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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Primäroptikbaugruppe zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Primäroptikbaugruppe umfasst mehrere matrixartig nebeneinander und/oder übereinander angeordnete Primäroptikelemente, die jeweils eine Lichteintrittsfläche an einem proximalen Ende eines Primäroptikelements und eine Lichtaustrittsfläche an einem distalen Ende des Primäroptikelements und einen von dem proximalen Ende zu dem distalen Ende hin zunehmenden Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt ist entlang einer Längserstreckung der Primäroptikelemente kleiner als ein Abstand zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche. Die Primäroptikelemente leiten somit jeweils nach Art eines Lichtleiters über die Eintrittsfläche eingekoppeltes Licht an die Austrittsfläche, wobei das Licht aufgrund des zunehmenden Querschnitts der Lichtleiter gebündelt wird. Die Primäroptikelemente sind aus einem formfesten, aber elastisch verformbaren, transparenten Material gefertigt und mittels einer Halterung an einem Leuchtmittel oder einem Leuchtmittelträger der Beleuchtungseinrichtung positioniert und befestigt, wobei die Halterung Halteelemente zur Positionierung der Primäroptikelemente im Bereich ihrer proximalen Enden aufweist.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einen Kraftfahrzeugscheinwerfer. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst ein Gehäuse mit einer durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossenen Lichtaustrittsöffnung und ein darin angeordnetes Lichtmodul. Das Lichtmodul weist ein Leuchtmittel zum Aussenden von Licht und eine Primäroptikbaugruppe mit mehreren matrixartig nebeneinander und/oder übereinander angeordneten Primäroptikelementen zum Bündeln zumindest eines Teils des ausgesandten Lichts auf.
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Derartige Primäroptikbaugruppen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt bspw. die
DE 10 2011 085 315 A1 eine Primäroptikbaugruppe umfassend ein Array von einer Vielzahl von matrixartig neben- und übereinander angeordneter Primäroptikelemente. Jedes der Primäroptikelemente ist mindestens einer Halbleiterlichtquelle (z.B. LED) zugeordnet und bündelt das von dieser ausgesandte Licht.
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Die Primäroptikelemente des Optikarrays werden im Stand der Technik üblicherweise aus transparenten Thermoplasten oder Silikonen hergestellt. Die einzelnen Primäroptikelemente werden mittels einer mechanischen Schnittstelle am Leuchtmittel (z.B. den LEDs) bzw. einem Leuchtmittelträger (z.B. einer gemeinsamen Leiterplatte der LEDs) positioniert und befestigt.
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Eine Primäroptikbaugruppe der eingangs genannten Art ist bspw. auch aus der
US 2008/0 253 144 A1 bekannt. Die bekannte Baugruppe weist eine Vielzahl einzelner Primäroptikelemente aus Silikon auf, die jeweils einzeln mittels separater Haltebügel an einer Halterung gehalten sind. Jedes einzelne Primäroptikelement weist einen Befestigungsabschnitt auf, auf den der Haltebügel wirkt, sowie einen davon getrennten optisch wirksamen Bereich auf. Dadurch soll sichergestellt werden, dass die Haltebügel, die eine lokal begrenzte Kraft auf die elastisch verformbaren Primäroptikelemente ausüben, die optischen Eigenschaften optisch wirksamen Bereiche der Primäroptikelemente nicht beeinträchtigen. Problematisch ist der komplizierte Aufbau, die aufwendige Montage und der große Platzbedarf einer solchen Primäroptikbaugruppe.
