DE102017102003A1

DE102017102003A1 - Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017102003A1
Application number: DE102017102003.9A
Authority: DE
Inventors: Hubert Zwick
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2037-02-02
Also published as: DE102017102003B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Primärlichtquelle (14) und einen dieser zugeordneten Primärreflektor (16) zum Reflektieren von Licht der Primärlichtquelle (14) zur Erzeugung einer Primärlichtverteilung, und ferner umfassend eine Sekundärlichtquelle (24) und einen dieser zugeordneten Sekundärreflektor (26) zum Reflektieren von Licht der Sekundärlichtquelle (24) zur Erzeugung einer Sekundärlichtverteilung. Die Reflektoren (16, 26) sind in Lichtaustrittsrichtung (12) hintereinander angeordnet. Der Primärreflektor (16) weist Öffnungen (20) auf, durch die das an dem Sekundärreflektor (26) reflektierte Licht hindurchtritt. Der Sekundärreflektor (26) weist Facetten (30) auf, die jeweils die Form eines Ellipsoidabschnitts und einen ersten Brennpunkt im Bereich oder nahe der Sekundärlichtquelle (24) und einen zweiten Brennpunkt im Bereich oder nahe der Öffnungen (20) in dem Primärreflektor (16) aufweisen, wobei das von jeder einzelnen Facette (30) reflektierte Lichtbündel mindestens ein Teil-Lichtbündel umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Beleuchtungseinrichtungen in Form von Leuchten oder Scheinwerfern für Kraftfahrzeuge bekannt, die zur Erfüllung verschiedener Lichtfunktionen mehrere Lichtquellen und neben- und/oder übereinander angeordnete Reflektoren aufweisen. Nachteilig bei dieser Anordnung sind die vergleichsweise großen Abmessungen der Beleuchtungseinrichtungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung mit in Lichtaustrittsrichtung hintereinander angeordneten Reflektoren, wobei an dem hinteren Reflektor reflektiertes Licht durch Öffnungen in dem vorderen Reflektor hindurchtreten kann. Eine solche Beleuchtungseinrichtung ist bspw. aus der DE 101 39 812 A1 bekannt. Die beiden Reflektoren sind jeweils als ein Paraboloid ausgebildet. Jedem der beiden Reflektoren ist eine separate Lichtquelle zugeordnet. Das von den Lichtquellen ausgesandte Licht wird nach der Reflexion an den Reflexionsflächen der jeweiligen Reflektoren zur Erzeugung einer einzigen Lichtfunktion mit einer einheitlichen Lichtfarbe an Streuelementen gemischt.
Eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art ist ferner aus der DE 101 43 415 A1 bekannt. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst eine Primärleuchte mit einem Primärreflektor und einer Primärlichtquelle sowie eine dahinter angeordnete Sekundärleuchte mit einem Sekundärreflektor und einer Sekundärlichtquelle zur Erzeugung einer Begrenzungslichtfunktion. Der Primärreflektor weist Öffnungen auf, durch die ein Teil des von der Sekundärlichtquelle ausgesandten Lichts zur Erzeugung der Begrenzungslichtfunktion hindurchtreten kann.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung mit mehreren hintereinander angeordneten Reflektoren zu verbessern. Ferner sollen mit einer solchen Beleuchtungseinrichtung unterschiedliche Lichtverteilungen erzeugt werden können, ohne dass die Qualität der Primärlichtverteilung durch die Öffnungen in dem Primärreflektor übermäßig beeinträchtigt wird. Insbesondere soll bei einer solchen Beleuchtungseinrichtung durch das an einem Primärreflektor reflektierte Licht eine Scheinwerferfunktion (z.B. eine Fernlichtverteilung oder eine Abblendlichtverteilung) und durch das an einem Sekundärreflektor reflektierte und durch Öffnungen in dem Primärreflektor hindurchtretende Licht eine Leuchtenfunktion (z.B. ein Tagfahrlicht und/oder ein Blinklicht) erzeugt werden können, ohne dass die Qualität der Scheinwerferfunktion übermäßig beeinträchtigt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe, wird ausgehend von der Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass auf der Reflexionsfläche des Sekundärreflektors Facetten ausgebildet sind, die jeweils die Form mindestens eines Ellipsoidabschnitts und einen ersten Brennpunkt im Bereich oder nahe der Sekundärlichtquelle und mindestens einen zweiten Brennpunkt im Bereich oder nahe einer der Öffnungen in dem Primärreflektor aufweisen.
Vorzugsweise bildet das von jeder einzelnen Facette reflektierte Licht ein Lichtbündel mit einer vorgebbaren horizontalen Breite (H) und einer vorgebbaren vertikalen Höhe (V), wobei die Breite (H) des Lichtbündels der Breite der Sekundärlichtverteilung und die Höhe (V) des Lichtbündels der Höhe der Sekundärlichtverteilung entspricht. Jedes der Lichtbündel kann sich aus mehreren einzelnen Teil-Lichtbündeln zusammensetzen. Die horizontale Breite (H) und die vertikale Höhe (V) werden durch Winkelabweichungen von einer Lichtaustrittsrichtung der Beleuchtungseinrichtung beschrieben, die bei bestimmungsgemäß in ein Kraftfahrzeug eingebauter Beleuchtungseinrichtung parallel zur Fahrzeuglängsachse verläuft. Für eine als Tagfahrlichtverteilung ausgebildete Sekundärlichtverteilung beträgt eine typische horizontale Breite (H) +/-20° und eine typische vertikale Höhe (V) +/-10°, jeweils bezogen auf die 0°/0° (horizontal/ vertikal)-Richtung, welche durch die Lichtaustrittsrichtung der Beleuchtungseinrichtung gegeben ist.
