DE102016113960A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Scheinwerfer, mit einer Lichtquelleneinheit enthaltend einer Anzahl von Lichtquellen, mit einer in Hauptabstrahlrichtung vor der Lichtquelleneinheit angeordneten Blendeneinheit enthaltend eine Blendenfläche mit einer Anzahl von elektrisch einzeln ansteuerbaren Blendenelementen und mit einer in Hauptabstrahlrichtung vor der Blendeneinheit angeordneten Lichtführungseinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Blendenfläche gekrümmt ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Scheinwerfer, mit einer Lichtquelleneinheit enthaltend einer Anzahl von Lichtquellen, mit einer in Hauptabstrahlrichtung vor der Lichtquelleneinheit angeordneten Blendeneinheit enthaltend eine Blendenfläche mit einer Anzahl von elektrisch einzeln ansteuerbaren Blendenelementen und mit einer in Hauptabstrahlrichtung vor der Blendeneinheit angeordneten Lichtführungseinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung.
  • Aus der DE 10 2013 020 549 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelleneinheit mit einer Mehrzahl von LED-Lichtquellen, eine Blendeneinheit mit einer Blendenfläche aus Flüssigkristallelementen sowie eine Lichtführungseinheit enthaltend ein Linsensystem aufweist. In Abhängigkeit von der aktuellen Verkehrssituation werden die Lichtquellen bzw. Flüssigkristallelemente so angesteuert, dass eine Fernlichtverteilung mit Entblendungsabschnitten in derselben erzeugt werden, so dass eine optimale Beleuchtung des Fahrzeugvorfeldes gewährleistet ist, ohne dass weitere Verkehrsteilnehmer geblendet werden. Der nicht beleuchtete Entblendungsabschnitt stimmt mit der Lage des nicht zu blendenden Verkehrsteilnehmers im Fahrzeugvorfeld überein. Zur Erkennung dieses Verkehrsteilnehmers sind entsprechende Detektiermittel integriert. Die bekannte Blendeneinheit ist eben ausgebildet. Zum Ausgleich von Abbildungsfehlern des Linsensystems, insbesondere in einem Randbereich desselben, muss das Linsensystem mehrere Linsen aufweisen. Insbesondere bei Einsatz der Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung einer blendfreien Fernlichtverteilung führen die Abbildungsfehler zu unscharfen Abbildungen der Lichtquellenpunkte, was sich insbesondere bei der Entblendung von peripheren Objekten, wie zum Beispiel Fußgängern und Radfahrern, negativ auswirkt.
  • Aus der EP 2 730 967 A1 ist eine gebogene Flüssigkristallanzeigeeinrichtung bekannt, die beispielsweise in Fernsehern eingesetzt werden kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass mit geringem Aufwand eine optimale Ausleuchtung eines Fahrzeugvorfeldes gewährleistet ist, wobei insbesondere eine schärfere Abbildung in Randbereichen gewährleistet ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenfläche gekrümmt ausgebildet ist.
