DE102016120133A1

DE102016120133A1 - Lichtmodul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers und Scheinwerfer mit einem solchen Lichtmodul

Info

Publication number: DE102016120133A1
Application number: DE102016120133.2A
Authority: DE
Inventors: J. Tobias F. Wagner; Riccardo Anzaldi; Andreas Stang; Michael Scholl
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2018-04-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul (10) eines Kraftfahrzeugscheinwerfers (1), das mindestens eine Halbleiterlichtquelle (11) zum Abstrahlen von Licht und ein Reflektorelement (15) aufweist, welches zumindest einen Teil des abgestrahlten Lichts in einer Lichtaustrittsrichtung (3) zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug reflektiert. Es wird vorgeschlagen, dass im Strahlengang des abgestrahlten Lichts mindestens ein Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) angeordnet ist, in das zumindest ein Teil des von der Halbleiterlichtquelle (11) direkt abgestrahlten Lichts über eine Lichteintrittsfläche (18; 21; 31; 42) eingekoppelt wird, sich in diesem zu einer Lichtaustrittsfläche (19; 22; 33; 43; 52, 53; 62; 73) ausbreitet und schließlich über die Lichtaustrittsfläche (19; 22; 33; 43; 52, 53; 62; 73) aus dem Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) auskoppelt, wobei das ausgekoppelte Licht zur Erzeugung der Lichtverteilung und/oder in stilistisch ansprechender Weise zur Erkennbarkeit des Lichtmoduls (10) durch sich vor dem Fahrzeug befindliche Personen beiträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs. Das Lichtmodul umfasst mindestens eine Halbleiterlichtquelle zum Abstrahlen von Licht und ein Reflektorelement, welches derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es zumindest einen Teil des abgestrahlten Lichts in einer Lichtaustrittsrichtung zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug reflektiert. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem Gehäuse, das in Lichtaustrittrichtung eine durch eine Abdeckscheibe verschlossene Lichtaustrittsöffnung aufweist, und einem in dem Gehäuse angeordneten Lichtmodul der zuvor genannten Art.
Ein Lichtmodul der eingangs genannten Art ist beispielsweise auf der WO 2012/079104 A1 bekannt. Das von der LED-Lichtquelle des bekannten Lichtmoduls in Richtung eines Reflektorelements abgestrahlte Licht wird von diesem reflektiert und dabei in eine Lichtaustrittsrichtung des Lichtmoduls umgelenkt. Das reflektierte Licht dient zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung. Selbstverständlich bedeutet dies nicht, dass ausnahmslos alle reflektierten Lichtstrahlen nach der Reflexion parallel zu der Lichtaustrittsrichtung verlaufen müssen. Einige der Lichtstrahlen können auch derart umgelenkt werden, dass sie schräg zur Lichtaustrittsrichtung verlaufen, bspw. um eine gewünschte Ausdehnung und Intensitätsverteilung der Lichtverteilung zu realisieren.
Ein Teil des von der LED-Lichtquelle abgestrahlten Lichts trifft nicht auf das Reflektorelement, sondern wird direkt in Lichtaustrittsrichtung abgestrahlt. Auch bedeutet dies selbstverständlich nicht, dass ausnahmslos alle Lichtstrahlen dieses Direktlichts parallel zu der Lichtaustrittsrichtung verlaufen müssen. Einige der Lichtstrahlen des Direktlichts können auch schräg zur Lichtaustrittsrichtung verlaufen. Entscheidend für das Direktlicht ist, dass es das Lichtmodul verlässt, ohne auf das Reflektorelement zu treffen. Somit kann das Direktlicht durch das Reflektorelement auch nicht auf eine vorgegebene Stelle in der Lichtverteilung umgelenkt werden. Das Direktlicht kann deshalb nur in Ausnahmefällen zur Erzeugung der Lichtverteilung beitragen. Das Direktlicht kann sogar zu einer Störung oder Beeinträchtigung der erzeugten Lichtverteilung führen. In der Regel wird das Direktlicht deshalb von Blendenelementen des Lichtmoduls abgeschirmt. Ohne ein solches Blendenelement könnte das Direktlicht beispielsweise in einen Bereich oberhalb einer Hell-Dunkel-Grenze einer abgeblendeten Lichtverteilung gelangen und für eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer sorgen. Ebenfalls könnte das Direktlicht unter Umständen in den Nahbereich vor das Kraftfahrzeug gelangen, wo es bei Schnee oder Regen beziehungsweise Nebel zu einer Eigenblendung des Kraftfahrzeugführers führen kann. Ziel der im Stand der Technik verwendeten Blendenelemente ist es somit, Direktlicht abzuschatten und eine Eigenblendung oder eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer zu vermeiden oder zumindest zu verringern.
Üblicherweise absorbieren die Blendenelemente das auf sie auftreffende Licht, sodass es für die von dem Lichtmodul erzeugte Lichtverteilung nicht mehr zur Verfügung steht. Das führt allerdings zu einem verschlechterten Wirkungsgrad des Lichtmoduls. In der WO 2012/079104 A1 ist eine zu der LED-Lichtquelle gerichtete Seite des Blendenelements deshalb reflektierend ausgebildet, sodass die auf das Blendenelement auftreffenden Lichtstrahlen wieder zurück zu dem Reflektorelement reflektiert und von diesem umgelenkt werden, um zur Erzeugung der Lichtverteilung des Lichtmoduls beizutragen. Dadurch kann die Effizienz des Lichtmoduls verbessert werden.
Ein ähnliches Lichtmodul mit einem Blendenelement, das eine zu der LED-Lichtquelle gerichtete reflektierende Seite aufweist, ist auch aus der DE 10 2014 210 580 A1 bekannt.
Des Weiteren ist aus der EP 1 970 617 A1 ein Lichtmodul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers bekannt, bei dem im Strahlengang des von einer LED-Lichtquelle ausgesandten Direktlichts ein dünnwandiges optisches Element aus einem transparenten Material angeordnet ist, das einen unteren Abschnitt aufweist, der hindurchtretende Lichtstrahlen nach unten und seitlich ablenkt, und einen oberen Abschnitt, der hindurchtretende Lichtstrahlen streut. Das durch den unteren Abschnitt des transparenten optischen Elements abgelenkte Licht dient zur Realisierung einer Ausleuchtung der seitlichen Fahrbahnränder vor dem Kraftfahrzeug. Der untere Abschnitt des transparenten optischen Elements hat also eine Linsenfunktion.
