oder Reihen optional ausgeschaltet werde, um einen dunklen, unbeleuchteten Bereich in dem Lichtmuster auf der Fahrbahn herzustellen, an den Stellen, an denen die Kamera ein entgegenkommendes Fahrzeug erfasst. Jedoch haben LED-Lichteinheiten einzeln eine geringe Lichtleistung, die erhöht werden kann, indem eine hohe Anzahl LED-Lichtquellen verwendet wird, es ist jedoch schwierig, Lichtstrahlen einer hohen Anzahl von LED-Lichtquellen auszurichten und ein geeignetes Muster zu erzeugen, und dies stellt daher immer noch ein technisches Problem dar.
Patentschrift US20130021810A1 offenbart eine Leuchte eines Kraftfahrzeugs mit einer Anzahl LED-Lichtquellen, die in einer zweidimensionalen planaren Matrix in zwei Richtungen angeordnet sind, und ihre Leuchtintensität ist abhängig von der Position eines Lichtelements in der einen und/oder anderen Richtung einstellbar. Die Intensität der LED-Lichtquellen kann variabel mittels Aktivierung und Deaktivierung der individuellen LED-Lichtquellen abhängig von den speziellen Erfordernissen für den Bereich vor dem Fahrzeug angepasst oder gesteuert werden. Um einen ausreichend großen dunklen unbeleuchteten Teil an der Stelle zu erzeugen, an der die Kamera ein entgegenkommendes Fahrzeug erfasst, werden die LED-Lichtquellen in Bereichen in Form vertikaler Streifen ausgeschaltet, jedoch sind die Ränder diffus, und es werden nicht geeignete technische Mittel zur Verfügung gestellt, um die Kantenschärfe der vertikalen Streifen zu steuern und ein scharfes Lichtbild zu erzeugen.
Die Patentschrift CZ2015009 offenbart ein Lichtgerät, das eine Lichtquelle umfasst, die aus einem System Lichteinheiten und kollimierender optischer Elemente zur Konzentration von Strahlen der Lichteinheiten zu der Richtung der Leuchtachse des Fahrzeugs x bestehen, wobei zwischen den kollimierenden optischen Elementen und der Ausgangslinse Blenden angeordnet sind, die mit bestimmten Sets von Öffnungen ausgestattet sind, so dass die Strahlen, die durch die kollimierenden optischen Elemente konzentriert werden, hindurchfallen. Dein Nachteil dieses Designs ist die Tatsache, dass das optische System hohe Anforderungen an den Einbauraum stellt, während das Lichtgerät mit einer exakten Position individueller Blenden und kollimierender Elemente eine relativ lange optische Achse aufweist, deren Richtung der der Leuchtachse des Fahrzeugs x entspricht, was die Variabilität des mechanischen Designs des Lichtgeräts einschränkt. Beispielsweise das Design der Anordnung des Kühlsystems. Eine Verkürzung der optischen Achse führt zu einer Verminderung der Brennweite der optischen Elemente, was die Variabilität des mechanischen Designs verbessert; jedoch ist der Einfluss auf die Emissionseigenschaften der sich daraus ergebenden Lichtspur nachteilig.
Nach dem Stand der Technik sind eine Anzahl von Projektionssystemen bekannt, bei denen die Anzeigespur aus mehreren Projektionsmustern besteht. Ein technisches Problem dieser Projektionssysteme liegt in der Erzeugung eines kompakten Anzeigebereichs mit homogener Leuchtintensität über den gesamten Bereich, da an der Kontaktkante zweier nebeneinanderliegender Muster oder zweier Lichtfunktionen eine erhöhte Leuchtintensität, oder im gegenteiligen Fall unbeleuchtete Stelle beobachtet werden können. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, dass, wenn ein scharf abgegrenzter Übergang zwischen dem beleuchteten und unbeleuchteten Teil der Fahrbahn erzeugt wird, sich das menschliche Auge auf den beleuchteten Teil auf eine Weise konzentriert, dass es den unbeleuchteten Teil faktisch nicht sieht. Wenn jedoch die Hell/Dunkel-Abgrenzung nicht scharf abgegrenzt ist, ist das menschliche Auge in der Lage, den unbeleuchteten Teil des Raums vor dem Fahrzeug besser wahrzunehmen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die oben aufgeführten Schwächen des Stands der Technik zu beseitigen. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Lichtgerät zu entwerfen, dessen Anpassungssystem zum Erreichen der erforderlichen Emissionseigenschaften strukturell einfach ist und gleichzeitig eine effiziente Anpassung des optischen Systems ermöglicht, während individuelle Elemente des optischen Systems effizient in dem Innenraum der Lampe auf eine Weise angeordnet sind, dass das optische System keine hohen Anforderungen an den Einbauraum stellt oder an das Design des Lichtgeräts anpassbar ist. Noch eine weitere Aufgabe ist es, die Möglichkeit umzusetzen, den scharf abgegrenzten oder verschwommenen Charakter der Kanten der Lichtspur zu beeinflussen und somit den Übergang von Licht zu Dunkelheit und verschiedene Formen von Lichtspuren mit einer homogenen Verteilung der Leuchtintensität zu erzeugen.