Die Facetten weisen vorteilhafterweise jeweils mindestens einen Flächenabschnitt eines Ellipsoids auf. Ein ellipsoidförmiger Reflektor besitzt zwei Brennpunkte. Wenn eine dem Reflektor zugeordnete Lichtquelle in einem der Brennpunkte angeordnet ist, bündelt der Reflektor das Licht in dem anderen Brennpunkt. Wenn die zweiten Brennpunkte der ellipsoidförmigen Facetten des Sekundärreflektors in den Öffnungen des Primärreflektors oder in deren Nähe (bspw. auf einer durch die Mitte der Facette und die Mitte der zugeordneten Öffnung verlaufenden Linie in einer Reflektorkammer des Primärreflektors) angeordnet sind, wird das Licht der Sekundärlichtquelle von dem Sekundärreflektor so reflektiert, dass eine möglichst große Menge des reflektierten Lichts durch die Öffnungen hindurchtritt und zur Erzeugung der Sekundärlichtverteilung zur Verfügung steht.
In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens erweist es sich als vorteilhaft, wenn eine Facette mehrere unterschiedlich ausgestaltete ellipsoidförmige Flächenabschnitte jeweils zur Erzeugung eines Teil-Lichtbündels aufweist. Auf diese Weise kann das an den verschiedenen Ellipsoidflächenabschnitten einer Facette reflektierte Licht bzw. die entsprechenden Teil-Lichtbündel in unterschiedlichen Brennpunkten gebündelt werden. Diese Brennpunkte einer Facette des Sekundärreflektors liegen vorzugsweise auf einer Linie, welche sich von der Mitte der Facette durch die Mitte der zugeordneten Öffnung hindurch erstreckt. Die Linie kann gerade oder gebogen sein.
Vorteilhafterweise wird die gesamte Reflexionsfläche des Sekundärreflektors von Facetten gebildet. Vorzugsweise grenzen die Facetten unmittelbar aneinander an, sodass zwischen den einzelnen Facetten keine Flächen ausgebildet sind, die nicht zur Erzeugung von Lichtbündeln der Sekundärlichtverteilung beitragen.
Die Primär- und Sekundärlichtquellen der Beleuchtungseinrichtung umfassen jeweils vorzugsweise eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen, insbesondere Leuchtdioden (LEDs). Mehrere LEDs sind vorzugsweise matrixartig über- und/oder nebeneinander in einem LED-Array angeordnet. Eine LED kann eine oder mehrere LED-Chips (mit jeweils einer Licht emittierenden Fläche) umfassen, die ebenfalls matrixartig über- und/oder nebeneinander angeordnet sein können. Die LEDs oder LED-Chips können Licht der gleichen Farbe oder unterschiedlicher Farben aussenden.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, einen möglichst großen Anteil des von der Sekundärlichtquelle ausgesandten Lichts auf die Reflexionsfläche des Sekundärreflektors und durch die Öffnungen in dem Primärreflektor zu lenken und zur Erzeugung der Sekundärlichtverteilung heranzuziehen. Vorteilhafterweise ist im Strahlengang zwischen der Sekundärlichtquelle und dem Sekundärreflektor ein optisch wirksames Element, bspw. eine Vorsatzoptik oder eine Linse, angeordnet. Eine Vorsatzoptik oder Linse besteht beispielsweise aus einem massiven transparenten Material, insbesondere Glas oder Kunststoff, und sorgt dafür, dass eine möglichst große Menge des von der näherungsweise punktförmigen Lichtquelle in einen 180°-Halbraum ausgesandten Lichts auf die Reflexionsfläche des Sekundärreflektors trifft und diese möglichst homogen (mit gleicher Intensität) ausleuchtet. Außer als Vorsatzoptik sind auch andere Ausgestaltungen des optisch wirksamen Elements mit Licht bündelnden Eigenschaften denkbar.