Schließlich ist aus der DE 10 2008 009 820 A1 ebenfalls ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer bekannt, bei dem von LED-Lichtquellen abgestrahltes Direktlicht durch im Strahlengang des abgestrahlten Direktlichts angeordnete transparente optische Elemente umgelenkt wird. Die optischen Elemente haben eine Blendenfunktion und dienen gleichzeitig zur Vermeidung von Störlicht, das sonst eine Eigenblendung oder eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer verursachen würde. Auch bei diesem bekannten Lichtmodul haben die transparenten optischen Elemente eine Linsenfunktion und dienen zum Ablenken des hindurchtretenden Direktlichts an gewünschte Stellen der Lichtverteilung des Lichtmoduls.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Lichtmodul der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass es bei möglichst hoher Effizienz eine andere Möglichkeit zum Abschatten zumindest eines Teils des von einer Halbleiterlichtquelle ausgesandten Direktlichts sowie einen besonders hohen Freiheitsgrad hinsichtlich des Designs des Lichtmoduls bietet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Lichtmodul der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass im Strahlengang des abgestrahlten Lichts mindestens ein Lichtleitelement angeordnet ist, dass derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des von der Halbleiterlichtquelle in die Lichtaustrittsrichtung direkt abgestrahlten Lichts, das nicht auf den Reflektor trifft, über eine Lichteintrittsfläche des Lichtleitelements in dieses einkoppelt, in diesem dann mittels interner Ausbreitung und Totalreflexionen zu einer Lichtaustrittsfläche des Lichtleitelements gelangt und schließlich über die Lichtaustrittsfläche aus dem Lichtleitelement auskoppelt, wobei das ausgekoppelte Licht zur Erzeugung der Lichtverteilung und/oder in stilistisch ansprechender Weise zur Erkennbarkeit des Lichtmoduls durch sich vor dem Fahrzeug befindliche Personen beiträgt. Das Lichtleitelement weist keine ihm ausschließlich zugeordnete Lichtquelle auf, sondern nutzt dasjenige Licht der Halbleiterlichtquelle des Lichtmoduls, die Licht zur Erzeugung der resultierenden Lichtverteilung des Lichtmoduls abstrahlt, das zur Erfüllung der Anforderungen an die resultierende Lichtverteilung abgeschattet werden muss. Dabei kann es sich um Licht einer Lichtquelle des Lichtmoduls handeln, das zur Erzeugung einer Abblendlicht-, Teilfernlicht-, Markierungslicht-, Nebellicht-, oder einer sonstigen Scheinwerferlichtverteilung dient. Statt dieses Licht einfach abzuschatten, wird es in das Lichtleitelement eingekoppelt und kann gezielt als Beitrag zur resultierenden Lichtverteilung und/oder in stilistisch ansprechender Weise zur Erkennbarkeit des Lichtmoduls durch sich vor dem Fahrzeug befindliche Personen dienen. Eine verbesserte Erkennbarkeit des Lichtmoduls bewirkt, dass das Licht des Lichtmoduls von einem Betrachter von größeren Betrachterwinkeln aus noch wahrgenommen werden kann. Somit handelt es sich bei dem aus dem Lichtleitelement ausgekoppelten Licht ausschließlich um Licht, das zuvor von der Lichtquelle des Lichtmoduls, deren Licht zur Erzeugung der resultierenden Lichtverteilung des Lichtmoduls dient, ausgesandt und in das Lichtleitelement eingekoppelt wurde. Dem Lichtleitelement ist keine gesonderte Lichtquelle exklusiv zugeordnet.
Anders als im Stand der Technik, wo zumindest ein Teil des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle ausgesandten Direktlichts über ein reflektierendes Blendenelement und mindestens ein Reflektorelement in die resultierende Lichtverteilung reflektiert oder aber durch mindestens ein Linsenelement in die resultierende Lichtverteilung oder an eine andere Stelle vor dem Kraftfahrzeug umgelenkt wird, wird bei der vorliegenden Erfindung das Direktlicht in mindestens ein Lichtleitelement eingekoppelt und über eine gewisse Entfernung in dem Lichtleitelement von der Lichtquelle weggeführt (propagiert) wird. Dadurch ergeben sich völlig neue Aspekte hinsichtlich der Nutzung des Direktlichts, da die Lichtaustrittsfläche mit erhöhter Freiheit in dem Lichtmodul und relativ zu der Lichteintrittsfläche angeordnet werden kann. Aufgrund der strahlführenden Eigenschaften des Lichtleitelements wird das eingekoppelte Licht mit hoher Effizienz auch über längere Entfernungen zu der Lichtaustrittfläche (also bis zu ca. einer Einbautiefe des Lichtmoduls) geführt. Die Form und Ausgestaltung des Lichtleitelements ist nahezu beliebig. Das Licht der Lichtquelle des Lichtmoduls wird vorzugsweise derart in das Lichtleitelement eingekoppelt, dass es in diesem hauptsächlich parallel zu einer Längserstreckung in einer Hauptausbreitungsrichtung zu einer Lichtaustrittsfläche hin propagiert. Lediglich ein kleiner Teil der eingekoppelten Lichtstrahlen wird an den Grenzflächen des Lichtleitelements mittels Totalreflexion reflektiert. Einzige Einschränkung für die Form und Ausgestaltung des Lichtleitelements ist es, dass für möglichst viele der darin eingekoppelten und auf eine der Grenzflächen treffenden Lichtstrahlen das Gesetz der Totalreflexion an den Grenzflächen erfüllt ist. In bestimmten Bereichen des Lichtleitelements, bspw. nahe der Eintrittsfläche, in denen dieses wegen des relativ steilen Auftreffens einiger Lichtstrahlen nicht erfüllt ist, können metallische Beschichtungen oder lokale, das Lichtleitelement umfassende Blenden das Austreten bereits eingekoppelter Lichtstrahlen unterdrücken.
Durch interne Ausbreitung und Totalreflexionen wird das Licht in dem Lichtleitelement von der Lichteintrittsfläche zu der Lichtaustrittsfläche geführt, wo es schließlich aus dem Lichtleitelement auskoppelt. Die Lichtaustrittsfläche des Lichtleitelements ist derart angeordnet und/oder ausgestaltet, dass das ausgekoppelte Licht zur Erzeugung der resultierenden Lichtverteilung und/oder in stilistisch ansprechender Weise zur Erkennbarkeit des Lichtmoduls beiträgt. Dieser Beitrag kann darin bestehen, dass Bereiche der Lichtverteilung aufgehellt werden oder aber das aus dem Lichtleiter ausgekoppelte Direktlicht zusätzliche Bereiche vor dem Kraftfahrzeug jenseits der Lichtverteilung ausleuchtet.
Die Lichteintrittsfläche ist derart ausgestaltet, dass einerseits die Abschattung von Direktlicht unterstützt bzw. vollständig realisiert wird und andererseits Licht effektiv in das Lichtleitelement eingekoppelt wird. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Lichteintrittsfläche als eine katadioptrische Optik ausgebildet ist, die ein zentrales Linsenelement und ein dieses umgebendes Reflektorelement aufweist, wobei beide zusammen die von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen bündeln. Lichtstrahlen, die in einer Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle oder in einem kleinen Winkel dazu ausgesandt werden, werden über eine vorzugsweise konvex gewölbte erste Lichteintrittsfläche, die Teil des zentralen Linsenelements ist, kollimiert. Lichtstrahlen, die in einem größeren Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung ausgesandt werden, treten durch mindestens eine im Wesentlichen parallel zur Hauptabstrahlrichtung und senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der ersten gewölbten Lichteintrittsfläche verlaufende zweite Lichteintrittsfläche in das Lichtleitelement ein und werden anschließend von schräg stehenden, totalreflektierenden äußeren Grenzflächen in eine Haupterstreckungsrichtung des Lichtleitelements kollimiert. Somit verlaufen die Lichtstrahlen in dem Lichtleitelement kollimiert und treffen flach auf äußere totalreflektierende Grenzflächen des Lichtleitelements.