Ziel der Erfindung
Die Nachteile des Stands der Technik werden im Wesentlichen beseitigt, und die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Lichtgerät erreicht, insbesondere einen Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen, das mindestens eine Lichteinheit oder eine Gruppe von Lichteinheiten umfasst, mindestens ein optisches Leitelement, das an den Lichtstrahl, der von der Lichteinheit emittiert wird, oder an die Lichtstrahlen, die von der Gruppe von Lichteinheiten emittiert werden, in der erforderlichen Richtung angepasst ist, und mindestens eine Ausgangslinse, damit mindestens ein Teil der Strahlen des Lichts oder des Lichtstrahls oder der Lichtstrahlen ein Lichtmuster auf der Leuchtfläche erzeugt, wobei es auf dem Weg des Lichtstrahls zwischen dem optischen Leitelement und der Ausgangslinse mindestens ein optisches Blendenelement gibt, das ein System von Schnittkanten aufweist, um mittels der Schnittkanten die erforderliche Form des Querschnitts eines Teils oder von Teilen des Lichtstrahls zu erzeugen, die zur Übertragung entlang des oben genannten Wegs entworfen werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform grenzt das System von Schnittkanten Löcher in dem optischen Blendenelement ab. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform grenzt das System von Schnittkanten in dem optischen Blendenelement mindestens eine reflektierende Oberfläche ab, um einen Teil oder Teile eines Lichtstrahls zu reflektieren, die zur Übertragung entlang des speziellen Wegs zu diesem Weg ausgelegt ist. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eins der optischen Leitelemente ein kollimierendes optisches Element, insbesondere eine Kollimationslinse, in der sich ein erster Brennpunkt der Lichteinheit befindet, oder die Lichtstrahlen der Gruppe der Lichteinheiten in dem ersten Brennpunkt konzentriert werden. Mindestens eines der optischen Leitelemente kann bevorzugt ein Lichtleiter sein. Das Lichtgerät kann ein optisches Blendenelement mit dem Design einer reflektierenden Blende umfassen, das mindestens eine reflektierende Oberfläche aufweist, um einen Teil oder Teile eines Lichtstrahls zu reflektieren, die zur Übertragung entlang des speziellen Wegs zu diesem Weg ausgelegt ist. Das Lichtgerät kann ein weiteres optisches Blendenelement umfassen, mit dem Design einer Blende, die ein System von Schnittkanten umfasst, wobei die Blende sich zwischen dem optischen Leitelement und der reflektierenden Blende befindet. Das Lichtgerät kann entsprechend mindestens zwei optische Blendenelemente umfassen, wobei eines davon das Design der ersten Blende aufweist, die ein System von Schnittkanten umfasst, und wobei die andere das Design der zweiten Blende aufweist, die ein System von Schnittkanten umfasst und sich zwischen der Ausgangslinse und dem ersten Brennpunkt der Ausgangslinse befindet, wobei sich die erste Blende entweder angrenzend an die Brennebene der Ausgangslinse befindet oder in einem bestimmten Abstand von der Brennebene der Ausgangslinse, wobei, wenn sich dieser Abstand von der Brennebene erhöht, die Unschärfe der Kanten mindestens einiger Ränder des sich daraus ergebenden Lichtmuster auf der Leuchtfläche erhöht wird. Die zweite Blende kann derart angeordnet werden, dass sie in der Richtung zu der Ausgangslinse hin und in der Richtung von der Ausgangslinse weg bewegt werden kann, um den Schärfenunterschied zwischen den Rändern, die durch die zweite Blende erzeugt werden, und den Rändern, die durch die erste Blende und/oder die reflektierende Blende erzeugt werden, zu erhöhen.
Das Lichtgerät kann eine Gruppe von Lichteinheiten aufweisen, wobei sich zwischen der Gruppe der Lichteinheiten und dem optischen Leitelement einer Gruppe von vorne positionierten optischen Elementen, insbesondere Kollimationslinsen, befinden, um die Lichtstrahlen der Gruppen der Lichteinheiten zu dem ersten Brennpunkt des optischen Leitelements zu konzentrieren, insbesondere ein kollimierendes optisches Element, wobei die Lichteinheiten in den ersten Brennpunkten der vorne positionierten optischen Elemente liegen. Der genannte Weg des Lichtstrahls zwischen dem optischen Leitelement und der Ausgangslinse kann im Wesentlichen linear sein und die optische Achse der Ausgangslinse und die optische Achse des optischen Leitelements liegen darin. Der genannte Weg des Lichtstrahls zwischen dem optischen Leitelement und der Ausgangslinse kann zwei Abschnitte umfassen, die an der Stelle der reflektierenden Blende verbunden sind, und die einen stumpfen, rechten oder spitzen Winkel bilden. Das Lichtgerät kann mehrere Lichteinheiten aufweisen, oder mehrere Gruppen von Lichteinheiten, und mehrere Ausgangslinsen, deren Anzahl der Anzahl der Lichteinheiten oder der Anzahl der Gruppen von Lichteinheiten entspricht, um ein zusammengesetztes Lichtmuster auf der Leuchtfläche zu erzeugen, das einzelne Lichtmuster umfasst, die durch individuelle Lichteinheiten oder individuelle Gruppen von Lichteinheiten erzeugt werden. Die Ausgangslinsen können bevorzugt so angeordnet sein, dass sie eine zusammengesetzte Ausgangslinse erzeugen.
Bevorzugt befindet sich zwischen jedem Paar nebeneinander liegender Ausgangslinsen eine Blende, um zu verhindern, dass die Strahlen, die von derselben Lichteinheit oder derselben Gruppe von Lichteinheiten generiert werden, durch beide nebeneinander liegenden Ausgangslinsen fallen. Der genannte Weg des Lichtstrahls zwischen dem optischen Leitelement und der Ausgangslinse kann dieselbe Länge für alle Lichteinheiten oder Gruppen von Lichteinheiten haben und gleich des Abstands der Brennebene der Ausgangslinse zu der Ausgangslinse sein. Die optischen Blendenelemente und die Ausgangslinsen können so konfiguriert sein, dass die Lichtmuster, die ein zusammengesetztes Lichtmuster bilden, einander mit einigen Rändern teilweise überlappen.
