DE102016217020A1

DE102016217020A1 - Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016217020A1
Application number: DE102016217020.1A
Authority: DE
Inventors: Rene Übler; Thomas Hausmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2018-03-08
Also published as: EP3509909A1; CN109476253A; US20190203901A1; WO2018046322A1; CN109476253B; US10920951B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Anzahl von Hauptlichtmodulen (1, 1') zur Erzeugung einer Hauptlichtverteilung für Abblendlicht und Fernlicht sowie ein Laserlichtmodul (4) aus einer oder mehreren Laserdioden zur Erzeugung einer Laserlichtverteilung zusätzlich zu der Hauptlichtverteilung. Der Scheinwerfer (100) ist derart ausgestaltet, dass in seinem Betrieb die Laserlichtverteilung entkoppelt von der Hauptlichtverteilung und relativ zu dieser bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
Um die Reichweite von Scheinwerfern in Kraftfahrzeugen zu verbessern, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zusätzlich zu Hauptlichtmodulen, welche zur Erzeugung des Abblendlichts und Fernlichts dienen, ein Laserlichtmodul mit hoher Leuchtdichte zu verwenden. Das Laserlichtmodul ist dabei starr an ein Hauptlichtmodul gekoppelt, so dass immer nur der gleiche Bereich der Lichtverteilung in seiner Intensität durch das Laserlichtmodul verstärkt wird, auch wenn das entsprechende Hauptlichtmodul im Scheinwerfer verschwenkbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit dem adaptive Lichtfunktionen mittels eines Laserlichtmoduls realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch den Scheinwerfer gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Der erfindungsgemäße Scheinwerfer ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Insbesondere handelt es sich um einen Frontscheinwerfer für ein Kraftfahrzeug. Der Scheinwerfer umfasst eine Anzahl von Hauptlichtmodulen (d. h. ein oder mehrere Hauptlichtmodule) zur Erzeugung einer Hauptlichtverteilung für Abblendlicht und Fernlicht. Je nach Ansteuerung des Scheinwerfers kann die erzeugte Hauptlichtverteilung entweder das Abblendlicht oder das Fernlicht darstellen. Die einzelnen Hauptlichtmodule können jeweils zur Erzeugung von sowohl des Abblendlichts als auch des Fernlichts oder auch nur zur Erzeugung des Abblendlichts oder des Fernlichts vorgesehen sein. Nichtsdestotrotz erzeugt die Gesamtheit aller Hauptlichtmodule durch entsprechende Ansteuerung ein gewünschtes Abblendlicht bzw. ein gewünschtes Fernlicht, und zwar unabhängig davon, ob ein einzelnes Hauptlichtmodul nur zur Erzeugung von Abblendlicht oder Fernlicht bzw. sowohl zur Erzeugung von Abblendlicht und Fernlicht vorgesehen ist. Der erfindungsgemäße Scheinwerfer umfasst ferner ein Laserlichtmodul aus einer oder mehreren Laserdioden zur Erzeugung einer Laserlichtverteilung zusätzlich zu der Hauptlichtverteilung. Der Scheinwerfer kann ggf. mehrere solcher Laserlichtmodule umfassen. Vorzugsweise ist jedoch nur ein einzelnes Laserlichtmodul vorgesehen.
Der erfindungsgemäße Scheinwerfer zeichnet sich dadurch aus, dass in seinem Betrieb die Laserlichtverteilung entkoppelt von der Hauptlichtverteilung und relativ zu dieser Hauptlichtverteilung bewegbar und vorzugsweise verschwenkbar ist. Mit anderen Worten wird es durch den Aufbau des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ermöglicht, dass dieser mittels einer Steuereinrichtung derart ansteuerbar ist, dass eine Bewegung der Laserlichtverteilung entkoppelt von und relativ zu der Hauptlichtverteilung erfolgt.
Der erfindungsgemäße Scheinwerfer weist den Vorteil auf, dass unabhängig von der Positionierung der Hauptlichtverteilung bestimmte Bereiche vor dem Fahrzeug situationsabhängig mit höherer Lichtintensität beleuchtet werden können. Auf diese Weise kann mittels des Laserlichtmoduls eine adaptive Lichtverteilung ergänzend zu der Hauptlichtverteilung im Scheinwerferlicht erzeugt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ist das Laserlichtmodul oder ggf. auch nur ein Teil des Laserlichtmoduls relativ zu der Anzahl von Hauptlichtmodulen mittels einer Aktorik bewegbar, um hierdurch eine Bewegung und insbesondere eine Verschwenkung der Laserlichtverteilung entkoppelt von der Hauptlichtverteilung und relativ zu dieser zu bewirken. Es wird somit mittels einer geeigneten Aktorik, welche elektrischen Strom in mechanische Bewegung wandelt, die Bewegung der Laserlichtverteilung erreicht. Alternativ oder zusätzlich kann das Laserlichtmodul auch ein mikrooptisches System umfassen, welches eine Bewegung der Laserlichtverteilung entkoppelt von der Hauptlichtverteilung und relativ zu dieser bewirkt. Das mikrooptische System kann z. B. in an sich bekannter Weise ein Array aus Mikrospiegeln umfassen.