Es werden also Lichtleitelemente verwendet, in denen die eingekoppelten Lichtstrahlen weitgehend parallel propagiert werden und die nur wenige Lichtstrahlen nach oben zulassen. Lichteintrittsflächen in Form von katadioptrischen Optiken sind an sich bspw. aus der DE 10 2013 212 352 bekannt. Andere Möglichkeiten, Licht derart in ein Lichtleitelement einzukoppeln, dass es kollimiert in dem Lichtleitelement propagiert wird, sind bspw. aus der DE 10 2013 220 106 bekannt. Auf diese Druckschriften wird hinsichtlich der Ausgestaltung der Lichteintrittsfläche eines Lichtleitelements und der Einkopplung des von einer Halbleiterlichtquelle ausgesandten Lichts in das Lichtleitelement ausdrücklich Bezug genommen.
Die mindestens eine totalreflektierende obere Grenzfläche des Lichtleitelements kann schwache bzw. wenige Auskoppelstrukturen aufweisen, damit ein geringer Teil des in dem Lichtleitelement propagierten Lichts über diese obere Grenzfläche ausgekoppelt werden kann. Dieses zusätzlich zu dem über die Lichtaustrittsfläche ausgekoppelten Licht über die obere Grenzfläche ausgekoppelte Licht dient bspw. zu Designzwecken um ein gewünschtes Nachtdesign des Lichtmoduls zu erzielen.
Die Lichtaustrittsfläche des Lichtleitelements ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die austretenden Lichtstrahlen überwiegend nach vorne in Lichtaustrittsrichtung des Lichtmoduls oder schräg nach unten leuchten. Diese Lichtstrahlen leisten einen Beitrag zu der resultierenden Lichtverteilung des Lichtmoduls.
Falls das Lichtleitelement vorrangig der stilistischen Erkennbarkeit des Lichtmoduls dient, so ist insbesondere vorgesehen, dass dadurch eine etwa homogene Lichtverteilung nach vorne (z.B. +/- 30° horizontal, +/- 15° vertikal) abgestrahlt wird, wobei unterhalb einer im Wesentlichen horizontalen Helldunkelgrenze eine geringe Lichtstärke (in etwa < 2.000 cd) erzeugt wird und oberhalb zur Blendungsbegrenzung eine nochmals deutlich geringere Lichtstärke von etwa < 600 cd erzeugt wird. Dies kann z.B. durch entsprechend ausgelegte Mikrostrukturen auf der Lichtaustrittsfläche des Lichtleitelements erreicht werden (vgl. z.B. DE 10 2009 020 593 A1 ). Des Weiteren können entsprechende prismatische Strukturen im Lichtleitervolumen kurz vor der Lichtaustrittsfläche ähnliches bewirken. Des Weiteren kann eine derart schräg angestellte Lichtaustrittsfläche, dass ihre Flächennormale etwas nach oben weist, bewirken, dass das austretende Licht tendenziell nach unten gerichtet ist. Des Weiteren können die oberen und unteren Leit- oder Grenzflächen des Lichtleitelements in Lichtaustrittsrichtung kurz vor der Lichtaustrittsfläche, z.B. durch Aufrauen, so gestaltet werden, dass das Licht eher nach vorne und nach unten abgestrahlt wird als nach oben.
Das Lichtleitelement ist in Lichtaustrittsrichtung betrachtet der Halbleiterlichtquelle nachgeordnet bzw. bei einem Blick von außerhalb des Scheinwerfers durch die Abdeckscheibe des Scheinwerfers hindurch vor der Halbleiterlichtquelle angeordnet. Das Lichtleitelement kann somit auch als Sichtschutzblende für die Halbleiterlichtquelle und deren Kontaktierung dienen. Außerdem ermöglicht das mindestens eine Lichtleitelement, das von außerhalb des Scheinwerfers durch die Abdeckscheibe des Scheinwerfers hindurch gut sichtbar ist, besonders viele Freiheiten hinsichtlich des Designs des Lichtmoduls bzw. des gesamten Scheinwerfers.
Das mindestens eine Lichtleitelement des erfindungsgemäßen Lichtmoduls erfüllt somit zum einen eine Blendenfunktion in dem Sinne, dass störendes Direktlicht, das beispielsweise eine Eigenblendung des Kraftfahrzeugführers oder eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer bewirkt, am direkten Austritt aus dem Lichtmodul gehindert wird. Das störende Direktlicht wird jedoch nicht einfach absorbiert, sondern mit Hilfe des mindestens einen Lichtleitelements derart geformt und/oder umgelenkt, dass es zur Erzeugung der resultierenden Lichtverteilung des Lichtmoduls beitragen kann. In diesem Sinne ist es denkbar, dass das über die Lichtaustrittsfläche aus dem Lichtleitelement ausgekoppelte Licht zur Erzeugung und Homogenisierung der Lichtverteilung, zur Erzeugung gewünschter oder gesetzlich vorgeschriebener Mindestwerte für eine Overheadbeleuchtung oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze einer abgeblendeten Lichtverteilung oder zur verbesserten Seitenausleuchtung der Fahrbahnränder vor dem Kraftfahrzeug genutzt wird und/oder in stilistisch ansprechender Weise der Erkennbarkeit des Lichtmoduls von außen dient.
Die Halbleiterlichtquelle umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) bzw. LED-Chips. Diese können entweder alle gemeinsam, gruppenweise oder sogar einzeln angesteuert und/oder gedimmt werden. Die Halbleiterlichtquelle ist vorzugsweise zumindest mittelbar auf dem Kühlkörper eines Lichtmoduls befestigt und elektrisch kontaktiert. Ganz besonders bevorzugt ist die Halbleiterlichtquelle auf einer Oberseite des Kühlkörpers mit einer im Wesentlichen horizontalen Erstreckungsebene angeordnet. Das von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle abgestrahlte Licht wird somit in einen 180°-Halbraum oberhalb der Oberseite des Kühlkörpers mit einer Hauptabstrahlrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsebene der Oberseite des Kühlkörpers und im Wesentlichen senkrecht zur Lichtaustrittsrichtung des Lichtmoduls abgestrahlt.