Übersicht über die Figuren der Zeichnungen
Die Erfindung wird auf detailliertere Weise unter Verwendung der Ausführungsbeispiele mit Verweisen auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, wobei:
1 das erste Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt;
2 ein Beispiel der Lichtmuster, die durch das Lichtgerät in Übereinstimmung mit 1 auf der Leuchtfläche erzeugt werden können, zeigt;
3 und 4 das zweite Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigen;
5 das dritte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt;
6a und 6b das vierte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigen;
7 und 8 das fünfte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigen;
9 ein Beispiels einer Ausführungsform der Blende zur Verwendung in dem Lichtgerät in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt;
10a ein Beispiel der Form der Löcher in den Blenden zeigt;
10b ein Beispiel eines individuellen Lichtmusters zeigt, das unter Verwendung der Löcher aus 10A erzeugt wurde;
10c ein Beispiel der Lichtspur zeigt, die auf der Leuchtfläche durch die Lichtmuster aus 10B erzeugt wurde;
10d die Hell/Dunkel-Grenze an individuellen Kanten zeigt;
11 das sechste Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt;
12 das siebte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt;
13 das achte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt;
14 das neunte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt;
15 ein Beispiel einer Ausführungsform des kollimierenden optischen Elements zeigt;
16 das zehnte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt; und
17 das elfte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt.
Ausführungsbeispiele
Nach 1, die die erste Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt, umfasst das Lichtgerät eine Lichtquelle, die aus einem Set oder Sets Lichteinheiten 1 besteht, die auf der Trägerplatte 1a angeordnet ist, die sich im Wesentlichen parallel (d. h. parallel oder etwa parallel) zu der Lichtachse θ des Lichtgeräts und einem Satz Blenden befindet, der reflektierende Blenden 31 zum Erzeugen von Schnittkanten in der endgültigen Lichtspur umfasst. Auf den Lichtachsen θa, θb, θc der Lichteinheiten 1, in der Übertragungsrichtung der Lichtstrahlen 101, ist ein kollimierendes optisches Element 3 angeordnet, das Kollimationslinsen 3e zum Konzentrieren der Lichtstrahlen 101 der Lichteinheiten 1 zur Richtung der Lichtachsen θa, θb, θc der Lichteinheiten 1 umfasst. Das kollimierende optische Element 3 ist parallel zu der Lichtachse θ des Lichtgeräts angeordnet.
In der Übertragungsrichtung der Lichtstrahlen sind nach dem kollimierenden optischen Element 3 reflektierende Blenden 31 angeordnet, die mit reflektierenden Oberflächen 32 zum Richten eines Teils der kollimierten Lichtstrahlen 102, die durch das kollimierende optische Element 3 konzentriert wurden, in die Richtung der optischen Achse θ des Lichtgeräts ausgestattet sind. Nach den reflektierenden Schnittkantenblenden 31 ist in der Übertragungsrichtung der reflektierten Lichtstrahlen 103 die Ausgangslinse 4 angeordnet, durch die die Ausgangslichtstrahlen 104 auf die Leuchtfläche ZY austreten. Eine getrennte Linse 4 wird jeder Lichtachse θa, θb, θc zugewiesen, während die Linsen 4 eine zusammengesetzte Ausgangslinse 4' bilden, wo die ersten Brennpunkte 4c der Ausgangslinsen 4 eine Brennebene δ bilden, die sich zwischen dem kollimierenden optischen Element 3 und den reflektierenden Schnittkantenblenden 31 befindet. Zwischen den reflektierenden Schnittkantenblenden 31 und der Ausgangslinse befinden sich horizontale Blenden 41, die mit einer reflektierenden Oberfläche 42 ausgestattet sind, um die einzelnen reflektierten Lichtstrahlen 103 der Lichtachsen θa, θb, θc der Lichteinheiten 1 zu trennen und das Störlicht zu eliminieren, das von einer nicht zugewiesenen Lichteinheit 1 emittiert wird.
Die Kanten 33 der reflektierenden Schnittkantenblenden 31 schränken die kollimierten Lichtstrahlen 102, die von dem kollimierenden optischen Element 3 emittiert werden, ein und bilden die Schnittränder a, b, c die die geschlossenen Muster A, B, C auf der Leuchtfläche ZY bilden. Die Form der Muster A, B, C entspricht der Form der reflektierenden Oberflächen 32 oder der Form der Lichtteile der reflektierenden Oberflächen 32.
2 zeigt ein Beispiel von Lichtmustern A, B, C die durch das Lichtgerät in Übereinstimmung mit 1 auf der Leuchtfläche ZY erzeugt werden. Das Lichtbild besteht aus mehreren individuellen Lichtmustern A, B, C, die sich teilweise mit ihren aneinandergrenzenden Kanten a, b, c überlappen, und einige Kanten a, c erzeugen jeweils eine obere oder untere Übergangslinie zwischen Hell und Dunkel auf der Leuchtfläche. Mindestens eine Lichteinheit 1, die hier nicht gezeigt wird, gehört zu jedem der Muster.