Die Mitte der Facetten liegt vorteilhafterweise jeweils auf einer Geraden, die parallel zu der Lichtaustrittsrichtung der Beleuchtungseinrichtung durch die Mitte der zugeordneten Öffnung verläuft. Mit der Mitte der Facetten bzw. der Öffnungen ist vorzugsweise jeweils der geometrische Schwerpunkt der Facetten bzw. der Öffnungen gemeint.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind einzelne Bereiche der Facetten derart ausgestaltet, dass Licht, welches an den einzelnen Bereichen der Facetten reflektiert wird, zur Erzeugung von Teil-Lichtbündeln dient. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das von jeder einzelnen Facette reflektierte Lichtbündel Teil-Lichtbündel mit einer vorgegebenen Lichtstärkeverteilung umfasst, wobei jeder Bereich einer Facette Licht mit einer bestimmten Lichtstärke reflektiert. Die Lichtstärke kann innerhalb eines Teil-Lichtbündels variieren, d.h. die Lichtstärke ist nicht an jedem Punkt innerhalb des Teil-Lichtbündels gleich. Auf diese Weise kann mit den von den Facetten erzeugten Teil-Lichtbündeln eine Sekundärlichtverteilung mit einer vorgebaren Lichtstärkeverteilung erzeugt werden. Die gesetzlichen Vorgaben an eine Tagfahrlichtverteilung erfordern beispielsweise eine höhere Lichtstärke im Zentrum um die 0°/0°-Richtung der Sekundärlichtverteilung, wobei die Lichtstärke an den Grenzen der Lichtverteilung auf etwa 20% der Lichtstärke im Zentrum abfallen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jeder Facette des Sekundärreflektors eine separate Öffnung im Primärreflektor zugeordnet. Jedes von einer Facette gebildete Lichtbündel tritt also durch eine bestimmte der jeweiligen Facette zugeordnete Öffnung im Primärreflektor hindurch. In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, dass die Facetten als Ellipsoidflächenabschnitte ausgebildet sind. Die zweiten Brennpunkte der ellipsoidförmigen Flächenabschnitte einer Facette liegen vorzugweise auf einer Linie, die sich von der Mitte der Facette durch die Mitte der der jeweiligen Facette zugeordneten Öffnung erstreckt.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, durch die Öffnungen im Primärreflektor die Primärlichtverteilung möglichst wenig zu beeinflussen. Das bedeutet, der Durchmesser der Öffnungen soll möglichst klein gewählt werden. Vorteilhafterweise sind die Öffnungen im Primärreflektor daher gerade so groß, dass ein hindurchtretendes Lichtbündel nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird. Durch die Anordnung der zweiten Brennpunkte der ellipsoidförmigen Facetten in den Öffnungen bzw. in der Nähe der Öffnungen weisen die hindurchtretenden Lichtbündel im Bereich der Öffnungen jeweils eine Taille auf, so dass die Öffnungen besonders klein dimensioniert werden können.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die Öffnungen des Primärreflektors kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Die Öffnungen weisen vorzugsweise auf der Seite der Reflexionsfläche des Primärreflektors die geringste lichte Weite auf, und die Durchmesser der Öffnungen vergrößern sich zur Rückseite des Primärreflektors hin kegelstumpfförmig. In einem Querschnitt durch den Reflektor, der vorzugsweise parallel zu der Lichtaustrittsrichtung der Beleuchtungseinrichtung verläuft, laufen die Reflektorwandungen, welche die Öffnungen begrenzen, also von der Rückseite des Primärreflektors zu dessen Reflexionsfläche hin aufeinander zu und der Durchmesser der Öffnungen verringert sich von der Rückseite zu der Reflexionsfläche hin. Vorteilhafterweise liegen die zweiten Brennpunkte der Facetten jeweils auf einer Achse durch die Mitte des Kegelstumpfes der zugeordneten Öffnung, ganz besonders bevorzugt auf der Seite der Reflexionsfläche des Primärreflektors.
Es erweist sich als vorteilhaft, dass neben der mindestens einen Sekundärlichtquelle mindestens eine weitere Sekundärlichtquelle angeordnet ist, wobei der mindestens einen weiteren Sekundärlichtquelle jeweils ein weiterer Sekundärreflektor zugeordnet ist. Auf diese Weise können mit der Beleuchtungseinrichtung neben der Primärlichtverteilung und der Sekundärlichtverteilung weitere Sekundärlichtverteilungen erzeugt werden. Die von dem weiteren Sekundärreflektor reflektierten Lichtbündel treten vorzugsweise ebenfalls durch mindestens eine Öffnung in dem Primärreflektor hindurch, um die weitere Sekundärlichtverteilung zu bilden.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, dass der Sekundärreflektor und der mindestens eine weitere Sekundärreflektor unmittelbar aneinandergrenzen und/oder einstückig ausgebildet sind. Es ist beispielsweise denkbar, dass einzelne Facetten auf dem Sekundärreflektor der Sekundärlichtquelle und andere Facetten, welche den weiteren Sekundärreflektor bilden, der weiteren Sekundärlichtquelle zugeordnet sind.