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Ferner ist aus der
EP 2 847 509 B1 eine Primäroptikbaugruppe bekannt, bei der die einzelnen Primäroptikelemente einstückig aus Silikon ausgebildet und matrixartig neben- und/oder übereinander angeordnet sind. Die Primäroptikelemente werden in einer Halterung mit mehreren ebenfalls matrixartig angeordneten Halteelementen angeordnet und darin gehalten. Auf der Lichtaustrittsseite der Primäroptikelemente ist eine Lichtscheibe aus einem Thermoplast direkt aufgespritzt, die nach dem Aushärten starr und fest ist. Die Lichtscheibe dient zur Stabilisierung und Halterung der Primäroptikelemente in der Halterung. Die Halteelemente der Halterung weisen an ihren proximalen Enden jeweils Positionieröffnung auf, die genau gleich wie die entsprechenden Außenumfangsflächen der Primäroptikelemente geformt sind. Somit liegen an den Innenumfangsflächen der Halteelemente die entsprechenden Außenumfangsflächen der jeweils eingeführten Primäroptikelemente linienförmig an. In einem Querschnitt quer zu einer Längserstreckung eines Primäroptikelements betrachtet ergibt sich also im Bereich der Positionieröffnung eine in etwa kreisförmige Berührungslinie zwischen der Außenumfangsfläche des proximalen Endes des Primäroptikelements und dem entsprechenden Halteelement.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Primäroptikelemente der Primäroptikbaugruppe der eingangs genannten Art auf eine einfache Art möglichst genau in Bezug auf das Leuchtmittel zu positionieren. Vorzugsweise sollte die Positionierung und Befestigung kostengünstig und mittels eines Montageroboters automatisiert realisierbar sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von der Primäroptikbaugruppe der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Halterung ein Spannfederelement aufweist, welches die Primäroptikelemente bei vollständig in die Halterung eingesetzten Primäroptikelementen relativ zu der Halterung fixiert, und dass die Primäroptikelemente im Bereich ihrer distalen Enden einstückig mit unmittelbar angrenzenden Primäroptikelementen ausgebildet sind, dass die äußeren Primäroptikelemente im Bereich ihrer distalen Enden radial nach außen abstehende Randabschnitte aufweisen, dass die Halterung eine umlaufende Auflagefläche für die Randabschnitte der vollständig in die Halterung eingesetzten Primäroptikelemente aufweist und die Randabschnitte zwischen dem Spannfederelement und der Auflagefläche eingespannt sind.
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Die Begriffe proximal und distal werden im Kontext der vorliegenden Beschreibung aus Sicht des Leuchtmittels verwendet. Bereiche oder Abschnitte von Bauteilen der Primäroptikanordnung, die dicht an dem Leuchtmittel (z.B. den LEDs) der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind, werden als proximale Bereiche oder Abschnitte bezeichnet. Ebenso werden Bereiche oder Abschnitte von Bauteilen der Primäroptikanordnung, die entfernt von dem Leuchtmittel (z.B. den LEDs) der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind, als distale Bereiche oder Abschnitte bezeichnet.
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Die einzelnen Primäroptikelemente bilden Lichtleiter, welche Licht, das von dem Leuchtmittel ausgesandt wurde und über die Lichteintrittsflächen in die Lichtleiter eingekoppelt wurde, auf dem Weg durch den Lichtleiter bis zu der Lichtaustrittsfläche bündeln. Die Primäroptik ist aus einem formfesten, aber elastisch verformbaren transparenten Material gefertigt, bspw. einem Elastomer, insbesondere Silikon. Die Primäroptik mit den vielen elastischen Lichtleitern kann mithilfe der Halterung vor dem Leuchtmittel, insbesondere vor einer Vielzahl von matrixartig angeordneten LEDs, positioniert und fixiert werden.
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Die Primäroptikelemente sind im Bereich ihrer distalen Enden einstückig mit unmittelbar angrenzenden Primäroptikelementen ausgebildet. Das bedeutet, dass die einzelnen Lichtleiter im Bereich ihrer Lichtaustrittsflächen miteinander verbunden sind. Auf diese Weise erhält man eine einzige, einfach handhabbare Primäroptik aus dem formfesten, aber elastisch verformbaren Material (z.B. Silikon). Im Bereich der distalen Enden haben die Primäroptikelemente also eine gewisse Stabilität, da sie sich im Bereich ihrer Austrittsflächen aufgrund der einstückigen Ausgestaltung aneinander abstützen können. Selbstverständlich müssen die Primäroptikelemente auch im Bereich ihrer distalen Enden positioniert und fixiert werden; es ist aber nicht unbedingt erforderlich, dass jedes einzelne Primäroptikelement an seinem distalen Ende gesondert positioniert und fixiert wird. Vielmehr ist es ausreichend, wenn einige der Primäroptikelemente, vorzugsweise die äußeren Primäroptikelemente von mehreren matrixartig neben- und übereinander angeordneten Primäroptikelementen, im Bereich ihrer distalen Enden an dem Halteelement positioniert und fixiert werden. Die übrigen Primäroptikelemente werden dann durch die fixierten distalen Enden am Außenrand des Primäroptikarrays ebenfalls positioniert und fixiert.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst die Halterung ein Spannfederelement, welches die Primäroptikelemente bei vollständig in die Halterung eingesetzten Primäroptikelementen relativ zu der Halterung fixiert. Das Spannfederelement besteht vorzugsweise aus Federstahl. Ein radial nach außen abstehender Rand des Primäroptikarrays ist zwischen einer Auflagefläche der Halterung und dem Spannfederelement eingespannt. Dabei ist es ausreichend, wenn das Spannfederelement den äußeren Rand auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Primäroptikarrays einspannt. In einem fertig montierten Zustand der Primäroptikbaugruppe kann ein Kontaktfederelement des Spannfederelements eine elektrische Verbindung zwischen den Primäroptikelementen und dem Leuchtmittelträger zur Masseanbindung herstellen.