Das Reflektorelement ist vorzugsweise als ein sogenannter Halbschalenreflektor ausgebildet. Dieser kann ebenfalls auf einer Oberseite eines Kühlkörpers des Lichtmoduls befestigt sein und ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er einen möglichst großen Winkelbereich des 180°-Halbraumes um die Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle herum oberhalb der Halbleiterlichtquelle umfasst. Eine Reflexionsfläche des Halbschalenreflektors ist vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass ein Großteil des von der Halbleiterlichtquelle ausgesandten Lichts in die Lichtaustrittsrichtung des Lichtmoduls umgelenkt wird. Des Weiteren ist die Reflexionsfläche des Halbschalenreflektors vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie das von der Halbleiterlichtquelle abgestrahlte Licht zu einem gewünschten Lichtbündel mit einer gewünschten Form und Intensitätsverteilung formt. Dieses Lichtbündel bildet dann die resultierende Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Lichtleitelement zumindest mittelbar an dem Kühlkörper befestigt. Mit anderen Worten, kann das Lichtleitelement entweder direkt oder über ein anderes Bauteil des Lichtmoduls, das seinerseits an dem Kühlkörper befestigt ist, mittelbar an dem Kühlkörper befestigt sein. Beispielsweise wäre es denkbar, dass das Lichtleitelement über ein Trägerelement, auf dem die mindestens eine Halbleiterlichtquelle angeordnet ist und auf dem Leiterbahnen zur Kontaktierung der Halbleiterlichtquelle verlaufen. Insbesondere ist ein solches Trägerelement als ein Schaltungsträger (Printed Circuit Board, PCB) ausgebildet. Mit Hilfe des Lichtleitelements, das auf dem Trägerelement angeordnet ist, wird somit ein Blick auf das Trägerelement von außerhalb des Kraftfahrzeugscheinwerfers durch die Abdeckscheibe hindurch verhindert. In diesem Fall dient das Lichtleitelement somit zusätzlich auch als Sichtschutzblende, um das äußere Erscheinungsbild des Lichtmoduls zu verbessern. Insbesondere kann ein derart angeordnetes Lichtleitelement die auf dem Trägerelement ausgebildeten Leiterbahnen sowie dort unter Umständen vorgesehene elektrische und/oder elektronische Bauelemente verdecken.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Lichtleitelement mittels einer Rastverbindung zumindest mittelbar an dem Kühlkörper befestigt ist. Auf diese Weise kann das Lichtleitelement einerseits schnell und einfach, andererseits aber auch sicher, langfristig und hochgenau in dem Lichtmodul positioniert und befestigt werden, sodass die Lichteintrittsfläche(n) in der gewünschten Position und Ausrichtung relativ zu der mindestens einen Halbleiterlichtquelle angeordnet ist/sind und zudem die mindestens eine Lichtaustrittsfläche derart in dem Lichtmodul positioniert und ausgerichtet ist, dass das über die Lichtaustrittsfläche(n) ausgekoppelte Licht in der gewünschten Weise zur Erzeugung der Lichtverteilung beiträgt. Zu diesem Zweck kann der Lichtleiter aber auch in den entsprechenden Bereichen im inneren Volumen gezielt diffus streuend ausgeführt sein.
Selbstverständlich sind eine Vielzahl weitere Möglichkeiten bekannt, wie das Lichtleitelement an dem Lichtmodul befestigt werden kann. Insbesondere ist an Kleben, Schweißen oder Schrauben gedacht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können Seitenwände des Lichtleitelements zwischen der mindestens einen Lichteintrittsfläche und der mindestens einen Lichtaustrittsfläche zumindest bereichsweise gezielt derart bearbeitet oder ausgebildet sein, dass ihre Oberfläche von einer glatten Oberfläche abweicht, sodass die Bedingungen für Totalreflexion zumindest für einen Teil der in dem Lichtleitelement geführten Lichtstrahlen beim Auftreffen auf den/die bearbeiteten Bereich(e) nicht mehr erfüllt sind und in der Folge über diese(n) bearbeiteten Bereich(e) Licht ausgekoppelt wird. Die Bearbeitung der Seitenwände des Lichtleitelements kann beispielsweise durch Aufbringen einer Mattierung oder einer Mikrostruktur realisiert werden, welche bewirkt, dass ein relativ kleiner Teil der in dem Lichtleitelement geführten Lichtstrahlen auskoppelt und das Lichtleitelement in dem/den bearbeiteten Bereich(en) mit relativ geringer Intensität leuchtet. Die Mattierung oder Mikrostruktur kann durch geeignete Ausbildung der Negativfläche eines Formwerkzeugs zur Herstellung des Lichtleiters oder durch Sandstrahlen im Anschluss an die Herstellung des Lichtleiters erzeugt werden. Auf diese Weise kann für ein völlig neuartiges Nachtdesign des Lichtmoduls gesorgt werden. Ebenso wäre es denkbar, eine mit bloßem Auge gut sichtbare Strukturierung von Bereichen von einer Seitenwand oder mehreren Seitenwände des Lichtleitelements auszuführen, sodass auch das Design des Lichtmoduls bei Tage in besonderer Weise realisiert werden kann. Über derart strukturierte Seitenwände kann zumindest teilweise in dem Lichtleitelement geführtes Licht ausgekoppelt werden, sodass die mit bloßem Auge sichtbaren Strukturen zumindest bereichsweise Licht ausgekoppelt wird.
Vorteilhafterweise ist der beziehungsweise sind die bearbeitete(n) Bereich(e) des Lichtleitelements bei in einem Kraftfahrzeug montiertem Scheinwerfer in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs nach vorne gerichtet und/oder im Wesentlichen senkrecht dazu nach oben gerichtet ausgebildet. Das sind insbesondere diejenigen Flächen, die bei einem Blick in das Innere des Kraftfahrzeugscheinwerfers durch die Abdeckscheibe hindurch für den Betrachter sichtbar sind. Ebenso sind dies diejenigen Bereiche, über die Licht durch die Abdeckscheibe hindurch abgestrahlt werden kann, sodass die bearbeiteten Bereiche auch bei Nacht als homogen oder inhomogen leuchtende Bereiche sichtbar sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Lichtmodul mehrere Lichtleitelemente auf. Das durch die Lichtleitelemente abzuschattende Direktlicht der mindestens einen Halbleiterlichtquelle wird in die Lichtleitelemente eingekoppelt, durch diese an die jeweiligen Lichtaustrittsflächen geführt und über diese ausgekoppelt, um dann die gleichen oder verschiedene Stellen der Lichtverteilung gezielt auszuleuchten. Vorteilhafterweise erstrecken sich die mehreren Lichtleitelemente parallel zueinander und parallel zu einer optischen Achse des Lichtmoduls. Die Lichtleitelemente können jedoch auch jede beliebige andere Form, insbesondere eine beliebig im Raum gekrümmte Form, annehmen. Ferner wäre es denkbar, dass mehrere Lichtleitelemente sich eine Lichteintrittsfläche und/oder eine Lichtaustrittsfläche teilen, das heißt sich ein Lichtleiter nach der Lichteintrittsfläche verzweigt und sich die mehreren Lichtleitelement vor der Lichtaustrittsfläche zu einem Lichtleitelement vereinigen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
2 eine erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
3 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mit einem separat von dem restlichen Lichtmodul angeordneten Lichtleitelement;
4 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform;
5 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform;
6 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform;
7 das Lichtmodul aus 6 mit einem separat von dem restlichen Lichtmodul angeordneten Lichtleitelement;
8 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform;
9 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
10 ein erfindungsgemäßes Lichtmodul gemäß noch einer weiteren Ausführungsform mit mehreren verschiedenfarbigen Lichtleitelementen, die jeweils in das restliche Lichtmodul eingesetzt werden können.

Ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugscheinwerfer ist in 1 in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der Scheinwerfer 1 umfasst ein Scheinwerfergehäuse 2, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Auf einer in einer Lichtaustrittsrichtung 3 gerichteten Vorderseite des Scheinwerfergehäuses 2 ist eine Lichtaustrittsöffnung 4 ausgebildet, die mittels einer Abdeckscheibe 5 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 5 besteht vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoff oder Glas. Die Abdeckscheibe 5 kann optisch wirksame Profile zur Streuung des hindurchtretenden Lichts aufweisen (sogenannte Streuscheibe) oder aber ohne solche optisch wirksamen Profile ausgebildet sein (sogenannte klare Scheibe). Im Inneren des Scheinwerfergehäuses 2 ist ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 10 angeordnet, das hier nur schematisch gezeigt ist und nachfolgend anhand der 2 bis 10 noch näher erläutert wird. Das Lichtmodul 10 dient zur Erzeugung einer Scheinwerferfunktion oder eines Teils davon. Als Scheinwerferfunktion kommt bspw. Abblendlicht, Fernlicht, Tagfahrlicht, Nebellicht, Stadtlicht, Autobahnlicht oder ähnliches in Betracht.
Zusätzlich kann im Inneren des Gehäuses 2 ein weiteres Lichtmodul 6, ebenfalls zur Erzeugung einer Scheinwerferfunktion oder eines Teils davon, angeordnet sein, das ebenfalls als ein erfindungsgemäßes Lichtmodul ausgebildet sein kann. Alternativ kann das weitere Lichtmodul 6 jedoch auch als ein herkömmliches bekanntes Lichtmodul ohne ein kombiniertes Blenden-/Lichtleitelement ausgebildet sein. Des Weiteren kann in dem Gehäuse 2 mindestens ein Leuchtenmodul 7 angeordnet sein, dass zur Erzeugung einer beliebigen Leuchtenfunktion des Scheinwerfers 1 ausgebildet ist. Als Leuchtenfunktion kommt bspw. Blinklicht, Positions- oder Begrenzungslicht, Tagfahrlicht oder ähnliches in Betracht. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Leuchtenmodul 7 beispielsweise einen länglichen Lichtleiter, der sich an der Vorderseite des Scheinwerfers 1 entlang der unteren Wandung über einen Großteil der Breite des Scheinwerfers 1 erstreckt. Aus einer oder mehreren Lichtquellen kann Licht in den Lichtleiter eingekoppelt und über diesen im Wesentlichen in Lichtaustrittsrichtung 3 ausgekoppelt werden.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 anhand der 2 bis 10 näher erläutert. Bei dem Ausführungsbeispiel aus 2 erkennt man eine Halbleiterlichtquelle 11, die einen oder mehrere LED-Chips umfassen kann. Die Halbleiterlichtquelle 11 ist derart angeordnet, dass sie Licht in einer Hauptabstrahlrichtung 12 nach oben abstrahlt. Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle 11 ist auf einem Trägerelement 13 angeordnet und vorzugsweise auch über dieses elektrisch kontaktiert, das beispielsweise als eine Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) ausgebildet ist. Das Trägerelement 13 ist seinerseits auf einem Kühlkörper 14 des Lichtmoduls 10 befestigt, der in den Figuren nicht explizit gezeigt ist. Es sollte ein guter Wärmeübergang von der Halbleiterlichtquelle 11 zu dem Kühlkörper 14 ermöglicht werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Material des Trägerelements 13 im Bereich der Halbleiterlichtquelle 11 entweder sehr dünn ausgebildet ist oder sogar Durchbrüche aufweist, in denen ein entsprechend ausgestaltetes Teil des Kühlkörpers 14 angeordnet ist. Ziel ist es dabei, die von der Halbleiterlichtquelle 11 während des Betriebs erzeugte Wärme möglichst effizient an den Kühlkörper 14 abzuleiten, von wo aus sie dann an die Umgebung abgegeben werden kann.
Das Lichtmodul 10 weist außerdem ein Reflektorelement 15 auf, das in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen als ein sogenannter Halbschalenreflektor ausgebildet ist. Nach Aktivieren der Halbleiterlichtquelle 11 sendet diese vorzugsweise in der Hauptabstrahlrichtung 12 Licht in einen 180°-Halbraum oberhalb des Trägerelements 13 bzw. der Oberseite des Kühlkörpers 14 aus. Der Halbschalenreflektor 15 kann ebenfalls auf einer Oberseite des Kühlkörpers 14 des Lichtmoduls 10 befestigt sein und ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er einen möglichst großen Winkelbereich des 180°-Halbraumes um die Hauptabstrahlrichtung 12 der mindestens einen Halbleiterlichtquelle 11 herum oberhalb der Halbleiterlichtquelle 11 umfasst. Eine Reflexionsfläche 16 des Halbschalenreflektors 15 ist vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass ein Großteil des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle 11 ausgesandten Lichts in die Lichtaustrittsrichtung 3 des Lichtmoduls 10 umgelenkt wird. Des Weiteren ist die Reflexionsfläche 16 des Halbschalenreflektors 15 vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie das von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle 11 abgestrahlte Licht zu einem gewünschten Lichtbündel mit einer gewünschten Form und Intensitätsverteilung formt. Dieses Lichtbündel bildet dann die resultierende Lichtverteilung des Lichtmoduls 10 vor dem Kraftfahrzeug.
Ein Teil des von der Halbleiterlichtquelle 11 abgestrahlten Lichts trifft jedoch nicht auf die Reflexionsfläche 16 des Reflektors 15, sondern tritt direkt nach vorne, im Wesentlichen in Lichtaustrittsrichtung 3, aus dem Lichtmodul 10 und dem Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 aus. Dieses Direktlicht kann die resultierende Lichtverteilung, die in erster Linie durch die Form und Ausgestaltung des Reflektors 15 gebildet wird, beeinträchtigen. Insbesondere kann das Direktlicht dazu führen, dass die gesetzlichen Anforderungen an die Lichtverteilung des Lichtmoduls 10 nicht erfüllt werden, weil die maximal zulässigen Helligkeitswerte stellenweise überschritten werden. Des Weiteren kann das Direktlicht dazu führen, dass es, unter Umständen nach einer unkontrollierten Reflexion an spiegelnden Blenden oder anderen Bauteilen des Scheinwerfers 1, zu einer Eigenblendung des Kraftfahrzeugführers oder zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer kommt. Aus diesem Grund sind in bekannten Lichtmodulen häufig Blendenelemente vorgesehen um zumindest den störenden Teil des Direktlichts abzuschatten.