3 und 4 zeigen das zweite Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts, bei dem die Ausgangsstrahlen 104, die von einer Ausgangslinse 4 emittiert werden, durch mehrere Lichteinheiten 1 erzeugt werden. Eine einzelne reflektierende Schnittkantenblende 31 gehört zu jeder Lichteinheit 1 und weist eine Form auf, die der Form des Musters A, B, C entspricht, die auf der Leuchtfläche ZY gefordert wird.
Die Kanten 33 der reflektierenden Schnittkantenblenden 31 schränken in ihrer Standardpostion seitlich die kollimierten Lichtstrahlen 102 ein, und die reflektierende Fläche 32 erzeugt einen Strahl reflektierten Lichts der geforderten Form und Richtung, wodurch individuelle Lichtmuster A, B, C mit den geforderten Formen ihrer Rahmen a, b, c auf der Leuchtfläche ZY erzeugt werden.
5 zeigt das dritte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts, wobei die reflektierten Lichtstrahlen 103, die von einer reflektierenden Fläche 32 emittiert werden, von weiteren Lichteinheiten 1 erzeugt werden. Zwischen der reflektierenden Fläche 32 und der Ausgangslinse 4 befindet sich in einem bestimmten Abstand von der Brennebene δ ein Blendenelement in der Form der zweiten Blende 21, ausgestattet mit Löchern 22, die das Hindurchfallen einiger der reflektierten Lichtstrahlen 103 einschränkt. Nach der zweiten Blende 21 ist in der Übertragungsrichtung der reflektierten Lichtstrahlen 103 eine Ausgangslinse 4 angeordnet, durch die die Lichtstrahlen auf die Leuchtfläche ZY emittiert werden und das Muster A, B, C an der geforderten Stelle erzeugen, während das Erhöhen dieses Abstands von der Brennebene δ das Verschwimmen der Kanten der Rahmen a, b, c der sich daraus ergebenden Lichtmuster A, B, C auf der Leuchtfläche ZY erhöht.
6a und 6b zeigen das vierte Beispiel einer Ausführungsform, das ein System aus Schnittkanten 23, 33 zum Erzeugen der Lichtmuster A, B, C umfasst. Das Blendenelement mit dem Design der Schnittkante 33 der Schnittkantenblende 31 schränkt das Hindurchfallen einiger Lichtstrahlen 103 ein und erzeugt den ersten Teil der Rahmen a, b, c während sich die Rahmen a, b oder b, c überlappen. Die Schnittkanten 23 der zweiten Blende 21 schränken ebenso das Hindurchfallen einiger Lichtstrahlen 103 ein, wodurch sie den zweiten Teil a', b', c' der sich daraus ergebenden Lichtmuster A, B, C auf der Leuchtfläche ZY erzeugen. Da sich durch Erhöhen dieses Abstands von der Brennebene δ das Verschwimmen einiger Kanten der Rahmen a, b, c erhöhen, weisen die sich daraus ergebenden Lichtmuster eine unterschiedliche Schärfe in dem ersten Teil der Rahmen a, b, c und eine unterschiedliche Schärfe in dem anderen Teil der Rahmen a', b', c' auf, während die Rahmen a, b, c sich überlappen.
7 und 8 zeigen das fünfte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts, wobei die kollimierten Lichtstrahlen 102, die von den kollimierenden optischen Elementen 3 emittiert werden, von weiteren Lichteinheiten 1 generiert werden. Zwischen der reflektierenden Schnittkantenblende 31 und dem kollimierenden optischen Element 3 befindet sich ein Blendenelement in der Form der ersten Blende 11, deren Schnittkanten 13 Löcher 12 erzeugen. Die Blende 21 schränkt das Hindurchfallen des kollimierten Lichtstrahls 102 teilweise ein. In der Übertragungsrichtung der reflektierten Lichtstrahlen 103 gibt es ebenso eine Ausgangslinse 4, durch die die ausgehenden Lichtstrahlen 104 emittiert werden, die die Muster A, B, C an der geforderten Stelle auf der Leuchtfläche ZY erzeugen. Die Form der Rahmen a', b', c' wird durch die Kanten 13 definiert, die in der Blende 11 erzeugt werden, und die Rahmen a, b, c werden durch die Kanten 33 der reflektierenden Schnittkantenblenden 31 erzeugt.
9 zeigt Beispiele des Designs der Blenden 11, 21, 31. Die Kanten 13, 23, 33 der Blenden 11, 21, 31 können eine allgemeine Form zum Erzeugen verschiedener Formen der Löcher 12, 22, 34 aufweisen, während die Kanten 13, 23, 33 der Blenden 11, 21, 31 die Rahmen a, b, c, a', b', c' der Muster A, B, C auf der Leuchtfläche ZY bilden. Die Kanten 33 der reflektierenden Schnittkantenblenden 31 und/oder die Kanten 13 der ersten Blende 11 und/oder die Kanten 23 der zweiten Blende 21 schränken die Lichtstrahlen ein, die durch die Löcher 12, 22 fallen, sie sind jedoch keine Schnittkanten in dem Sinne, dass sie unmittelbar die Form der Hell/Dunkel-Kurve auf der Leuchtfläche erzeugen würden.