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Die proximalen Enden der länglichen Lichtleiter bedürfen einer hochpräzisen Positionierung und Fixierung bezüglich der Leuchtmittel. Zu diesem Zweck wird bei der erfindungsgemäßen Primäroptikbaugruppe die Halterung vorgesehen. Die Halterung ist ausgebildet, die proximalen Enden der Primäroptikelemente mit einer Genauigkeit im Bereich von etwa 0,06 mm hinsichtlich Versatz und Abstand der Lichteintrittsflächen der Primäroptikelemente bezüglich einer Lichtaustrittsfläche eines Leuchtmittels der Beleuchtungseinrichtung zu positionieren und zu befestigen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
- 2 eine erfindungsgemäße Primäroptikbaugruppe in einer perspektivischen Ansicht;
- 3 die Primäroptikbaugruppe aus 2 in einem Längsschnitt entlang einer Schnittebene III-III;
- 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Primäroptikbaugruppe aus 3; und
- 5 ein Primäroptikelement und ein entsprechendes Halteelement in einem Querschnitt entlang einer Schnittebene V-V im Bereich eines proximalen Endes des Primäroptikelements.
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Die hier beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung können auch einzeln oder in einer anderen Kombination miteinander als hier beschrieben und in den Figuren gezeigt erfindungswesentlich sein. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. In diesem Beispiel ist die Beleuchtungseinrichtung 1 als ein Scheinwerfer ausgebildet; sie könnte aber auch als eine Kraftfahrzeugleuchte zur Anordnung vorne, hinten oder seitlich am Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Der Scheinwerfer 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. In einer Lichtaustrittsrichtung 3 weist das Scheinwerfergehäuse 2 eine Lichtaustrittsöffnung 4 auf, die mittels einer transparenten Abdeckscheibe 5 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 5 besteht aus Glas oder Kunststoff. Auf der Abdeckscheibe 5 können zumindest bereichsweise optisch wirksame Profile (z. B. Prismen oder Zylinderlinsen) angeordnet sein, um das hindurchtretende Licht zu streuen (sogenannte Streuscheibe). Es ist aber auch denkbar, dass die Abdeckscheibe 5 ohne solche optisch wirksamen Elemente ausgebildet ist (sogenannte klare Scheibe).
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Im Inneren des Scheinwerfergehäuses 2 ist ein Lichtmodul 6 angeordnet. Das Lichtmodul 6 kann zur Erzeugung einer beliebigen Scheinwerferfunktion oder eines Teils davon dienen. Insbesondere kann das Lichtmodul 6 zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung, einer Fernlichtverteilung, einer Nebellichtverteilung oder einer beliebigen adaptiven Lichtverteilung dienen. Ferner kann in dem Gehäuse 2 ein weiteres Lichtmodul 7 angeordnet sein. Dieses dient bspw. zur Erzeugung einer weiteren Scheinwerferfunktion. Es wäre aber auch denkbar, dass die Lichtmodule 6, 7 zusammen eine bestimmte Scheinwerferfunktion erzeugen. So könnte beispielsweise das Lichtmodul 7 eine Abblendlicht-Grundlichtverteilung mit einer relativ breiten Streuung und einer horizontalen Hell-Dunkel-Grenze erzeugen. Das Lichtmodul 6 könnte dann eine Abblendlicht-Spotlichtverteilung erzeugen, die im Vergleich zu der Abblendlicht-Grundlichtverteilung des Lichtmoduls 7 relativ stark konzentriert ist und an der Oberseite eine asymmetrische Hell-Dunkel-Grenze aufweist. Eine Überlagerung der Grundlichtverteilung und der Spotlichtverteilung ergibt eine herkömmliche Abblendlichtverteilung. Selbstverständlich ist es denkbar, dass in dem Scheinwerfergehäuse 2 außer den Lichtmodulen 6, 7 noch weitere Lichtmodule angeordnet sind. Außerdem kann in dem Scheinwerfergehäuse 2 lediglich ein Lichtmodul, beispielsweise das Lichtmodul 6 ohne das Lichtmodul 7, angeordnet sein.