In dem erfindungsgemäßen Lichtmodul 10 wird diese Blendenfunktion durch ein im Strahlengang des Direktlichts angeordnetes Lichtleitelement 17 erfüllt. Das Lichtleitelement 17 absorbiert die abgeschatteten Direktlichtstrahlen jedoch nicht einfach oder reflektiert diese in einen Bereich, wo sie die resultierende Lichtverteilung des Lichtmoduls 10 nicht beeinträchtigen können, sondern ist derart ausgebildet, dass das abgeschattete Direktlicht größtenteils in eine Lichteintrittsfläche 18 des Lichtleitelements 17 eingekoppelt wird. Im Inneren des Lichtleitelements 17 breiten sich die eingekoppelten Lichtstrahlen größtenteils direkt (entlang einer Längserstreckung des Lichtleitelements 17) oder aber mittels interner Totalreflexion an den Grenzflächen des Lichtleitelements 17 in Richtung einer Lichtaustrittsfläche 19 des Lichtleitelements 17 aus. Über die Lichtaustrittsfläche 19 wird zumindest ein Teil des in dem Lichtleitelement 17 geführten Lichts ausgekoppelt. Zu diesem Zweck ist in an sich bekannter Weise entweder die Lichtaustrittsfläche 19 so angeordnet, dass die Lichtstrahlen ohne besondere Auskoppelelemente mit relativ steilem Winkel auf sie auftreffen (und die Anforderungen an eine Totalreflexion nicht erfüllt sind) und direkt austreten. Alternativ werden die Lichtstrahlen erst durch spezielle Auskoppelelemente mit relativ steilem Auftreffwinkel auf die Lichtaustrittsfläche gelenkt, so dass sie durch diese austreten, oder die Lichtstrahlen treten durch die Wirkung spezieller Auskoppelelemente auf der Austrittsfläche selbst aus.
Das ausgekoppelte Licht trägt zur Erzeugung der resultierenden Lichtverteilung bzw. zur Verbesserung der Erkennbarkeit (s.o.) des Lichtmoduls 10 bei. Insbesondere ist es denkbar, dass das Lichtleitelement 17 beziehungsweise die Lichtaustrittsfläche 19 derart ausgestaltet und in dem Lichtmodul 10 angeordnet ist, dass das ausgekoppelte Licht zur Erzeugung und Homogenisierung der Lichtverteilung, zur Erzeugung gewünschter oder gesetzlich vorgeschriebener Mindestwerte für eine Overheadbeleuchtung oberhalb einer Hell-Dunkel-Grenze einer abgeblendeten Lichtverteilung oder zur verbesserten Seitenausleuchtung der Fahrbahnränder vor dem Kraftfahrzeug dient. Ebenso ist es denkbar, dass das ausgekoppelte Licht alternativ oder zusätzlich zum Beitrag zur Lichtverteilung des Lichtmoduls 10 eine reine Designfunktion erfüllt und in stilistisch ansprechender Weise leuchtet. Ferner kann das ausgekoppelte Licht zur Verbesserung der Erkennbarkeit des Lichtmoduls 10 durch sich vor dem Fahrzeug befindliche Personen, welche die Leuchte oder den Scheinwerfer mit dem Lichtmodul betrachten, beitragen.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lichteintrittsfläche 18 im Wesentlichen entgegen der Lichtaustrittsrichtung 3 nach hinten in Richtung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle 11 gerichtet. Die Lichteintrittsfläche 18 kann eben, gewölbt oder facettiert ausgebildet sein. Ebenso kann die Erstreckung der Lichteintrittsfläche 18 im Wesentlichen parallel oder schräg zu der Hauptabstrahlrichtung verlaufen, vorzugsweise so, dass alle erfassten Direktlichtstrahlen von der Lichtquelle 11 in das Lichtleitelement 17 eintreten können. Die Lichtaustrittsfläche 19 des Lichtleitelements 17 ist in dem Beispiel aus 2 im Wesentlichen in Lichtaustrittsrichtung 3 an einem der Lichteintrittsflächen 18 gegenüberliegenden Ende des Lichtleitelements 17 angeordnet. Insbesondere ist das vordere Ende des Lichtleitelements 17 über das Trägerelement 13 hinaus nach unten gebogen. Die in Lichtaustrittsrichtung 3 gerichtete Fläche des nach unten gebogenen Teils des Lichtleitelements 17 bildet zumindest bereichsweise, vorzugsweise jedoch in ihrer gesamten Fläche, die Lichtaustrittsfläche 19 des Lichtleitelements 17. Alle übrigen Flächen des Lichtleitelements 17 bilden vorzugsweise totalreflektierende Grenzflächen zum Führen des eingekoppelten Lichts im Inneren des Lichtleitelements 17 von der Lichteintrittsfläche 18 zu der Lichtaustrittsfläche 19. Es wäre aber auch denkbar, dass die Grenzflächen bspw. mattiert sind, so dass ein Teil des in dem Lichtleitelement 17 propagierten Lichts über die Grenzflächen austritt und gleichzeitig gestreut wird. Die Grenzflächen können so als homogen leuchtende Fläche erscheinen. Der Lichtleiter 17 kann aber auch im Bereich der betreffenden Grenzflächen in seinem inneren Volumen als diffus streuend ausgebildet sein.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 gezeigt. Dabei ist das Lichtleitelement 20 anders ausgebildet als das Lichtleitelement 17 aus 2. Das Lichtleitelement 20 weist eine entgegen der Lichtaustrittsrichtung 3 gerichtete gewölbte Lichteintrittsfläche 21 auf. Insbesondere ist die Lichteintrittsfläche 21 bei montiertem Lichtleitelement 20 über zumindest einen Teil der Halbleiterlichtquelle 11 gewölbt, sodass nicht nur die von der Halbleiterlichtquelle 11 streng in Lichtaustrittsrichtung 3 ausgesandten Lichtstrahlen, sondern auch ein Teil der schräg nach oben ausgesandten Direktlichtstrahlen über die Lichteintrittsfläche 21 in das Lichtleitelement 20 eingekoppelt werden. Das Lichtleitelement 20 weist an seiner Ober- und Vorderseite eine mit bloßem Auge sichtbare Struktur auf. Insbesondere ist an der Ober- und Vorderseite des Lichtleitelements 20 ein nach oben und vorn überstehendes Balkenelement ausgebildet, an dessen in Lichtaustrittsrichtung 3 gerichteter Vorderseite die Lichtaustrittsfläche 22 ausgebildet ist. In 3 ist das Lichtleitelement 20 separat von dem restlichen Lichtmodul 10 gezeigt. Es kann in Richtung eines Pfeils 23 auf das Trägerelement 13 aufgesetzt und daran befestigt werden. Die Befestigung des Lichtleitelements 20 kann beispielsweise mittels einer Rast- oder Clipsverbindung, durch Kleben oder Schweißen oder mittels geeigneter Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, realisiert sein. Damit ist das Lichtleitelement 20 mittelbar auch an dem Kühlkörper 14 befestigt, auf dem das Trägerelement 13 seinerseits befestigt ist.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele der 4 bis 10 des erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 unterscheiden sich im Wesentlichen von den bisher beschriebenen Lichtmodulen 10 durch die Ausgestaltung und Anordnung der Lichtleitelemente und/oder die Form des Reflektorelements 15. Selbstverständlich sind jedoch eine Vielzahl weiterer Ausgestaltungsmöglichkeiten der Lichtleitelemente sowie des Reflektorelements 15 denkbar, die hier allerdings nicht ausdrücklich beschrieben sind. Auch beliebige Kombinationen von einzelnen Merkmalen der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele wären denkbar.