Das Versetzen der kollimierenden optischen Elemente 3 und/oder der ersten Blende 11 und/oder der zweiten Blende 21 und/oder der reflektierenden Schnittkantenblende 31 in der Richtung der Lichtachse θa, θb, θc näher zu der Brennebene δ führt zu einer Veränderung der Intensität und Homogenität der Lichtspur, die aus den Mustern A, B, C erstellt wird, sowie der Schärfe der individuellen Rahmen a, b, c, a', b', c' auf der Leuchtfläche ZY. 10a zeigt, wie eine angezielte Form der Kanten 13, 23 in verschiedenen Bereichen des Lichtsystems der Lichteinheiten 1 verwendet werden kann, um eine angemessene Form der individuellen Lichtmuster A, B, C, die in 10B gezeigt werden, zu erzielen, was eine ganzheitliche Lichtspur auf der Leuchtfläche ZY erzeugt, wie es in 10C angegeben ist. Die Kanten 13 der ersten Blende 11 und die Kanten 23 der zweiten Blende 21 beschränken die Lichtstrahlen, die durch die Löcher 12, 22 fallen, aber sie sind keine Schnittkanten in dem Sinne, dass sie unmittelbar de Form der Hell/Dunkel-Kurve auf der Leuchtfläche erzeugen würden. Wie in 10D gezeigt, liegt die erste Blende 11 auf der Brennebene δ und in dem ersten Muster A erzeugt sie eine scharf abgegrenzte Grenze zwischen Licht und Dunkel durch die Ränder a, während die zweite Blende 21 sich in einem bestimmten Abstand zu der Brennebene δ befindet und dies eine verschwommene Grenze zwischen Hell und Dunkel durch die Rahmen a' erzeugt.
11 zeigt das sechste Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts, wobei die reflektierende Blende 31 verwendet wird und das Gerät eine geformte reflektierende Fläche 32 umfasst, z. B. in Form eines Reflektors, während die Kanten 13 der Löcher 12 der ersten Blende 11 in Bezug auf die Richtung der optischen Achse θ geneigt sind.
12 zeigt das siebte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts, wobei reflektierende Blenden 31 verwendet werden, die mehrere dreidimensional geformte reflektierende Flächen 32 umfassen, z. B. in Form eines Reflektors und weiteren Schnittkanten 33, während die Muster A, B, C zusammen mit Verwendung der Formen 22 der zweiten Blende 21 erzeugt werden.
13 zeigt das achte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung, wobei anstatt den kollimierenden optischen Elementen, die in den zuvor aufgeführten Ausführungsformen verwendet wurden, Lichtleiter 3f verwendet werden, die auf eine Weise konfiguriert sind, um die Lichtstrahlen, die von den Lichteinheiten 1, die in den Lichteinheitssystemen 1a und 1b angeordnet sind, in die erforderliche Richtung zu lenken und leiten, während diese Austrittsstellen aus den Lichtleitern 3f in etwa auf der Brennebene δ liegen.
14 zeigt das neunte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung, wobei individuelle Lichtachsen θa, θb, θc der Lichteinheiten und die Brennebenen δa, δb und δc, sich die ersten Brennpunkte befinden, zueinander versetzt sind, wobei der Abstand des ersten Brennpunkts der Ausgangslinse auf allen Achsen θa, θb, θc derselbe ist. Zwischen jedem Paar nebeneinanderliegender Ausgangslinsen 4, die eine zusammengesetzte Ausgangslinse 4'a bilden, befindet sich eine horizontal ausgerichtete Blende 41, um zu verhindern, dass die Strahlen, die von derselben Lichteinheit 1 erzeugt werden, durch beide der nebeneinanderliegenden Ausgangslinsen 4 fallen.
15 zeigt Ausführungsbeispiele des kollimierenden optischen Elements 3. Wie oben angegeben ist das kollimierende optische Element 3 ein optisches Element, das angepasst ist, um den Lichtstrahl in die erforderliche Richtung zu lenken, mit dem Vorteil eines kollimierten Strahls.
16 zeigt das neunte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung. Das Lichtgerät umfasst eine Lichtquelle, die ein System von Lichteinheiten 1 umfasst, die auf einer Trägerplatte 1e angeordnet sind, die auf einer Ebene liegt, die senkrecht zu der Lichtachse θ des Lichtgeräts liegt. Auf den Achsen der Lichteinheiten 1 parallel zu der Lichtachse θ sind in der Übertragungsrichtung der Lichtstrahlen kollimierende optische Elemente 3, 3' angeordnet, um die Lichtstrahlen der Lichteinheiten 1 in die Richtung der Lichtachse θ zu lenken. Die kollimierenden optischen Elemente 3, 3' sind auf einer Ebene angeordnet, die senkrecht zu der Lichtachse θ des Lichtgeräts liegt. Die kollimierenden optischen Elemente 3 bestehen z. B. aus Kollimationslinsen 3e, aber sie können auch aus Lichtleitern bestehen, die mit ihren Achsen in oder parallel zu der Richtung der Lichtachse θ des Lichtgeräts angeordnet sind. In der Übertragungsrichtung der Lichtstrahlen, nach den kollimierenden optischen Elementen 3, 3', sind zwei Blenden aufeinanderfolgend angeordnet, die erste Blende 11 und die zweite Blende 21, ausgestattet mit Öffnungen 12, damit die Lichtstrahlen, die durch die kollimierenden optischen