In einer weiteren bevorzugten Variante der Erfindung sind eines oder mehrere der Hauptlichtmodule und insbesondere alle Hauptlichtmodule LED-Lichtmodule, welche jeweils eine oder mehrere LEDs (z. B. 5 bis 30 LEDs) zur Erzeugung der Hauptlichtverteilung umfassen. Hierdurch kann eine Hauptlichtverteilung mit guter Reichweite generiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind eines oder mehrere der Hauptlichtmodule und insbesondere alle Hauptlichtmodule segmentierte Lichtmodule, welche im Betrieb jeweils eine Lichtverteilung und insbesondere ein Fernlicht aus an- und abschaltbaren Segmenten erzeugen. Vorzugsweise werden solche segmentierte Lichtmodule durch die oben beschriebenen LED-Lichtmodule realisiert. Mit den segmentierten Lichtmodulen können in geeigneter Weise bestimmte Bereiche aus der Lichtverteilung situationsabhängig ausgespart werden, um beispielsweise die Blendung von Verkehrsteilnehmern zu vermeiden.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform sind eines oder mehrere der Hauptlichtmodule und insbesondere alle Hauptlichtmodule starr im Scheinwerfer befestigt. Hierdurch wird die Baugröße des Scheinwerfers reduziert.
In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Scheinwerfers umfasst der Scheinwerfer zwei Hauptlichtmodule, welche bei Einbau des Scheinwerfers im Kraftfahrzeug in Richtung der Fahrzeugbreite nebeneinander angeordnet sind, wobei sich das Laserlichtmodul in Richtung der Fahrzeugbreite zwischen oder neben den Hauptlichtmodulen befindet. Vorzugsweise umfasst der Scheinwerfer genau zwei Hauptlichtmodule und keine weiteren Hauptlichtmodule. Nichtsdestotrotz kann der Scheinwerfer ggf. auch nur ein Hauptlichtmodul oder mehr als zwei Hauptlichtmodule enthalten.
Mit dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer können je nach Ausgestaltung verschiedene Lichtfunktionen realisiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Scheinwerfer derart ausgestaltet (d. h. mit einer Steuereinrichtung derart ansteuerbar), dass in einem Betriebsmodus des Scheinwerfers solche Bereiche der Hauptlichtverteilung verstärkt werden, welche nicht zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führen. Alternativ oder zusätzlich ist der erfindungsgemäße Scheinwerfer derart ausgestaltet und in diesem Sinne mit einer Steuereinrichtung derart ansteuerbar, dass in einem Betriebsmodus des Scheinwerfers ein oder mehrere solcher Objekte beleuchtet werden, welche in Abstrahlrichtung des Scheinwerfers vor diesem liegen. Hierdurch wird der Fahrer des Kraftfahrzeugs auf eine Kollisionsgefahr hingewiesen.
Neben dem oben beschriebenen Scheinwerfer betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches einen oder mehrere erfindungsgemäße Scheinwerfer bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Scheinwerfers umfasst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend detailliert anhand der beigefügten 1 beschrieben. Diese Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Variante eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers.
In 1 ist schematisch als Ausführungsbeispiel der Erfindung der linke Frontscheinwerfer 100 eines (nicht gezeigten) Kraftfahrzeugs in Draufsicht auf die Front des Kraftfahrzeugs wiedergegeben. Der rechte Frontscheinwerfer ist spiegelsymmetrisch identisch zu dem linken Frontscheinwerfer aufgebaut und beide Frontscheinwerfer dienen im Betrieb zur Erzeugung des Fernlichts und des Abblendlichts vor dem Kraftfahrzeug. Zur Steuerung der im Folgenden beschriebenen verschiedenen Lichtmodule des Scheinwerfers 100 ist eine nicht dargestellte Steuereinrichtung vorgesehen. Dabei verarbeitet die Steuereinrichtung Informationen von anderen Sensoren, welche beispielsweise das Licht von Gegenverkehr erfassen oder Objekte auf der Straße vor dem Kraftfahrzeug erkennen.