In 4 weist das Lichtleitelement 30 eine schräg stehende, vorzugsweise ebene Lichteintrittsfläche 31 auf. Die Lichteintrittsfläche 31 ist ausgehend von der Unterkante zu einer Oberkante der Eintrittsfläche 31 hin nach vorne in Lichtaustrittsrichtung 3 geneigt. Lediglich von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle 11 sehr flach nach vorne, also praktisch parallel zu der Lichtaustrittsrichtung 3 abgestrahlte Lichtstrahlen werden über die Lichteintrittsfläche 31 in das Lichtleitelement 30 eingekoppelt. Lichtstrahlen, die etwas weiter nach oben in Richtung der Eintrittsfläche 31 abgestrahlt werden, treffen so flach auf die Lichteintrittsfläche 31, dass sie nicht eingekoppelt, sondern in Richtung des Reflektorelements 15 reflektiert werden, von wo aus sie dann ebenfalls noch zur Erzeugung der resultierenden Lichtverteilung des Lichtmoduls 10 beitragen können. Die Höhe des Lichtleitelements 30 nimmt ausgehend von der Unterkante der Lichteintrittsfläche 31 zunächst kontinuierlich zu, um dann wieder bis zum vorderen Rand hin abzunehmen. Die in Lichtaustrittsrichtung 3 gerichtete Fläche des nach unten gebogenen Teils des Lichtleitelements 30 bildet zumindest bereichsweise, vorzugsweise jedoch in ihrer gesamten Fläche, die Lichtaustrittsfläche 31 des Lichtleitelements 30. Auf der Lichtaustrittsfläche 31 sind mehrere, übereinander angeordnete, längliche Strukturelemente 33 mit einer horizontalen Längserstreckung mit bloßem Auge sichtbar. Diese können dazu dienen, das ausgekoppelte Licht vorzugsweise in vertikaler Richtung zu streuen.
In 5 umfasst das Lichtleitelement 40 mehrere im Längsschnitt parallelogrammförmige, insgesamt balkenartige Elemente 41 auf, die zueinander beabstandet parallel zu der Lichtaustrittsrichtung 3 nebeneinander verlaufen. Jedes der Balkenelemente 41 weist eine schräg stehende Lichteintrittsfläche 42 und eine im Wesentlichen parallel dazu angeordnete Lichtaustrittsfläche 43 auf. Die Lichteintrittsfläche 42 ist ausgehend von der Unterkante zu einer Oberkante der Eintrittsfläche 42 hin nach hinten entgegen der Lichtaustrittsrichtung 3 geneigt, so dass auch relative steil nach oben abgestrahlte Lichtstrahlen der mindestens einen Halbleiterlichtquelle 11 eingekoppelt werden.
In 6 ist ein Lichtmodul 10 mit einem Lichtleitelement 50 gezeigt, das die Form eines dreidimensionalen Pfeils aufweist, dessen Spitze in Lichtaustrittsrichtung 3 zeigt. Das Lichtleitelement 50 wird von vorne entgegen der Lichtaustrittsrichtung 3 in eine entsprechend ausgestaltete Vertiefung 51 des Trägerelements 13 eingeführt (vgl. 7) und daran befestigt. Unterhalb eines Endes des pfeilförmigen Lichtleitelements 50 ist die mindestens eine Halbleiterlichtquelle 11 angeordnet. Die Lichteintrittsfläche des Lichtleitelements 50 wird also durch einen Teil einer Unterseite des Lichtleitelements 50 gebildet. Ein Großteil des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle 11 abgestrahlten und über die Lichteintrittsfläche in das Lichtleitelement 50 eingekoppelten Lichts tritt durch das Pfeilende des Lichtleitelements 50 einfach hindurch und trifft in der Folge auf den Reflektor 15. Ein relativ geringer Teil des abgestrahlten und über die Lichteintrittsfläche in das Lichtleitelement 50 eingekoppelten Lichts wird in dem Lichtleitelement 50 teilweise direkt, teilweise mittels Totalreflexion in Richtung der Pfeilspitze geführt. Die Pfeilspitze umfasst eine Stirnfläche 52 und zwei seitlich davon angeordnete schräg verlaufende Seitenflächen 53. Die Lichtaustrittsfläche wird entweder durch eine, mehrere oder alle Flächen 52, 53 gebildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel aus 8 ist ein zungenförmiges Lichtleitelement 60 vorgesehen. Es weist eine zu der mindestens einen Halbleiterlichtquelle 11 (nicht gezeigt) gerichtete und auf der zu der Lichtaustrittsrichtung 3 entgegengesetzten Seite des Lichtleitelements 60 ausgebildete Lichteintrittsfläche (nicht zu erkennen) auf. Eine Oberseite 61 des Lichtleitelements 60 erstreckt sich ausgehend von der Lichteintrittsfläche bogenförmig nach vorne (in Lichtaustrittsrichtung) und nach unten. Die Breite des Lichtleitelements 60 nimmt ausgehend von der Lichteintrittsfläche zum vorderen Rand des Lichtleitelements 60 zu. Dementsprechend nimmt auch die Breite der Oberfläche 61 zu. Auch die Dicke bzw. Höhe des Lichtleitelements 60 nimmt vorzugsweise ausgehend von der Lichteintrittsfläche zum vorderen Rand des Lichtleitelements 60 zu. Auf diese Weise kann eine Bündelung der Lichtstrahlen in dem Lichtleitelement 60 auf ihrem Weg von der Eintrittsfläche zu der Austrittsfläche realisiert werden. Ein vorderer (in Lichtaustrittsrichtung 3 gerichteter) Teil der gebogenen Oberfläche 61 des Lichtleitelements 60 bildet die Lichtaustrittsfläche 62.
In 9 ist ein Lichtmodul 10 mit einem Lichtleitelement 70 gezeigt. Dieses ist ähnlich dem zungenförmigen Lichtleitelement 60 aus 8 ausgebildet, hat jedoch keine bogenförmige Oberfläche, sondern stattdessen im Wesentlichen zwei Flächen, eine ebene Oberfläche 71 und eine nach vorne (in Lichtaustrittsrichtung 3) gerichtete, schräg stehende Stirnfläche 72. Das Lichtleitelement 70 weist eine zu der mindestens einen Halbleiterlichtquelle 11 (nicht gezeigt) gerichtete und auf der zu der Lichtaustrittsrichtung 3 entgegengesetzten Seite des Lichtleitelements 70 ausgebildete Lichteintrittsfläche (nicht zu erkennen) auf. Die Breite des Lichtleitelements 70 nimmt ausgehend von der Lichteintrittsfläche zum vorderen Rand der Stirnfläche 72 zu. Dementsprechend nimmt auch die Breite der Oberfläche 71 und der Stirnfläche 72 zu. Ein vorderer (in Lichtaustrittsrichtung 3 gerichteter) unterer Teil 73 der Stirnfläche 72 des Lichtleitelements 70 bildet die Lichtaustrittsfläche. Selbstverständlich kann die Lichtaustrittsfläche auch von einem beliebig anderen Teil der Stirnfläche 72 gebildet werden.