  • Vorteilhaft ermöglicht die Erfindung eine Reduzierung bzw. Korrektur von Abbildungsfehlern, insbesondere einer Bildfeldwölbung, in Randbereichen der erzeugten Lichtverteilung. Durch eine Krümmung bzw. gebogene Ausführung in einem Randbereich der Blendeneinheit kann eine schärfere Abbildung in diesen Randbereichen durch die Lichtführungseinheit bereitgestellt werden. Die Blendenfläche kann beispielsweise mehrfach gekrümmt in unterschiedliche Richtungen ausgebildet sein. Vorzugsweise ist eine Krümmung in Randbereichen der Blendenfläche vorgesehen, so dass sich eine Abweichung von der Fokussebene der projizierenden Lichtführungseinheit ergibt, die dem Abbildungsfehler „Bildfeldwölbung“ entgegenwirkt. Vorteilhaft kann hierdurch eine exaktere Entblendung peripherer Objekte, wie beispielsweise Radfahrer und Fußgänger erfolgen, die üblicherweise in einem Randbereich der Lichtverteilung angeordnet sind. Da sich die gekrümmte Blendenfläche in einem dreidimensionalen Raum erstreckt, weist sie bei gleicher Bauraumbreite im Vergleich zu einer zweidimensionalen Blendenfläche eine größere Fläche auf, so dass bei entsprechend angepasster Lichtquelleneinheit mehr Lichtstrom an die Lichtführungseinheit durchgelassen bzw. weitergegeben werden kann. Dies wird begünstigt, wenn einem Randbereich der Blendenfläche zugeordnete Lichtquellen der Lichtquelleneinheit in Richtung eines Eintrittszentrums der Lichtführungseinheit ausgerichtet sind. Im Vergleich zur zweidimensionalen Blendenfläche stellt somit die gekrümmte dreidimensionale Blendenfläche für die Hinterleuchtung durch Lichtquellen der Lichtquelleneinheit ein größeres Volumen zur Verfügung, so dass eine größere Anzahl von Lichtquellen die Blendeneinheit beleuchten kann.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Blendenfläche eine Krümmung mit einem konstanten Krümmungsradius auf, wobei ein Krümmungsmittelpunkt im Bereich der Lichtführungseinheit, vorzugsweise in einem Zentrum eines Eintrittsbereiches der Lichtführungseinheit, angeordnet ist.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Lichtquelleneinheit mehrere Lichtquellen auf, wobei eine an die Form bzw. Krümmung der Blendenfläche angepasste Form einer gekrümmten Lichtwellenfläche gebildet wird. Da die Lichtquellen ebenfalls gekrümmt angeordnet sind, kann hierdurch ein Bauraumgewinn der Beleuchtungsvorrichtung im Vergleich zu einer ebenen Anordnung der Lichtquelleneinheit erzielt werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Blendenfläche und/oder die Lichtquellenfläche als ein Kugelsegment mit einer Kugelkappe ausgebildet, wobei ein Rand der Kugelkappe einen Kreis mit einem Radius bildet, der kleiner ist als der Krümmungsradius. Die Kugelkappe weist somit einen spitzen Öffnungswinkel auf, der beispielsweise im Bereich von 60° liegen kann.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • Figur eine schematische Seitenansicht einer Beleuchtungsvorrichtung.
  • Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge dient vorzugsweise zur Erzeugung von blendfreien Lichtverteilungen (Fernlichtverteilungen) in Scheinwerfern von Fahrzeugen, so dass das gesamte Fahrzeugvorfeld ausgeleuchtet wird mit Ausnahme von weiteren Verkehrsteilnehmern, wie vorausfahrenden oder entgegenkommenden Fahrzeugen bzw. Radfahrern, Fußgängern.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung weist eine Lichtquelleneinheit 1, eine in Hauptabstrahlrichtung H vor derselben angeordnete Blendeneinheit 2 sowie eine in Hauptabstrahlrichtung H vor der Blendeneinheit 2 angeordnete Lichtführungseinheit 3 auf. Die genannten Einheiten sind in einem nicht dargestellten Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet, wobei eine vordere Öffnung des Gehäuses durch eine nicht dargestellte glasklare Abdeckscheibe verschlossen ist.
  • Die Lichtquelleneinheit 1 weist eine Anzahl von Lichtquellen 4 auf, die beispielsweise als LED-Lichtquellen (LED-Chips) ausgebildet sind, sowie eine Primäroptik vor den LED-Lichtquellen. Die Lichtquellen 4 bilden eine Lichtquellenfläche 5, von der aus Licht 6 in Richtung der Blendeneinheit 2 abgestrahlt wird.