In an sich bekannter Weise umfasst der Scheinwerfer 100 ein inneres Hauptlichtmodul 1 und ein äußeres Hauptlichtmodul 1', die durch schraffierte Rechtecke angedeutet sind und starr im Scheinwerfer verbaut sind. In der hier beschriebenen Ausführungsform dienen beide Hauptlichtmodule 1 und 1' jeweils zur Generierung von Abblendlicht und Fernlicht. Beide Hauptlichtmodule sind LED-Lichtmodule, welche jeweils eine Vielzahl von LEDs umfassen, deren Licht über eine Projektionsoptik in dem jeweiligen Hauptlichtmodul auf die Straße geworfen wird. Durch Aktivierung bestimmter LEDs mittels der oben erwähnten Steuereinrichtung kann ausschließlich die Abblendlichtverteilung generiert werden bzw. das Fernlicht angeschaltet werden. Bei den Hauptlichtmodulen handelt es sich ferner um segmentierte Lichtmodule, mit denen das aktivierte Fernlicht in mehrere an- bzw. abschaltbare Segmente aufgeteilt wird, wobei die Segmente in der Lichtverteilung vertikale Balken darstellen. Die Segmente werden dabei durch Aktivieren bzw. Deaktivieren zugeordneter LEDs mittels der Steuereinrichtung an- bzw. abgeschaltet. Auf diese Weise können je nach der Verkehrssituation bestimmte Bereiche in der Lichtverteilung ausgespart werden, um beispielsweise die Blendung von Verkehrsteilnehmern zu vermeiden.
Neben den beiden Hauptlichtmodulen 1 und 1' umfasst der Scheinwerfer der 1 in an sich bekannter Weise zwei Tagfahrlichtmodule 2 und 2', welche bei Aktivierung des Tagfahrlichts angeschaltet werden und jeweils eine Lichtleiter-LED-Einheit umfassen. Der Scheinwerfer 100 umfasst ferner einen Blinker oberhalb der Lichtmodule 1, 1', 2 und 2', der mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet ist.
Der Frontscheinwerfer der 1 zeichnet sich dadurch aus, dass zusätzlich zu den Hauptlichtmodulen 1 und 1' ein Laserlichtmodul 4 vorgesehen ist, welches schematisch durch ein gepunktetes Quadrat angedeutet ist und weißes Laserlicht erzeugt. Der Laserlichtmodul ist zwischen den beiden Hauptlichtmodulen 1 und 1' angeordnet, kann jedoch auch an einer beliebigen anderen Position im Scheinwerfer, z. B. links neben dem inneren Hauptlichtmodul 1 oder rechts neben dem äußeren Hauptlichtmodul 1' positioniert sein. Im Unterschied zu herkömmlichen Scheinwerfern ist das Laserlichtmodul 4 unabhängig von den Hauptlichtmodulen 1 und 1' in horizontaler und vertikaler Richtung verschwenkbar, wie durch die Doppelpfeile P und P' angedeutet ist. Zur Verschwenkung des Laserlichtmoduls ist eine (nicht gezeigte) Aktorik vorgesehen, welche elektrischen Strom in eine mechanische Bewegung des Laserlichtmoduls 4 umsetzt. Die Aktorik kann beispielsweise über einen Stellmotor realisiert sein. Die Ansteuerung der Aktorik erfolgt mit der oben erwähnten Steuereinrichtung.
In der Ausführungsform der 1 umfasst das Laserlichtmodul 4 zur Erzeugung seiner Laserlichtverteilung eine einzelne Laserdiode. Gegebenenfalls können auch mehrere Laserdioden im Laserlichtmodul 4 verbaut sein. Darüber hinaus wird das mit der Laserdiode erzeugte Laserlicht direkt über eine Projektionsoptik aus Reflektor und Linse auf die Straße geworfen. In einer abgewandelten Ausführungsform kann das Laserlichtmodul auch ein faserbasiertes Lichtmodul sein, bei dem das über die Laserdiode erzeugte Laserlicht mittels eines Lichtleiters hin zu einem entsprechenden Austrittsort an der Projektionsoptik geleitet wird.
Durch die von den Hauptlichtmodulen entkoppelte Verschwenkbarkeit des Laserlichtmoduls 4 können je nach Bedarf bestimmte Lichtbereiche in der Hauptlichtverteilung oder auch außerhalb der Hauptlichtverteilung mit hoher Intensität beleuchtet werden. Diese Funktion kann in einer abgewandelten Ausführungsform auch mittels eines starr im Scheinwerfer verbauten Laserlichtmoduls erreicht werden, wobei in diesem Fall die Laserlichtverteilung z. B. über ein an sich bekanntes Mikrospiegelarray ohne Relativbewegung des Laserlichtmoduls in Bezug auf den restlichen Scheinwerfer bewegt wird.