Es erweist sich ferner als vorteilhaft, dass die Primärlichtverteilung zur Erzeugung einer Fernlichtfunktion oder einer Abblendlichtfunktion dient und/oder die Sekundärlichtverteilung zur Erzeugung einer Tagfahrlicht- und/oder einer Blinklichtfunktion dient. Auf diese Weise lassen sich die Funktionen Fernlicht, Blinklicht und/oder Tagfahrlicht in einer Beleuchtungseinrichtung zusammenfassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1a bis 1d verschiedene Ansichten einer bevorzugten Ausführungsform eines Lichtmoduls der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung;
2 das Lichtmodul aus 1 in einer perspektivischen Ansicht;
3a bis 3c verschiedene, der Sekundärlichtquelle zugeordnete optische wirksame Elemente zum Bündeln des ausgesandten Lichts;
4a eine Detailansicht eines horizontalen Schnitts durch einen Primärreflektor und einen Sekundärreflektor des Lichtmoduls der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung mit beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlen;
4b die Detailansicht aus 4a mit beispielhaft eingezeichneten Konstruktionshilfen für die Facetten des Sekundärreflektors;
5a und 5b eine Detailansicht eines horizontalen Schnitts durch den Primärreflektor des Lichtmoduls der Beleuchtungseinrichtung mit beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlen und einer beispielhaft eingezeichneten Konstruktionshilfe für verschiedene Facetten des Sekundärreflektors;
6a und 6b eine Detailansicht eines horizontalen Schnitts durch den Primärreflektor des Lichtmoduls der Beleuchtungseinrichtung mit beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlen und beispielhaft eingezeichneten Konstruktionshilfen für verschiedene Bereiche einer Facette des Sekundärreflektors;
7 ein Diagramm der gesetzlichen Mindestwerte für die Lichtstärke einer Tagfahrlichtverteilung in Abhängigkeit von dem horizontalen Öffnungswinkel;
8 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht; und
9 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform in einem Horizontalschnitt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Erzeugung zweier unterschiedlicher Lichtverteilungen. Eine solche Beleuchtungseinrichtung 1 ist beispielhaft in 8 gezeigt und dient zur Erzeugung einer vorgegebenen Primärlichtverteilung, insbesondere einer beliebigen Scheinwerferfunktion, bspw. Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht oder einer beliebigen adaptiven Lichtverteilung, sowie einer Sekundärlichtverteilung, insbesondere einer beliebigen Leuchtenfunktion, bspw. Tagfahrlicht, Blinklicht, Positionslicht. Die Beleuchtungseinrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2, das vorzugsweise aus einem lichtundurchlässigen Material, insbesondere Kunststoff besteht. In einer Lichtaustrittsrichtung 3 weist das Gehäuse 2 eine Lichtaustrittsöffnung 4 auf, die durch eine Abdeckscheibe 5 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 5 besteht vorzugsweise aus einem transparenten Material, bspw. Glas oder Kunststoff. Die Abdeckscheibe 5 kann zumindest bereichsweise mit optisch wirksamen Elementen (bspw. Prismen oder Zylinderlinsen) versehen sein, um das hindurchtretende Licht zu streuen (sog. Streuscheibe). Die Abdeckscheibe 5 kann aber auch ohne optisch wirksame Elemente ausgebildet sein (sog. klare Scheibe). An einer lediglich schematisch eingezeichneten Position 6 ist im Inneren des Gehäuses 2 ein Lichtmodul angeordnet, das nachfolgend anhand der 1 bis 7 ausführlich erläutert wird. Das Lichtmodul 6 erzeugt, formt und sendet Licht zur Erzeugung zweier unterschiedlicher Lichtverteilungen in der Lichtaustrittsrichtung 3 aus. Die Beleuchtungseinrichtung 1 ist an einer beliebigen Stelle an der Außenseite vorzugsweise im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einer dafür vorgesehenen Einbauöffnung der Fahrzeugkarosserie, angeordnet und befestigt.
Die 1 und 2 zeigen verschiedene Ansichten eines Lichtmoduls 10, das an der Position 6 der Beleuchtungseinrichtung 1 aus 8 im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet werden kann. Das Lichtmodul 10 ist Teil der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1. Eine Lichtaustrittsrichtung 12 des Lichtmoduls 10 verläuft parallel zu der Lichtaustrittsrichtung 3 der Beleuchtungseinrichtung 1. Im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand der Beleuchtungseinrichtung 1 im Kraftfahrzeug verläuft die Lichtaustrittsrichtung 12 in Fahrtrichtung und parallel zu einer Fahrzeuglängsachse.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4a ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lichtmoduls 10 beschrieben. Anhand der 4b bis 6b wird ein mögliches Verfahren zur Optimierung der Sekundärlichtverteilung in einer horizontalen Erstreckung beschrieben. Das Verfahren kann analog zur Optimierung der Sekundärlichtverteilung in einer vertikalen Erstreckung angewandt werden.
Das Lichtmodul 10 umfasst eine Primärlichtquelle 14, beispielsweise eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode (LED), und einen der Primärlichtquelle 14 zugeordneten Primärreflektor 16. Die Primärlichtquelle 14 kann auch mehrere LEDs umfassen. Diese können diskret (zueinander beabstandet) als einzelne LEDs oder aber matrixartig über- und/oder nebeneinander als LED-Array angeordnet sein. In der dargestellten Ausführungsform ist der Primärreflektor 16 ein paraboloidförmiger Reflektor, dessen Rotationsachse vorzugsweise parallel zur Lichtaustrittsrichtung 12 verläuft. Die Primärlichtquelle 14 ist vorzugsweise im Brennpunkt des Primärreflektors 16 oder in dessen Nähe angeordnet. Von der Primärlichtquelle 14 ausgesandtes Licht, das auf eine Reflexionsfläche 18 des Primärreflektors 16 trifft, wird vorzugsweise parallel zu der Lichtaustrittsrichtung 12 reflektiert und dient zur Erzeugung einer Primärlichtverteilung, die einer der weiter oben genannten Primärlichtverteilungen entspricht.
Der Primärreflektor 16 weist Öffnungen 20 auf, die sich durch eine den Primärreflektor 16 bildende Wand ausgehend von der vorderen Reflexionsfläche 18 des Primärreflektors 16 bis zu einer der Reflexionsfläche 18 gegenüberliegenden Rückseite 22 des Primärreflektors 16 hindurch erstrecken. In den Figuren wurde die Dicke der Reflektoren 16, 26 der besseren Übersichtlichkeit wegen vernachlässigt. Die Öffnungen 20 weisen vorzugsweise eine kegelstumpfähnliche Form auf, wobei die kleinste lichte Weite der Öffnungen 20 auf der Seite der Reflexionsfläche 18 des Primärreflektors 16 und die größte lichte Weite der Öffnungen 20 auf der Rückseite 22 des Primärreflektors 16 liegt. Auf diese Weise wird die Reflexionsfläche 18 des Primärreflektors 16 durch die Öffnungen 20 nur geringfügig unterbrochen und die Erzeugung der Primärlichtverteilung nur geringfügig beeinträchtigt. Von der Primärlichtquelle 14 ausgesandtes Licht, das in Öffnungen 20 eintritt, wird darin in Richtung der Rückseite 22 transportiert und stört die Primärlichtverteilung nicht. Ferner ist für einen Primärreflektor 16 mit derartig ausgebildeten Öffnungen 20, der in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird, eine gute Entformbarkeit gewährleistet.