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Schließlich ist es möglich, dass in dem Gehäuse 2 auch eines oder mehrere Leuchtenmodule, wie das beispielhaft eingezeichnete Leuchtenmodul 8, angeordnet sind. Das Leuchtenmodul 8 dient zur Erzeugung einer beliebigen Leuchtenfunktion, beispielsweise eines Blinklichts, eines Positionslichts, eines Tagfahrlichts, etc.
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Die Lichtmodule 6, 7 bzw. das Leuchtenmodul 8 weisen jeweils ein Leuchtmittel 100 (vgl. 3) zum Aussenden von Licht auf. Das Leuchtmittel 100 kann bspw. mehrere Halbleiterlichtquellen (LEDs) 102 aufweisen, die matrixartig neben- und/oder übereinander angeordnet sind (sog. LED-Array). Es wäre aber auch denkbar, dass die Leuchtmittel 100 mindestens eine Halbleiterlichtquelle (LED) aufweist, die mehrere neben- und/oder übereinander angeordnete LED-Chips aufweist. Die LEDs 102 können auf einem gemeinsamen Leuchtmittelträger 104 angeordnet sein, der beispielsweise als eine Leiterplatte (sog. PCB) ausgebildet ist, welche die LEDs 102 sowohl mechanisch trägt als auch elektrisch kontaktiert. Der Leuchtmittelträger 104 kann auf einem Kühlkörper 106 montiert sein, um die während des Betriebs der LEDs 102 erzeugte Wärme an die Umgebung (z.B. in den Innenraum des Gehäuses 2 der Beleuchtungseinrichtung 1) abzugeben.
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Ferner können die Lichtmodule 6, 7 bzw. das Leuchtenmodul 8 eine erfindungsgemäße Primäroptikbaugruppe 10 aufweisen, wie sie beispielhaft in den 2 und 3 gezeigt und nachfolgend beschrieben ist, um zumindest einen Teil des von dem Leuchtmittel 100 ausgesandten Lichts zu bündeln und in gewünschter Weise zu formen. Das von der Primäroptikbaugruppe 10 gebündelte und geformte Lichtbündel kann unmittelbar zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung 1 genutzt werden. Das Lichtbündel würde lediglich durch die Abdeckscheibe 5 treten und - sofern vorhanden - von den darauf angeordneten optisch wirksamen Profilen gestreut werden. Es ist aber auch denkbar, dass das von der Primäroptikbaugruppe gebündelte und geformte Lichtbündel zunächst durch eine Sekundäroptik hindurchtritt, die bspw. als eine Sammellinse oder als ein Reflektor ausgebildet ist, um das Lichtbündel zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung 1 auf die Fahrbahn vor das Kraftfahrzeug zu projizieren.
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Die Primäroptikbaugruppe 10 ist in 3 in ihrer Gesamtheit und in 4 im Ausschnitt gezeigt. Sie umfasst mehrere nebeneinander und/oder übereinander angeordnete Primäroptikelemente 12, die jeweils eine Lichteintrittsfläche 14 an einem proximalen Ende 13 eines Primäroptikelements 12 und eine Lichtaustrittsfläche 16 an einem distalen Ende 15 des Primäroptikelements 12 und einen von dem proximalen Ende zu dem distalen Ende hin zunehmenden Querschnitt aufweisen. Die Primäroptikelemente 12 weisen eine Längserstreckung (Abstand zwischen der Eintrittsfläche 14 und der Austrittsfläche 16) auf, der deutlich größer als ein beliebiger Querschnitt der Primäroptikelemente 12 entlang der Längserstreckung ist. Die Primäroptikelemente 12 sind aus einem formfesten, aber elastisch verformbaren transparenten Material, bspw. einem Elastomer, insbesondere Silikon, gefertigt und mittels einer Halterung 20 an dem Leuchtmittel 100 oder dem Leuchtmittelträger 104 der Beleuchtungseinrichtung 1 positioniert und befestigt. Die Halterung 20 weist Halteelemente 22 zur hochgenauen Positionierung der Primäroptikelemente 12 im Bereich ihrer proximalen Enden 13 auf.