In 10 ist noch einmal das Lichtmodul 10 aus 8 mit dem zungenförmigen Lichtleitelement 60 gezeigt. Das Lichtleitelement 60 weist an einem entgegen der Lichtaustrittsrichtung 3 gerichteten rückwärtigen Ende eine Aussparung 63 auf, unter der im montierten Zustand des Lichtleitelements 60 die mindestens eine Halbleiterlichtquelle 11 angeordnet ist. Ein Großteil des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle 11 abgestrahlten Lichts tritt durch die Aussparung 63 hindurch und trifft auf den Reflektor 15. Ein kleinerer Teil des abgestrahlten Lichts, das sog. Direktlicht, das nicht auf das Reflektorelement 15 treffen würde, wird über die Lichteintrittsfläche des Lichtleitelements 60 in dieses eingekoppelt und darin zu der Lichtaustrittsfläche 62 propagiert.
In 10 sind verschiedenfarbige Lichtleitelemente 60a, 60b, 60c gezeigt, die anstelle des Lichtleitelements 60 in das Lichtmodul 10 eingesetzt werden können, um über die Austrittsfläche 62 Licht unterschiedlicher Farbe auszusenden und verschiedene Designeffekte des Lichtmoduls 10 zu erzielen.
Es ist weiterhin denkbar, dass das mindestens eine Lichtleitelement 17, wie schon beschrieben, eine im Wesentlichen nach vorne gerichtete Hauptaustrittsfläche aufweist, welche die bereits beschriebenen Funktionen wie z.B. die Erzeugung einer homogenen, breit verteilten Lichtverteilung zur besseren Erkennbarkeit erfüllt und dass zusätzlich eine davon verschiedene, eher nach oben gerichtete Grenzfläche des Lichtleiterelements 17 eine schwache diffuse Beleuchtung überwiegend in Richtung des Inneren des Modul-Gehäuses abgibt (sog. Ambient Light).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/079104 A1 [0002, 0004]
DE 102014210580 A1 [0005]
EP 1970617 A1 [0006]
DE 102008009820 A1 [0007]
DE 102013212352 [0013]
DE 102013220106 [0013]
DE 102009020593 A1 [0016]

Claims

Lichtmodul (10) eines Scheinwerfers (1) eines Kraftfahrzeugs, das Lichtmodul (10) umfassend mindestens eine Halbleiterlichtquelle (11) zum Abstrahlen von Licht und ein Reflektorelement (15), welches derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es zumindest einen Teil des abgestrahlten Lichts in einer Lichtaustrittsrichtung (3) zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug reflektiert, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des abgestrahlten Lichts mindestens ein Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) angeordnet ist, das derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des von der Halbleiterlichtquelle (11) in die Lichtaustrittsrichtung (3) direkt abgestrahlten Lichts über eine Lichteintrittsfläche (18; 21; 31; 42) in das Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) einkoppelt, sich in diesem zu einer Lichtaustrittsfläche (19; 22; 33; 43; 52, 53; 62; 73) ausbreitet und schließlich über die Lichtaustrittsfläche (19; 22; 33; 43; 52, 53; 62; 73) aus dem Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) auskoppelt, wobei das ausgekoppelte Licht zur Erzeugung der Lichtverteilung und/oder in stilistisch ansprechender Weise zur Erkennbarkeit des Lichtmoduls (10) durch sich vor dem Fahrzeug befindliche Personen beiträgt.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorelement (15) als ein Halbschalenreflektor ausgebildet ist.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Teil des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (11) in die Lichtaustrittsrichtung (3) direkt abgestrahlten Lichts in das Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) einkoppelt, der sonst ohne das Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) Störlicht erzeugen würde, das eine Einhaltung gesetzlicher Anforderungen an die Lichtverteilung verhindern oder eine Eigenblendung oder eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer verursachen würde.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul (10) einen Kühlkörper (14) mit einer Oberseite mit einer Erstreckung in einer im Wesentlichen horizontalen Erstreckungsebene aufweist und dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle (11) zumindest mittelbar auf der Oberseite des Kühlkörpers (14) angeordnet ist, so dass sie Licht in einen 180°-Halbraum oberhalb der Oberseite des Kühlkörpers (14) mit einer Hauptabstrahlrichtung (12) im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsebene der Oberseite des Kühlkörpers (14) abstrahlt.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorelement (15) derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass sich die Lichtaustrittsrichtung (3) des reflektierten Lichts im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptabstrahlrichtung (12) der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (11) erstreckt.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) zumindest mittelbar an dem Kühlkörper (14) befestigt ist.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) mittels einer Rastverbindung zumindest mittelbar an dem Kühlkörper (14) befestigt ist.
Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtverteilung eine Abblendlichtverteilung mit einer im Wesentlichen horizontalen Helldunkelgrenze ist.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass das aus dem Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) ausgekoppelte Licht zur Erzeugung von Bereichen der Lichtverteilung mit einer höheren Intensität, insbesondere im Zentrum oder an einer oder mehreren anderen Stellen der Lichtverteilung, zur Overhead-Beleuchtung oberhalb der Lichtverteilung, oder zur einseitigen oder beidseitigen Seitenausleuchtung neben der Lichtverteilung dient.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass das aus dem Lichtleitelement (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) ausgekoppelte Licht zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung mit einer homogen verteilten relativ geringen Lichtstärke unterhalb der horizontalen Helldunkelgrenze und zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung mit einer homogen verteilten noch geringeren Lichtstärke als die erste Lichtverteilung hat oberhalb der Helldunkelgrenze dient.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstärke der ersten Lichtverteilung < 2.000 cd und die Lichtstärke der zweiten Lichtverteilung < 600 cd ist.
Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenwände des Lichtleitelements (17; 20; 30; 40; 50; 60; 70) zumindest bereichsweise gezielt von einer glatten Fläche abweichend bearbeitet sind, so dass für einen Teil der in dem bzw. den bearbeiteten Bereich(en) auftreffenden Lichtstrahlen keine Totalreflexion stattfindet und Licht ausgekoppelt wird.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die bearbeiteten Bereich(e) in Lichtaustrittsrichtung (3) und/oder im Wesentlichen senkrecht dazu nach oben gerichtet ist/sind.
Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul (10) mehrere Lichtleitelemente (41) aufweist.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mehreren Lichtleitelemente (41) parallel zueinander und parallel zu einer optischen Achse des Lichtmoduls (10) erstrecken.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (1) mit einem Gehäuse (2), das in Lichtaustrittrichtung (3) eine durch eine Abdeckscheibe (5) verschlossene Lichtaustrittsöffnung (4) aufweist, und einem in dem Gehäuse (2) angeordneten Lichtmodul (10), das mindestens eine Halbleiterlichtquelle (11) zum Abstrahlen von Licht und ein Reflektorelement (15) aufweist, welches derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es zumindest einen Teil des abgestrahlten Lichts in der Lichtaustrittsrichtung (3) zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug reflektiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist.
Scheinwerfer (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul (10) um eine horizontale und/oder vertikale Drehachse bewegbar in dem Gehäuse (2) angeordnet ist.