Ferner umfasst das Lichtmodul 10 eine Sekundärlichtquelle 24, beispielsweise eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode (LED), und einen der Sekundärlichtquelle 24 zugeordneten Sekundärreflektor 26. Die Sekundärlichtquelle 24 kann auch mehrere LEDs umfassen. Diese können diskret (zueinander beabstandet) als einzelne LEDs oder aber matrixartig über- und/oder nebeneinander als LED-Array angeordnet sein.
Bevorzugt sind die Primärlichtquelle 14 und die Sekundärlichtquelle 24 in einer gemeinsamen, vorzugsweise horizontalen, Ebene angeordnet. Es ist denkbar, dass die Primär- und die Sekundärlichtquelle 14, 24 auf einer gemeinsamen Leiterplatte 15 (vgl. 1b) angeordnet werden. Ferner ist es denkbar, dass die Lichtquellen 14, 24 einen gemeinsamen Kühlkörper umfassen (in den Figuren nicht gezeigt). Dadurch können der Konstruktions-, Herstellungs- und Montageaufwand für die Lichtquellen 14, 24 sowie die entsprechenden Kosten für die Beleuchtungseinrichtung 1 reduziert werden.
Der Sekundärreflektor 26 ist entgegen der Lichtaustrittsrichtung 12 betrachtet hinter dem Primärreflektor 16 angeordnet. Vorzugsweise wird entgegen der Lichtaustrittsrichtung 12 betrachtet der gesamte Sekundärreflektor 26 von dem Primärreflektor 16 verdeckt. Von der Sekundärlichtquelle 24 ausgesandtes Licht, das auf eine Reflexionsfläche 28 des Sekundärreflektors 26 trifft, wird vorzugsweise in Richtung der Lichtaustrittsrichtung 12 reflektiert, tritt durch die Öffnungen 20 des Primärreflektors 16 hindurch und dient der Erzeugung einer Sekundärlichtverteilung, die einer der weiter oben genannten Sekundärlichtverteilungen entspricht. Ziel ist es dabei, den Sekundärreflektor 26 derart auszugestalten, dass möglichst viel des reflektierten Lichts durch die Öffnungen 20 hindurchtritt und möglichst wenig Licht auf die Rückseite 22 des Primärreflektors 16 trifft und somit zur Erzeugung der Sekundärlichtverteilung nicht zur Verfügung steht.
Die Reflexionsfläche 28 des Sekundärreflektors 26 umfasst mehrere Facetten 30. In der dargestellten Ausführungsform grenzen die Facetten 30 unmittelbar aneinander an (vgl. 1c). Jede Facette 30 ist derart ausgebildet, dass das von ihr reflektierte Licht ein Lichtbündel mit einer vorgebbaren horizontalen Breite H und einer vorgebbaren vertikalen Höhe V bildet. Dabei entspricht die Breite H eines jeden Lichtbündels der Breite der gesamten Sekundärlichtverteilung und die Höhe V eines jeden Lichtbündels der Höhe der gesamten Sekundärlichtverteilung. Wenn die Sekundärlichtverteilung bspw. eine Tagfahrlichtverteilung ist, würde jedes Lichtbündel auf einem in einem definierten Abstand zu der Beleuchtungseinrichtung 1 angeordneten Messschirm einen ausgeleuchteten Bereich mit einer Breite H von etwa +/-20° und einer Höhe V von etwa +/-10° bezüglich der 0°/0° (horizontal/vertikal)-Richtung (entspricht der Lichtaustrittsrichtung 12) aufweisen.
In der dargestellten Ausführungsform ist jeder Facette 30 des Sekundärreflektors 26 eine bestimmte Öffnung 20 des Primärreflektors 16 zugeordnet. Anders herum ist auch jeder der Öffnungen 20 eine separate Facette 30 zugeordnet. Insofern entspricht die Anzahl der Facetten 30 der Anzahl der Öffnungen 20. Das von einer Facette 30 reflektierte Lichtbündel tritt durch die der Facette 30 jeweils zugeordnete Öffnung 20 hindurch. Die Öffnungen 20 weisen mindestens eine derartige Größe auf, dass das Lichtbündel, welches den ausgeleuchteten Bereich mit der Breite H und der Höhe V erzeugt, ungehindert hindurch treten kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Facetten 30 des Sekundärreflektors 26 derart ausgebildet und bezüglich der Öffnungen 20 in dem Primärreflektor 16 angeordnet und ausgerichtet, dass die Mittelpunkte der Facetten 30 auf imaginären Geraden liegen, die jeweils durch die Mitte der der jeweiligen Facette 30 zugeordneten Öffnung 20 und parallel zu der Lichtaustrittsrichtung 12 verlaufen.