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Die Primäroptikelemente 12 sind vorzugsweise im Bereich ihrer distalen Enden 15 einstückig mit unmittelbar angrenzenden Primäroptikelementen 12 ausgebildet, so dass die Lichtaustrittsflächen 16 der einzelnen Primäroptikelemente unmittelbar aneinander grenzen und ineinander übergehen. Die einzelnen Austrittsflächen 16 sind somit durch Knicke zueinander abgegrenzt. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, dass die Austrittsflächen 16 der einzelnen Primäroptikelemente 12 einfach nur mit bloßem Auge nicht unterscheidbare funktionale Flächenelemente einer einzigen gemeinsamen Lichtaustrittsfläche aller Primäroptikelemente 12 und nicht durch Knicke zueinander abgegrenzt sind.
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Die Halteelemente 22 sind zur Aufnahme und Positionierung der proximalen Enden 13 der einzelnen Primäroptikelemente 12 ausgebildet. Sie weisen jeweils einen Aufnahme- und Führungsbereich für eines der Primäroptikelemente 12 auf. Der Aufnahme- und Führungsbereich hat eine Längserstreckung, die im Wesentlichen parallel zu der Längserstreckung der Primäroptikelemente 12 verläuft. Die Aufnahme- und Führungsbereiche der Halteelemente 22 weisen seitliche Führungsflächen 24 auf, die sich von einem proximalen Abschnitt 23 der Halteelemente 22 zu einem distalen Abschnitt 25 der Halteelemente 22 erstrecken. Ein Abstand zwischen gegenüberliegenden Führungsflächen 24 eines Halteelements 22 nimmt von dem proximalen Abschnitt 23 zu dem distalen Abschnitt 25 zu.
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Der Abstand zwischen gegenüberliegenden Führungsflächen 24 in den distalen Abschnitten 25 der Halteelemente 22 entspricht einem Querschnitt einer Einführöffnung 26 der Halteelemente 22 für die Primäroptikelemente 12. Der Abstand zwischen gegenüberliegenden Führungsflächen 24 in den proximalen Abschnitten 23 der Halteelemente 22 entspricht einem Querschnitt einer Positionieröffnung 28 der Halteelemente 22 für die Primäroptikelemente 12. Die Führungsflächen 24 der Halteelemente 22 der Halterung 20 sind derart ausgebildet, dass beim Einsetzen der Primäroptikelemente 12 in die Halterung 20 über die distalen Abschnitte 25 der Halteelemente 22 die proximalen Enden 13 der Primäroptikelemente 12 an den Führungsflächen 24 entlanggleiten und die Führungsflächen 24 die proximalen Enden 13 der Primäroptikelemente 12 in die proximalen Abschnitte 23 der Halteelemente 22 führen.
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Anhand der 5 kann man deutlich erkennen, dass die Halteelemente 22 und die Primäroptikelemente 12 zumindest in einem gemeinsamen Querschnitt im Bereich eines proximalen Abschnitts 23 der Halteelemente 22 und des proximalen Endes 13 der Primäroptikelemente 12 betrachtet, insbesondere in einem Querschnitt im Bereich der Positionierungsöffnungen 28 betrachtet, jeweils unterschiedlich geformte Querschnitte. In dem dargestellten Beispiel haben die Positionieröffnungen 28 einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt ohne jegliche Knicke oder Kanten. Demgegenüber haben die Primäroptikelemente 12 in dem dargestellten Querschnitt die Form eines Polygons mit mehreren Ecken 31, in diesem Fall eines Oktagons mit acht Ecken. Selbstverständlich kann das Polygon auch als ein beliebig anderes Vieleck ausgebildet sein. Das Polygon ist vorzugsweise nicht überschlagen, muss nicht gleichseitig, gleichwinklig und/oder regelmäßig ausgebildet sein. Wichtig ist, dass die Außenumfangsfläche der Primäroptikelemente 12 im Querschnitt mehrere Ecken aufweist, die so über den Außenumfang verteilt sind, dass das Primäroptikelement 12 punktuell auf den Führungsflächen 24 aufliegt und in dem Haltelement 22 gehalten ist. Im Bereich der proximalen Enden 13 der Primäroptikelemente 12 liegt deren Außenfläche lediglich mit den Ecken 31 an den Innenumfangs- oder Führungsflächen 24 der Halteelemente 22 an, so dass sich im Querschnitt eine punktförmige Auflage ergibt. Es ist denkbar, dass die Ecken 31 in mehreren unterschiedlichen Querschnittsebenen an den Führungsflächen 24 der Halteelemente 22 anliegen, so dass sich über die verschiedenen Querschnitte hinweg entlang der Längserstreckung der Primäroptikelemente 12 mehrere Berührungslinien umfassend die Ecken oder Berührungspunkte 31 ergeben, wobei die Berührungslinien entlang der Längserstreckung der Primäroptikelemente 12 verlaufen.