  • Die Blendeneinheit 2 ist als eine Blendenfläche 7 ausgebildet, die über eine Anzahl von elektrisch einzeln ansteuerbaren Blendelementen verfügt. Die Blendenfläche 7 ist als eine Flüssigkristallfläche ausgebildet, wobei die Blendenelemente jeweils als Flüssigkristallelemente ausgebildet sind. Durch Anlegen eines elektrischen Signals können die Blendenelemente bzw. Flüssigkristallelemente jeweils in einen lichtdurchlässigen oder in einen lichtundurchlässigen Zustand versetzt werden.
  • Die Lichtführungseinheit 3 weist eine aus einer einzigen Linse 8 bestehenden Linsenanordnung auf, die das Licht 6 entsprechend der vorgegebenen Lichtverteilung, vorzugsweise Fernlichtverteilung, in das Fahrzeugvorfeld abbildet. Die Linse 8 ist z. B. als eine plankonvexe Linse ausgebildet. Alternativ kann die Linsenanordnung auch mehrere Linsen aufweisen
  • Die Blendenfläche 7 ist gekrümmt ausgebildet. Die Blendenfläche 7 erstreckt sich somit in einem dreidimensionalen Raum, wobei sie nach der dargestellten Ausführungsform eine Krümmung mit einem konstanten Krümmungsradius rK aufweist. Es wird somit ein Krümmungskreis gebildet, dessen Krümmungsmittelpunkt K im Bereich der Lichtführungseinheit 3 bzw. auf einer optischen Achse 9 der Lichtführungseinheit 3, und zwar vorzugsweise im Bereich eines Scheitelpunktes der Linse 8 angeordnet ist.
  • Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Blendenfläche 7 auch lediglich im Bereich von Rändern 10 derselben eine Krümmung aufweisen, während ein mittlerer Abschnitt eben ausgebildet ist.
  • Wie aus der Figur zu ersehen ist, bildet die Blendenfläche 7 ein Kugelsegment mit einer Kugelkappe, wobei der Rand 10 der Kugelkappe einen Kreis mit einem Radius rR bildet, der kleiner ist als der Krümmungsradius rK der Blendenfläche 7.
  • Die Lichtquelleneinheit 1 ist bezüglich der Form angepasst zu der Blendeneinheit 2 ausgebildet. Die Lichtquellenfläche 5 ist in einem konstanten Abstand a zu der Blendenfläche 7 angeordnet.
  • Ein Öffnungswinkel φ der Blendenfläche 7 und/oder der Lichtquellenfläche 5 liegt in einem spitzen Winkelbereich, vorzugsweise in einem Bereich von 60°. Die Lichtquellen 4 sind matrixartig in Spalten und Zeilen angeordnet.
  • Eine nicht dargestellte elektrische Ansteuereinheit dient zur Ansteuerung der Lichtquelleneinheit 1 und der Blendeneinheit 2. In Abhängigkeit von einem das Fahrzeufeld nach Verkehrsteilnehmern abtastenden Detektiermittel, beispielsweise CCD-Kamera, wird ein Ansteuersignal in der elektrischen Ansteuereinheit erzeugt, das an einen Eingang der Lichtquelleneinheit 1 bzw. der Blendeneinheit 2 gelegt wird. Zur Erzeugung eines Entblendungsabschnitts in der erzeugten Lichtverteilung, der im Vergleich zu umliegenden Beleuchtungsabschnitten der Lichtverteilung nicht beleuchtet ist, kann es ausreichen, die eine oder mehreren Blendenelemente, die der einen oder mehreren für die Beleuchtung des Entblendungsabschnitts vorgesehenen Lichtquelle 4 zugeordnet ist bzw. sind, mittels des Ansteuersignals in den lichtundurchlässigen Zustand zu verbringen. In Abhängigkeit von dem aktuellen Detektiersignal des Detektiermittels können fortlaufend unterschiedliche Blendensegmente in den lichtundurchlässigen bzw. lichtdurchlässigen Zustand verbracht werden. Ein Ausschalten von diesen Blendenelementen zugeordneten Lichtquellen 4 ist nicht unbedingt erforderlich. Gegebenenfalls können die Lichtquellen 4 auch gedimmt angesteuert werden, so dass ein vollständiges Abschalten derselben nicht erforderlich ist.
  • Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann ein mittlerer Bereich der Blendenfläche 7 auch eine andere Krümmung aufweisen als ein äußerer Bereich der Blendenfläche 7, in dem sich der Rand 10 befindet.
  • In einer nicht bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Lichtquellenfläche 5 auch eben ausgebildet sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lichtquelleneinheit
    2
    Blendeneinheit
    3
    Lichtführungseinheit
    4
    Lichtquellen
    5
    Lichtquellenfläche
    6
    Licht
    7
    Blendenfläche
    8
    Linse
    9
    optische Achse
    10
    Rand
    H
    Hauptabstrahlrichtung
    a
    Abstand
    rK
    Krümmungsradius
    K
    Krümmungsmittelpunkt
    rR
    Radius
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013020549 A1 [0002]
    • EP 2730967 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Scheinwerfer, mit – einer Lichtquelleneinheit (1) enthaltend eine Anzahl von Lichtquellen (4), – einer in Hauptabstrahlrichtung (H) vor der Lichtquelleneinheit (1) angeordneten Blendeneinheit (2) enthaltend eine Blendenfläche (7) mit einer Anzahl von elektrisch einzeln ansteuerbaren Blendenelementen und – einer in Hauptabstrahlrichtung (H) vor der Blendeneinheit (2) angeordneten Lichtführungseinheit (3) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenfläche (7) gekrümmt ausgebildet ist.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenfläche (7) eine Krümmung mit einem konstanten Krümmungsradius (rK) aufweist, wobei ein Krümmungsmittelpunkt (K) im Bereich der Lichtführungseinheit (3) angeordnet ist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtführungseinheit (3) eine Linsenanordnung mit mindestens einer Linse (8) aufweist und dass der Krümmungsmittelpunkt (K) mit einem auf einer optischen Achse (9) der Linsenanordnung liegenden Punkt und/oder mit einem Scheitelpunkt der Linsenanordnung und/oder der Linse (8) übereinstimmt.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinheit (1) mehrere Lichtquellen (4) aufweist, die derart benachbart zueinander angeordnet sind, dass sie eine gekrümmte Lichtquellenfläche (5) bilden, die an die Form bzw. Krümmung der Blendenfläche (7) angepasst ist.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenfläche (5) die gleiche Krümmung aufweist wie die Blendenfläche (7).
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenfläche (7) und/oder die Lichtquellenfläche (5) ein Kugelsegment mit einer Kugelkappe bildet, wobei ein Rand (10) der Kugelkappe einen Kreis mit einem Radius (rR) bildet, der kleiner ist als der Krümmungsradius (rK).
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenfläche (5) und die Blendenfläche (7) in einem konstanten Abstand (a) zueinander angeordnet sind.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenfläche (7) als eine Flüssigkristallfläche mit einer Anzahl von elektrisch einzeln ansteuerbaren Flüssigkristallelementen ausgebildet ist, die jeweils durch Anlegen eines elektrischen Signals in einen lichtdurchlässigen oder lichtundurchlässigen Zustand versetzbar ist.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (4) matrixartig verteilt über die Lichtquellenfläche (5) angeordnet sind.
  10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Ansteuereinheit zur Ansteuerung der Lichtquelleneinheit (1) und/oder der Blendeneinheit (2) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von einem ein Fahrzeugvorfeld nach Verkehrsteilnehmern abtastenden Detektiermittel die Lichtquelleneinheit (1) bzw. die Blendeneinheit (2) derart ansteuert, dass eine Fernlichtverteilung mit einem nicht beleuchteten Entblendungsabschnitt, in dem sich der Verkehrsteilnehmer befindet, erzeugt wird.
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