Damit ein möglichst großer Anteil des von der Sekundärlichtquelle 24 ausgestrahlten Lichts auf die Reflexionsfläche 28 des Sekundärreflektors 26 gelangt, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform im Strahlengang zwischen der Sekundärlichtquelle 24 und dem Sekundärreflektor 26 ein optisch wirksames Element 32 angeordnet. Das optische Element 32 ist beispielsweise eine Vorsatzoptik oder eine Linse, die das von der Sekundärlichtquelle 24 abgestrahlte Licht bündelt. Falls die Sekundärlichtquelle 24 eine LED umfasst, die Licht in den gesamten 180°-Halbraum oberhalb des Halbleiterchips abgibt, kann mittels einer solchen Vorsatzoptik 32 das von der Lichtquelle 24 abgegebene Licht in einen Kegel gebündelt werden, dessen Öffnungswinkel deutlich weniger als +/-90°, vorzugsweise zwischen +/-30° und +/-50°, typischerweise etwa +/-40° beträgt. Die Art und Ausgestaltung des optischen Elements 32 hängt vom Einzelfall, unter anderem von dem zur Verfügung stehenden Bauraum, der Temperaturverteilung im Scheinwerfergehäuse 2 und von den Kosten ab.
Die 3a bis 3c zeigen beispielhaft verschiedene Ausführungsformen von optischen Elementen 32. In 3a ist das optische Element 32 ein Reflektor 34. Mittels des Reflektors 34 wird von der Sekundärlichtquelle 24 abgestrahltes Licht auf die Reflexionsfläche 28 des Sekundärreflektors 26 gelenkt. Die „elliptische“ Facettierung des Reflektors 26 ist hier nicht dargestellt. Die Darstellung zeigt eine imaginäre Fläche entlang der die Facetten 30 angeordnet werden. Die imaginäre Fläche lenkt Licht, das von der Vorsatzoptik bzw. dem optischen Element 32 kommt, parallel zu der Richtung 12 aus 1. Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, dass nur ein Teil des von der Sekundärlichtquelle 24 abgegebenen Lichtstroms erfasst und das Licht nur mit einem beschränkten Reflexionsgrad reflektiert wird.
In 3b ist das optische Element 32 ein Lichtleiter 36, dessen Seitenwandungen zu der Lichtquelle 24 hin konisch zusammenlaufen. Die Querschnittserweiterung des Lichtleiters 36 in Lichtausbreitungsrichtung ermöglicht eine effiziente Bündelung des von der Sekundärlichtquelle 24 abgestrahlten und in den Lichtleiter 36 eingekoppelten Lichts mittels Totalreflexion an den Seitenwandungen. Ferner kann der Lichtleiter 36 bezüglich seiner Form an den in der Beleuchtungseinrichtung 1 zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden.
In 3c ist das optische Element 32 eine Linse 38. Die Linse 38 ermöglicht eine sehr effiziente Bündelung des von der Sekundärlichtquelle 24 ausgestrahlten Lichts. Auf diese Weise kann der Sekundärreflektor 26 annähernd an jedem Punkt der Reflexionsfläche 28 mit einem definierten Lichtstrom, bspw. an unterschiedlichen Punkten mit demselben Lichtstrom, beaufschlagt werden. Ferner benötigt diese Anordnung vergleichsweise wenig Bauraum und ist vergleichsweise kostengünstig.
4a zeigt einen horizontalen Schnitt durch einen Teil des Primärreflektors 16 sowie des Sekundärreflektors 26. Die Reflexionsfläche 18 ist durch drei in den Primärreflektor 16 beispielhaft eingebrachte Öffnungen 20 unterbrochen. Mit einem kleinen Kreis 40 ist der Ursprung des von der Sekundärlichtquelle 24 ausgestrahlten Lichtkegels gekennzeichnet. Für den Fall, dass der Sekundärlichtquelle 24 ein optische Element 32 (in den 4a bis 6b nicht dargestellt) zugeordnet ist, würde der Kreis 40 den scheinbaren Ursprung der Lichtstrahlen darstellen, die den von dem optischen Element 32 ausgehenden Lichtkegel bilden.
Die drei in 4a beispielhaft dargestellten Facetten 30 des Sekundärreflektors 26 sind so ausgebildet und ausgerichtet, dass ein erster Brennpunkt 42 im Ursprung 40 des von der Sekundärlichtquelle 24 ausgestrahlten Lichtkegels oder in dessen Nähe liegt. Ein zweiter Brennpunkt 44 der Facetten 30 liegt jeweils in der der jeweiligen Facette 30 zugeordneten Öffnung 20 des Primärreflektors 16. In dem gezeigten Beispiel liegt der zweite Brennpunkt 44 auf einer Ebene, die sich durch Interpolation der Reflexionsfläche 18 in die Öffnungen 20 hinein ergibt. Vorzugsweise liegt der zweite Brennpunkt 44 auf einer Geraden 46, die sich ausgehend von einem Mittelpunkt (bspw. dem geometrischen Schwerpunkt) einer Facette 30 parallel zur Lichtaustrittsrichtung 12 durch den Mittelpunkt der der Facette 30 zugeordneten Öffnung 20 erstreckt. Die von der Sekundärlichtquelle 24 im Brennpunkt 42 ausgesandten und von den Facetten 30 reflektierten Lichtbündel, die durch die Lichtstrahlen 48 begrenzt werden (sog. Grenzstrahlen 48), verlaufen durch die zweiten Brennpunkte 44. Die durch die Facetten 30 reflektierten Lichtbündel weisen also jeweils eine Taille im Bereich des zweiten Brennpunkts 44 der jeweiligen Facette 30 auf.