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Die Halterung 20 weist ein Spannfederelement 30 auf, welches die Primäroptikelemente 12 bei vollständig in die Halterung 20 eingesetzten Primäroptikelementen 12 relativ zu der Halterung 20 fixiert. Wenn die Primäroptikelemente 12 im Bereich ihrer distalen Enden 15 einstückig mit unmittelbar angrenzenden Primäroptikelementen 12 ausgebildet sind, können die äußeren Primäroptikelemente 12 im Bereich ihrer distalen Enden 15 radial nach außen abstehende Randabschnitte 17 aufweisen. Die Halterung 20 weist eine außen um die Halteelemente 22 umlaufende Auflagefläche 21 für die Randabschnitte 17 der vollständig in die Halterung 20 eingesetzten Primäroptikelemente 12 auf. Die Randabschnitte 17 sind zwischen dem Spannfederelement 30 und der Auflagefläche 21 eingespannt. Dabei ragen an gegenüberliegenden Seiten der Halterung 20 zwei bügelförmige Spannelemente 32 hinaus und sind hinter im Querschnitt keilförmigen Spannelementen 27 eingerastet, die außen an zwei gegenüberliegenden Seiten der Halterung 20 ausgebildet sind.
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Das Spannfederelement 30 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus Stahl, gefertigt und dient zur Masseanbindung der gesamten Primäroptikbaugruppe 10. Insbesondere stellt das Spannfederelement 30 in einem fertig montierten Zustand der Primäroptikbaugruppe 10 über mindestens ein Kontaktfederelement 33 eine elektrische Verbindung zwischen den Primäroptikelementen 12 und einem Leuchtmittelträger 104 her. Die Kontaktfederelemente 33 stellen die Masseverbindung vorzugsweise über die Seite des Leuchtmittelträgers 104 her, auf der die Lichtquellen 102 montiert sind. Ferner reicht ein einziges Kontaktfederelement 33 aus. Der Leuchtmittelträger 104 ist bspw. als eine Leiterplatte ausgebildet, auf der die Halbleiterlichtquellen 102 befestigt und elektrisch kontaktiert sind. Das Kontaktfederelement 33 ist vorzugsweise einteilig mit dem Spannfederelement 30 ausgebildet. Zur Massenanbindung der Primäroptikbaugruppe 10 an den Leuchtmittelträger 104 oder an ein damit in elektrischer Verbindung stehendes Bauteil (z.B. einen Kühlkörper) kann das Spannfederelement 30 jedoch auch über separate Bügel oder Zungen verfügen, welchen den elektrischen Kontakt zu dem Leuchtmittelträger 104 oder dem damit in elektrischer Verbindung stehenden Bauteil herstellen.
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Die Halterung 20 weist im Bereich der Schnittstelle zu den Primäroptikelementen 12 bzw. dem Randbereich 17 eine definierte Vorwölbung (Vertiefung 21a mit einer größeren Erstreckung als der aufzunehmende Randbereich 17) auf, um die im Betrieb entstehenden Temperaturausdehnungseffekte kompensieren zu können. Die Halterung 20 weist stiftförmige Elemente 29 auf, die außen an der Halterung 20, vorzugsweise außen an zwei gegenüberliegenden Seiten der Halterung 20, ausgebildet sind. Die Elemente 29 sind vorzugsweise Pins, die zur Befestigung der gesamten Primäroptikbaugruppe 10 an dem restlichen Lichtmodul 6, 7, bspw. über den Leuchtmittelträger 104, mittels Kleben dienen. Alternativ oder zusätzlich können die stiftförmigen Elemente 29 auch Abstandselemente darstellten, welche die gesamte Primäroptikbaugruppe 10 bei der Montage an dem Leuchtmittelträger 104 der Beleuchtungseinrichtung 1 in einem definierten Abstand zu dem Leuchtmittel 100 halten. Spezielle Aufnahmegeometrien und Positionierbohrungen 29a an der Halterung 20 ermöglichen es, die gesamte Baugruppe 10 mit Hilfe eines Montageroboters aufzunehmen und vollautomatisch zu positionieren.