Elemente 3, 3' konzentriert wurden, hindurchfallen. Nach der zweiten Blende 21 ist in der Übertragungsrichtung der Lichtstrahlen eine Ausgangslinse 4 angeordnet, durch die die Lichtstrahlen auf die Leuchtfläche austreten. Der erste Brennpunkt 4c der Ausgangslinse 4 liegt auf der ersten Brennebene δ. Der Teilschnitt B-B durch die erste Blende 11 ist ein Längsschnitt auf einer horizontalen Ebene, die parallel zu der Lichtachse θ des Lichtgeräts liegt. In 15 wird der Teilschnitt B-B in der Position angezeigt, die von der Standardposition um 90° um die optische Achse θ des Lichtgeräts gedreht ist. Die Kanten 13 der Löcher 12 der ersten Blende 11 sind vertikal in der Standardrichtung ausgerichtet. Die Löcher 12 der ersten Blende 11 können z. B. eine längliche Form haben, so dass die Kanten 13 der Löcher 12 die Lichtstrahlen seitlich begrenzen, die durch die Löcher 12 fallen. Die zweite Blende 21 wird in einem vertikalen Längsschnitt A-A auf einer Ebene gezeigt, die senkrecht zu der Lichtachse θ des Lichtgeräts liegt. Die Kanten 23 der Löcher 22 der zweiten Blende 21 sind horizontal ausgerichtet. Die Löcher 22 der zweiten Blende 21 können z. B. eine längliche Form haben, so dass die Kanten 23 der Löcher 22 die Lichtstrahlen beschränken, die durch die Löcher 22 oben und unten fallen. Wenn die Löcher 12 der ersten Blende 11 und die Löcher 22 der zweiten Blende 21 in der Längsrichtung sind und ihre Längen größer als ihre Breiten sind, erzeugen die Kanten 13 der Löcher 12 der ersten Blende 11 und die Kanten 23 der Löcher 22 der zweiten Blende 21 geschlossene Muster auf der Leuchtfläche. Die Kanten 13, 23 der Löcher 12, 22 können in der umgekehrten Richtung als in 15 gezeigt ausgerichtet sein, was bedeutet, dass die Kanten 13 der Löcher 12 in ihrer Standardposition horizontal ausgerichtet sein können und die Kanten 23 der Löcher 22 können vertikal ausgerichtet sein. Dies kann erreicht werde, indem einfach die erste Blende 11 und die zweite Blende 21 gegeneinander ausgetauscht werden. Die Kanten 13, 23 der Löcher 12, 22 können eine allgemeine Form haben, die bei unterschiedlichen Löchern unterschiedlich sein kann. Eine angezielte Form in verschiedenen Bereichen des Systems aus LED-Lichteinheiten kann verwendet werden, um eine geeignete Form aus Lichtmustern zu erreichen, die auf der Leuchtfläche erzeugt wird. Die Kanten 13 der ersten Blende 11 und die Kanten 23 der zweiten Blende 22 beschränken Lichtstrahlen, die durch die Löcher 12, 22 fallen, aber es handelt sich nicht um Schnittkanten in dem Sinne, dass sie unmittelbar die Form der Hell/Dunkel-Kurve auf der Leuchtfläche erzeugen würden. In der Übertragungsrichtung der Lichtstrahlen grenzen kollimierende optische Elemente 3 an die Löcher 12 der ersten Blende 11 an. Die kollimierenden optischen Elemente 3 können aus Kollimationslinsen 3e bestehen, deren erste Brennpunkte 3c auf der Ebene der Lichteinheiten 1 liegen, die auf den optischen Achsen der Kollimationslinsen angeordnet sind. Jedoch kann die Position der kollimierenden optischen Elemente 3' allgemein in einer anderen Position zwischen der ersten Blende 11 und den Lichteinheiten 1 gesetzt werden. Eine Verschiebung der kollimierenden Elemente 3' in der Richtung der optischen Achse θ wird verwendet, um die Intensität und Homogenität des Bilds auf der Leuchtfläche zu verändern. Das Versetzen der kollimierenden optischen Elemente 3' von der ersten Brennebene der Linse 4 weg verursacht eine Verminderung der Lichtintensität und eine Erhöhung der Homogenität des Lichtbildes. Die Homogenität des Lichts bezeichnet die Verteilung von Licht auf der Leuchtfläche. Im Prinzip wird Licht auf der Leuchtfläche in Übereinstimmung mit der Gauss-Kurve, deren Spitze in der Mitte des Bildes liegt und in Richtung der Bildränder sinkt der Kurve. Eine Erhöhung der Homogenität bezeichnet eine Veränderung der Lichtkurvenverteilung auf der Leuchtfläche auf eine Weise, dass der Spitzenwert der Kurve reduziert ist und der Wert der Kurve an den Bildrändern erhöht wird. Wenn die optischen Elemente 3' von der Brennebene der Linse 4 wegbewegt werden, wird die Form der Lichtverteilungskurve flacher, in der Mitte des Bildes bekommt die Lichtverteilungskurve einen geringeren Wert und an den Bildrändern bekommt die Lichtverteilungskurve einen höheren Wert; die Helligkeit der Leuchtfläche ist im Allgemeinen einheitlicher. Der Bereich unter der Lichtverteilungskurve ist reduziert, was bedeutet, dass die Lichtintensität ebenfalls reduziert ist. Die erste Blende 11 verläuft durch den ersten Brennpunkt 4c der Ausgangslinse 4 oder ist an diesen angrenzend. Die zweite Blende 21 ist zwischen der erste Blende 11 und der Ausgangslinse 4 angeordnet. Die Position der zweiten Blende 21 ist längs in der Richtung S1-S2 der Lichtachse θ anpassbar.