Anhand der 4b bis 6b wird ein mögliches Verfahren für eine weitere Optimierung der Sekundärlichtverteilung in Bezug auf die horizontale Erstreckung beschrieben. Im Rahmen der Optimierung werden die Facetten 30 des Sekundärreflektors 26 derart ausgerichtet und ausgestaltet, dass die Facetten 30 am Beispiel von Tagfahrlicht zur Modellierung von Lichtbündeln mit einer gesetzlich vorgegebenen Lichtstärkeverteilung und mit einer typischen horizontalen Breite (H) von +/- 20° und einer typischen vertikalen Höhe (V) von +/- 10° geeignet sind.
In 4b ist der Ausschnitt aus 4a als Horizontalschnitt durch den Primärreflektor 16 und den Sekundärreflektor 26 bzw. die entsprechenden Facetten 30 dargestellt. Die zusätzlich eingezeichneten Ellipsen 50 (links gepunktet, in der Mitte gestrichelt und rechts durchgezogene Linie) dienen als eine Art Konstruktionshilfe für die Facetten 30. Die Ellipsen 50 sind horizontale Schnitte durch Ellipsoide, wobei die Facetten 30 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Flächenabschnitte dieser Ellipsoide sind. Im horizontalen Schnitt betrachtet werden die Facetten 30 also jeweils durch einen Bereich einer der Ellipsen 50 dargestellt.
In der dargestellten horizontalen Schnittebene weist die mit den Facetten 30 erzeugte Sekundärlichtverteilung am Beispiel von Tagfahrlicht eine horizontale Breite H von beispielsweise +/-20° auf. Andere Sekundärlichtverteilungen können andere Werte für die horizontale Breite H aufweisen. Da die Öffnungen 20 die Winkelausdehnung der Lichtbündel nicht verändern, weisen die durch die Öffnungen 20 hindurchtretenden Lichtbündel einen entsprechenden horizontalen Öffnungswinkel α entsprechend der horizontalen Breite H zur Erzeugung der Sekundärlichtverteilung auf. Beispielsweise weist ein Lichtbündel mit einer mittleren Richtung in Lichtaustrittsrichtung 12 der Beleuchtungseinrichtung 1 und einer horizontalen Breite H von +/-20° einen Öffnungswinkel α von 40° auf.
Die beispielhaft eingezeichneten Grenzstrahlen 48 der drei Lichtbündel, die jeweils einen Öffnungswinkel α aufweisen, begrenzen die Abschnitte auf den Ellipsen 50, welche die Facetten 30 bilden, die zur Bildung der Lichtbündel mit dem Öffnungswinkel α aus dem von der Sekundärlichtquelle 24, die im Ursprung 40 angeordnet ist, ausgesandten Licht benötigt werden. Die durch die Grenzstrahlen 48 begrenzten Abschnitte geben also die Größe der Facetten 30 und der Verlauf der Ellipsen 50 in diesen Bereichen die Krümmung der Facetten 30 vor. Vorzugsweise werden die Facetten 30 so angeordnet, dass sie unmittelbar aneinander angrenzen, so dass das gesamte von der Sekundärlichtquelle 24 ausgesandte Licht zur Erzeugung der Sekundärlichtverteilung genutzt wird. Die Übergänge zwischen den einzelnen Facetten 30 können eine Stufe aufweisen oder bündig ineinander übergehen. Die nebeneinander angeordneten Facetten 30 bilden die Reflexionsfläche 28 des Sekundärreflektors 26.
Die Lage der zweiten Brennpunkte 44 und damit die Ausrichtung der Facetten 30 in Bezug auf die Öffnungen 20 kann durch Ändern der numerischen Exzentrizität der Ellipsoide variiert werden. Ferner kann die Ausrichtung der Facetten 30 bezüglich der Öffnungen 20 über die Positionierung der Öffnungen 20 in dem Primärreflektor 16 variiert werden.
Um den Justageaufwand beim Zusammenbau des Lichtmoduls 10 zu vermindern, ist es beispielsweise denkbar, die Facetten 30 so auszugestalten, dass die Facetten 30 Lichtbündel mit einem etwas größeren Öffnungswinkel α erzeugen, als zur Erzeugung der Lichtverteilung mit der horizontalen Breite H und der vertikalen Höhe V zwingend erforderlich ist. So wäre es bspw. denkbar, dass jede der Facetten 30 zur Realisierung einer Tagfahrlichtverteilung Lichtbündel mit einer horizontalen Breite H von +/-22° (statt der geforderten +/-20°) erzeugt.
Um die Erstreckung der Facetten 30 im vertikalen Schnitt betrachtet in entsprechender Weise analog bestimmen zu können, werden die von den Facetten 30 gebildeten Lichtbündel in einem vertikalen Schnitt betrachtet. Gemäß der gesetzlichen Vorgaben muss bspw. eine Tagfahrlichtverteilung eine vertikale Höhe V von +/-10° aufweisen. D.h. die von den Facetten 30 erzeugten Lichtbündelweisen im vertikalen Schnitt einen kleineren Öffnungswinkel auf als im horizontalen Schnitt. Die Facetten 30, die zur Erzeugung einer Tagfahrlichtverteilung dienen, weisen daher in der Vertikalen eine geringere Erstreckung auf als in der Horizontalen. Ferner ist der Abstand der Mittelpunkte der Öffnungen 20 im Primärreflektor 14 in der vertikalen Ebene kleiner als der Abstand der Mittelpunkte der Öffnungen 20 in der horizontalen Ebene (vgl. 1c).