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Die Halterung 20 ist vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium, gefertigt. Sie wird in einem Thixomolding-Verfahren (sog. Semi-Solid Metal Casting (SSM)) hergestellt. Dabei handelt es sich um ein Umformverfahren in der Metallverarbeitung, das die Vorteile des Gießens und Schmiedens vereint. Das zu verarbeitende Metall wird bis zur Übergangstemperatur zwischen fest und flüssig erhitzt. An dieser Schwelle ist der thixotrope Zustand erreicht. Im thixotropen Zustand verringert sich die Viskosität des Materials. Das knetmasseartige Metall lässt sich so mit geringen Drücken sehr präzise in Formen pressen.
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Das Leuchtmittel 100 ist - wie gesagt - vorzugsweise als eine LED-Matrix ausgebildet. Die LED-Matrix 100 weist mehrere matrixartig neben- und übereinander angeordnete LED-Chips 102 auf. Die Primäroptik weist mehrere matrixartig neben- und übereinander angeordnete Primäroptikelemente 12 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedem LED-Chip 102 ein eigenes Primäroptikelement 12 zugeordnet. Das von den LEDs 102 ausgesandte Licht wird größtenteils über die Lichteintrittsfläche 14 in die Primäroptikelemente 12 einkoppelt.
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Scheinwerfer 1 mit solchen Leuchtmitteln 100 in Form einer LED-Matrix und mit den matrixartig angeordneten Primäroptikelementen 12 werden auch als Matrix-Scheinwerfer bezeichnet, da sie eine resultierende Lichtverteilung mit mehreren neben- und/oder übereinander angeordneten pixel- oder streifenförmigen Teillichtverteilungen erzeugen. Die einzelnen Teillichtverteilungen, die von dem Licht einer LED 102 und dem zugehörigen Primäroptikelement 12 erzeugt werden, werden auch als Pixel bezeichnet. Die resultierende Lichtverteilung wird eine Vielzahl von neben- und übereinander angeordneten Pixeln aufweisen. Insbesondere sind die Pixel in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in drei Reihen sowie in einer Vielzahl von Spalten angeordnet. Jedes Pixel der Lichtverteilung wird durch einen LED-Chip 102 im Zusammenwirken mit dem zugeordneten Primäroptikelement 12 und - sofern vorhanden - nach Projektion durch eine Sekundäroptik erzeugt.
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Durch ein gezieltes Ansteuern der einzelnen LED-Chips 102 der LED-Matrix 100 ist es möglich, die resultierende Lichtverteilung nahezu beliebig zu variieren. So ist es beispielsweise denkbar, diejenigen LED-Chips 102 vorübergehend auszuschalten, in deren Pixel-Bereich der Lichtverteilung andere Verkehrsteilnehmer detektiert worden sind, bspw. mittels einer Kamera im Kraftfahrzeug, die das Sichtfeld des Fahrers vor dem Kraftfahrzeug erfasst, und eines geeigneten Rechengeräts zum Auswerten der Kamerabilder zum Zweck der Detektion von anderen Verkehrsteilnehmern vor dem Fahrzeug. Auf diese Weise kann kontinuierlich mit Fernlicht gefahren werden, wobei eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer durch die lokal aus der Lichtverteilung herausgenommenen Pixel verhindert wird (sogenanntes Teilfernlicht). Ferner wäre es denkbar, auf einer Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug detektierte Objekte durch gezieltes Einschalten einzelner LED-Chips 102 zur Erzeugung eines oder mehrerer Pixel oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze einer Abblendlichtverteilung einzuschalten, damit die vor der Fahrbahn detektierten Objekte gezielt angestrahlt werden können (sog. Markierungslicht oder Markerlight). Auch beliebig andere adaptive Lichtverteilungen können durch gezieltes Ein-/Ausschalten und/oder Dimmen der LEDs 102 erzielt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011085315 A1 [0003]
- US 2008/0253144 A1 [0005]
- EP 2847509 B1 [0006]