17 zeigt das elfte Beispiel einer Ausführungsform des Lichtgeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung. Das Lichtgerät umfasst Teile, die aus 15 übernommen wurden, nämlich die kollimierenden optischen Elemente 3, die erste Blende 11, die zweite Blende 21 und die Ausgangslinse 4. Jedoch sind die Lichteinheiten 1, die auf dieselbe Weise wie in den vorigen Ausführungsformen auf einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zu der Lichtachse θ liegt, geteilt und in den Gruppen 1a, 1b angeordnet. Jedem kollimierenden optischen Element 3 wird eine Gruppe 1a, 1b von Lichteinheiten 1 zugewiesen, und zwischen jeder Gruppe 1a, 1b der Lichteinheiten 1 und dem kollimierenden optischen Element 3 gibt es immer eine Gruppe 2a, 2b vorgesetzter optischer Elemente 2. Die vorgesetzten optischen Elemente 2 bestehen aus Kollimationslinsen 2e. Die vorgesetzten optischen Elemente 2, die die Kollimationslinsen 2e umfassen, konzentrieren die Lichtstrahlen jeder Gruppe 1a, 1b der Lichteinheiten 1 auf den ersten Brennpunkt 3c des jeweiligen kollimierenden Elements 3, während die Lichteinheiten 1 in den ersten Brennpunkten 2c der vorgesetzten optischen Elemente 2 liegen.
Bezugszeichenliste

1: Lichteinheit
1a, 1b: Gruppe von Lichteinheiten
2: Vorgesetzte optische Elemente
2a, 2b: Gruppe vorgesetzter optischer Elemente
2c: Erster Brennpunkt
2e: Kollimationslinsen
3: Kollimierendes optisches Element
3e: Kollimationslinsen
3f: Lichtleiter
4: Ausgangslinse
4': Zusammengesetzte Ausgangslinse
4c: Erster Brennpunkt
δ: Brennebene
11: Blende
12: Loch
13: Kante
21: Blende
22: Loch
23: Kante
31: Reflektierende Blende
32: Reflektierende Fläche
33: Kante
34: Loch
41: Horizontale Blenden
42: Reflektierende Fläche
A: Muster
a: Rahmen
a': Rahmen
B: Muster
b: Rahmen
b': Rahmen
C: Muster
c: Rahmen
c': Rahmen
θ: Optische Achse
θa: Lichtachse
θb: Lichtachse
θc: Lichtachse
101: Lichtstrahl
102: Kollimierter Lichtstrahl
103: Reflektierter Lichtstrahl
104: Ausgangslichtstrahl
ZY: Leuchtfläche
X, Y, Z: Koordinatenachsen des kartesischen Koordinatensystems

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013252821 A [0003]
AT 512864 B1 [0003]
US 20110267455 A1 [0003]
US 20130021810 A1 [0004]
CZ 2015009 [0005]

Claims

Ein Lichtgerät, insbesondere ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, mindestens eine Lichteinheit (1), oder eine Gruppe (1a, 1b) von Lichteinheiten (1) umfassend, mindestens ein optisches leitendes Element (3, 2e, 3f), das angepasst ist, um den Lichtstrahl, der durch die Lichteinheit (1) emittiert wird, oder die Lichtstrahlen, die durch die Gruppe (1a, 1b) von Lichteinheiten (1) emittiert werden, in die erforderliche Richtung zu lenken, und mindestens eine Ausgangslinse (4), durch die mindestens ein Teil der Strahlen des Lichtstrahls oder der Lichtstrahlen hindurchfällt, um ein Lichtmuster (A, B, C) auf der Leuchtfläche (ZY) zu erzeugen, wobei auf dem Weg des Lichtstrahls zwischen dem optischen leitenden Element (3, 2e, 3f) und der Ausgangslinse (4) mindestens ein optisches Blendenelement (11, 21, 31) liegt, das ein System aus Schnittkanten (13, 23, 33) aufweist, um mittels der Schnittkanten (13, 23, 33) die geforderte Form des Querschnitts eines Teils oder von Teilen des Lichtstrahls zu erzeugen, die zur Übertragung entlang dem oben genannten Weg entworfen wurde.
Lichtgerät nach Anspruch 1, wobei das System der Schnittkanten (13, 23) Löcher (12, 22) in dem optischen Blendenelement (11, 21) abgrenzt.
Lichtgerät nach Anspruch 1, wobei das System der Schnittkanten (33) in dem optischen Blendenelement (31) mindestens eine reflektierende Fläche (32) zum Reflektieren eines Teils oder von Teilen eines Lichtstrahls abgrenzt, die zum Übertragen entlang des bestimmten Wegs zu diesem Weg entworfen wurden.
Lichtgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eines der optischen leitenden Elemente (3, 2e, 3f) ein kollimierendes optisches Element (3) ist, insbesondere eine Kollimationslinse (3), in deren ersten Brennpunkt sich die Lichteinheit (1) befindet, oder die Lichtstrahlen der Gruppe (1a, 1b) der Lichteinheiten (1) werden in dem ersten Brennpunkt konzentriert.
Lichtgerät nach einem der vorigen Ansprüche, wobei mindestens eines der optischen leitenden Elemente ein Lichtleiter (3f, 2e) ist.
Lichtgerät nach einem der vorigen Ansprüche, wobei es ein optisches Blendenelement mit dem Design einer reflektierenden Blende (31) aufweist, die mindestens eine reflektierende Fläche (32) zum Reflektieren eines Teils oder von Teilen eines Lichtstrahls, die zum Übertragen entlang des bestimmten Wegs zu diesem Weg entworfen wurden, aufweist.