Die im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsform der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird auf einfache Weise die mit den Hauptlichtmodulen generierte Lichtverteilung mit einer adaptiven Laserlichtverteilung kombiniert, wobei die Position der erzeugten Laserlichtverteilung unabhängig von der Position der restlichen Lichtverteilung ist. Auf diese Weise können viele unterschiedliche Lichtfunktionen realisiert werden. Insbesondere können bestimmte Bereiche im Fernlicht verstärkt werden, welche nicht zu einer Blendung von Verkehrsteilnehmern führen. Im Gegensatz hierzu werden Bereiche, welche andere Verkehrsteilnehmer blenden, durch entsprechendes Abschalten von Segmenten in den segmentierten Hauptlichtmodulen ausgespart.
Darüber hinaus können mit der Laserlichtverteilung bestimmte erkannte Objekte vor dem Kraftfahrzeug, wie z. B. Fußgänger oder Tiere, dediziert angeleuchtet werden, um hierdurch den Fahrer zu warnen. Ebenso kann die Laserlichtverteilung zur Realisierung eines Kurvenlichts eingesetzt werden, bei dem mittels des Laserlichts das Innere einer befahrenen Kurve ausgeleuchtet wird. Darüber hinaus können auch nur Bereiche des Abblendlichts bei abgeschaltetem Fernlicht durch die adaptive Laserlichtverteilung verstärkt werden. Die Verwendung des zusätzlichen Laserlichtmoduls hat ferner den Vorteil, dass die Reichweite des Scheinwerferlichts sowie dessen Kontrast erhöht werden. Ebenso wird der Bauraum im Vergleich zu herkömmlichen Scheinwerfern verringert, bei denen die Hauptlichtmodule verschwenkbar sind.
Bezugszeichenliste

100: Scheinwerfer
1, 1': Hauptlichtmodule
2, 2': Tagfahrlichtmodule
3: Blinker
4: Laserlichtmodul
P, P': Schwenkrichtungen des Laserlichtmoduls

Claims

Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Anzahl von Hauptlichtmodulen (1, 1') zur Erzeugung einer Hauptlichtverteilung für Abblendlicht und Fernlicht sowie ein Laserlichtmodul (4) aus einer oder mehreren Laserdioden zur Erzeugung einer Laserlichtverteilung zusätzlich zu der Hauptlichtverteilung, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer (100) derart ausgestaltet ist, dass in seinem Betrieb die Laserlichtverteilung entkoppelt von der Hauptlichtverteilung und relativ zu dieser bewegbar ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlichtmodul (4) oder ein Teil des Laserlichtmoduls (4) relativ zu der Anzahl von Hauptlichtmodulen (1, 1') mittels einer Aktorik bewegbar ist, um hierdurch eine Bewegung der Laserlichtverteilung entkoppelt von der Hauptlichtverteilung und relativ zu dieser zu bewirken.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserlichtmodul (4) ein mikrooptisches System umfasst, welches eine Bewegung der Laserlichtverteilung entkoppelt von der Hauptlichtverteilung und relativ zu dieser bewirkt.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der Hauptlichtmodule (1, 1') LED-Lichtmodule sind, welche jeweils eine oder mehrere LEDs zur Erzeugung der Hauptlichtverteilung umfassen.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der Hauptlichtmodule (1, 1') segmentierte Lichtmodule sind, welche im Betrieb jeweils eine Lichtverteilung aus an- und abschaltbaren Segmenten erzeugen.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der Hauptlichtmodule (1, 1') starr im Scheinwerfer (100) befestigt sind.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer (100) zwei Hauptlichtmodule (1, 1') umfasst, welche bei Einbau des Scheinwerfers (100) im Kraftfahrzeug in Richtung der Fahrzeugbreite nebeneinander angeordnet sind, wobei sich das Laserlichtmodul (4) in Richtung der Fahrzeugbreite zwischen oder neben den Hauptlichtmodulen (1, 1') befindet.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer (100) derart ausgestaltet ist, dass in einem Betriebsmodus des Scheinwerfers (100) solche Bereiche der Hauptlichtverteilung verstärkt werden, welche nicht zu einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer führen.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer (100) derart ausgestaltet ist, dass in einem Betriebsmodus des Scheinwerfers (100) ein oder mehrere solcher Objekte beleuchtet werden, welche in Abstrahlrichtung des Scheinwerfers (100) vor diesem liegen.
Kraftfahrzeug, umfassend einen oder mehrere Scheinwerfer (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.