Lichtgerät nach Anspruch 6, wobei dieses ein weiteres optisches Blendenelement mit dem Design einer Blende (21) aufweist, die ein System Schnittkanten (23) aufweist, wobei die Blende (21) sich zwischen der reflektierenden Blende (31) und der Ausgangslinse befindet (4).
Lichtgerät nach Anspruch 6, wobei es eine weitere optische Blende umfasst, mit dem Design einer Blende (11), die ein System von Schnittkanten (13) umfasst, wobei die Blende (11) sich zwischen dem optischen leitenden Element (3, 2e, 3f) und der reflektierenden Blende (31) befindet.
Lichtgerät nach einem der vorigen Ansprüche, wobei es mindestens zwei optische Blendenelemente (11, 21) umfasst, wobei eines davon das Design der ersten Blende (11) aufweist, die ein System von Schnittkanten (13) aufweist, und das andere das Design einer Blende (21) aufweist, die ein System von Schnittkanten (23) aufweist und sich zwischen der Ausgangslinse (4) und dem ersten Brennpunkt (4c) der Ausgangslinse (4) befindet, wobei die erste Blende (11) sich entweder angrenzend an die Brennebene (δ) der Ausgangslinse (4) befindet, oder in einem bestimmten Abstand zu der Brennebene (δ) der Ausgangslinse (4), wobei mit steigendem Abstand zu der Brennebene (δ) das Verschwimmen der Kanten zumindest einiger Ränder (a, b, c) der sich daraus ergebenden Lichtmuster (A, B, C) auf der Leuchtfläche (ZY) erhöht wird.
Lichtgerät nach Anspruch 9, wobei die zweite Blende (21) so angeordnet ist, dass sie in der Richtung (S1) zu der Ausgangslinse (4) und in der Richtung (S2) von der Ausgangslinse (4) weg bewegt werden kann, um den Schärfenunterschied zwischen den Rändern (a, b, c), die durch die zweite Blende (21) erzeugt werden, und den Rändern (a', b', c'), die mittels der ersten Blende (11) und/oder der reflektierenden Blende (31) erzeugt werden, zu erhöhen.
Lichtgerät nach Anspruch 9 oder 10, wobei es eine Gruppe (1a, 1b) von Lichteinheiten (1) umfasst, wobei sich zwischen der Gruppe (1a, 1b) der Lichteinheiten (1) und dem optischen leitenden Element (3) eine Gruppe (2a, 2b) vorgesetzter optischer Elemente (2), insbesondere Kollimationslinsen (2e), befindet, um die Lichtstrahlen (1a, 1b) der Lichteinheiten (1) zu dem ersten Brennpunkt (3c) des optischen leitenden Elements (3) zu konzentrieren, insbesondere ein kollimierendes optisches Element (3), wobei die Lichteinheiten (1) in den ersten Brennpunkten (2c) der vorgesetzten optischen Elemente (2) liegen.
Lichtgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Weg des Lichtstrahls zwischen dem optischen leitenden Element (3, 2e, 3f) und der Ausgangslinse (4) im Wesentlichen linear ist und die optische Achse der Ausgangslinse (4) und die optische Achse des optischen leitenden Elements (3, 2e, 3f) darin liegen.
Lichtgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Weg des Lichtstrahls zwischen dem optischen leitenden Element (3) und der Ausgangslinse (4) zwei Abschnitte umfasst, die an der Stelle der reflektierenden Blende (31) verbunden werden und einen stumpfen, rechten oder spitzen Winkel bilden.
Lichtgerät nach einem der vorigen Ansprüche, wobei es mehrere Lichteinheiten (1) oder mehrere Gruppen (1a, 1b) von Lichteinheiten (1) und mehrere Ausgangslinsen (4) umfasst, deren Anzahl der Anzahl der Lichteinheiten (1) oder der Lichtgruppen (1a, 1b) aus Lichteinheiten (1) entspricht, um ein zusammengesetztes Lichtmuster (A, B, C) auf der Leuchtfläche (ZY) zu erzeugen, das individuelle Lichtmuster (A, B, C) aufweist, die durch die Strahlen individueller Lichteinheiten (1) oder individueller Gruppen (1a, 1b) von Lichteinheiten (1) erzeugt werden.
Lichtgerät nach Anspruch 14, wobei die Ausgangslinsen (4) auf eine Weise angeordnet sind, dass sie eine zusammengesetzte Ausgangslinse (4') bilden.
Lichtgerät nach Anspruch 14 oder 15, wobei sich zwischen jedem Paar nebeneinanderliegender Ausgangslinsen (4) eine Blende (41) befindet, um zu verhindern, dass die Strahlen, die durch dieselbe Lichteinheit (1) oder dieselbe Gruppe (1a, 1b) von Lichteinheiten (1) erzeugt wird, durch beide nebeneinanderliegende Ausgangslinsen (4) fällt.
Lichtgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Weg des Lichtstrahls zwischen dem optischen leitenden Element (3, 2e, 3f) und der Ausgangslinse (4) dieselbe Länge für alle Lichteinheiten (1) oder Gruppen von Lichteinheiten (1a, 1b) aufweist und gleich dem Abstand der Brennebene (δ) der Ausgangslinse (4) von der Ausgangslinse (4) ist.
Lichtgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die optischen Blendenelemente (11, 21, 31) und die Ausgangslinsen (4) auf eine Weise konfiguriert sind, dass die Lichtmuster (A, B, C), die ein zusammengesetztes Lichtmuster bilden, sich teilweise mit einigen ihrer Ränder (a, b, c) überlappen.