Mit dem bisher beschriebenen Vorgehen erreicht man also, dass jede Facette 30 ein Lichtbündel erzeugt, das durch die ihr zugeordnete Öffnung 20 hindurchtritt, dessen Hauptabstrahlrichtung 12 die 0°/0°-Richtung ist und das eine Breite H und eine Höhe V aufweist, die der Breite der resultierenden Sekundärlichtverteilung (beispielsweise +/-20°) und deren Höhe (beispielsweise +/-10°) entspricht.
Im Folgenden wird anhand der 5a bis 6b beschrieben, wie innerhalb der von den Facetten 30 erzeugten Lichtbündel Teil-Lichtbündel zur Erzielung einer vorgegebenen Lichtstärkeverteilung in der resultierenden Sekundärlichtverteilung erzeugt werden können. Eine Lichtstärkeverteilung kann beispielsweise ein Maximum im Zentrum (in 0°/0°-Richtung) und einen Lichtstärkeabfall zum Rand des Lichtbündels hin aufweisen. 7 zeigt die gesetzlichen Mindestwerte für die Lichtstärke in Candela (Cd) eines Tagfahrlichts (Europa und USA) in Abhängigkeit von der horizontalen Breite H in Winkelgrad (°). Bei 0° horizontal ist eine Lichtstärke von 500 cd vorgeschrieben. Für eine Breite H von 0° bis 5° bzw. -5° bis 0° ist eine Lichtstärke von mindestens 450 cd vorgeschrieben. Im Bereich von 5° bis 10° bzw. -10° bis -5° ist eine Lichtstärke von mindestens 350 cd und von 10° bis 20° bzw. -20° bis -10° eine Lichtstärke von mindestens 100 cd vorgeschrieben.
Die 5a und 5b zeigen schematisch eine Öffnung 20 des Primärreflektors 16 in einem horizontalen Schnitt, und jeweils eine Facette 30 des Sekundärreflektors 26, mit der ein Lichtbündel mit einem horizontalen Öffnungswinkel γ, dessen Hauptrichtung die 0°/0°-Richtung ist, erzeugt wird. Beispielweise beträgt der horizontale Öffnungswinkel γ des Lichtbündels 10°, sodass das Lichtbündel einen Abschnitt mit einer horizontalen Breite H von +/-5° beleuchtet. Ein derartiges Lichtbündel wird von den Facetten 30, die durch die Winkelbereiche µ₁, µ₂ der Ellipsen 50 begrenzt werden, gebildet. Die Bereiche µ₁, µ₂ werden durch Grenzlichtstrahlen 48 der Lichtbündel mit dem Öffnungswinkel γ begrenzt.
Gemäß der in den 5a und 5b dargestellten Ausführungsformen liegt der erste Brennpunkt 42 der Ellipsoide, die im horizontalen Schnitt durch die Ellipsen 50 dargestellt sind, im Bereich des Kreises 40. Der zweite Brennpunkt 44 der Ellipsoide (dargestellt im horizontalen Schnitt durch die Ellipse 50), und damit der zweite Brennpunkt 44 der Facetten 30, liegt gemäß der 5a in der Öffnung 20, in etwa auf der gleichen Ebene wie die Reflexionsfläche 18. In 5b ist das Ellipsoid, wieder dargestellt im horizontalen Schnitt durch die Ellipse 50, so ausgebildet, angeordnet und ausgerichtet , dass der zweite Brennpunkt 44 jenseits der Reflexionsfläche 18, in Lichtaustrittsrichtung 12 hinter dem Primärreflektor 16 liegt. Das von der Facette 30 gebildete Lichtbündel wird in diesem Fall also in dem außerhalb der Öffnung 20 liegenden Brennpunkt 44 gebündelt und weist dort eine „Taille“ auf.
Aus einem Vergleich der 5a und 5b ist ersichtlich, dass die Bereiche µ₁, µ₂ auf den Ellipsen 50 und damit die Facetten 30 selbst, mit denen die Lichtbündel mit dem Öffnungswinkel γ gebildet werden, unterschiedlich groß sind. Geht man davon aus, dass der Lichtstrom des von der Lichtquelle 24, die im Ursprung 40 angeordnet ist, ausgesandten Lichts im gesamten Raumwinkel annähernd homogen ist, trifft eine größere Lichtmenge auf den Abschnitt µ₂ als auf den Abschnitt µ₁, da µ₂ > µ₁. Es gelangt also eine größere Lichtmenge auf die Facette 30 der 5b als auf die Facette 30 der 5a. Das heißt, dass mit der Facette 30 der 5b ein Lichtbündel mit einer höheren Lichtstärke gebildet wird als mit der Facette 30 aus der 5a. Durch die Ausrichtung und Änderung der Exzentrizität der Facetten 30 und einer Änderung der Lage des zweiten Brennpunktes 44 lässt sich also die Lichtmenge steuern, die in einen vorgegebenen Winkelbereich der resultierenden Sekundärlichtverteilung fällt. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Lichtbündel erzeugt werden, das dazu geeignet ist, den zentralen Bereich der Lichtverteilung mit einer horizontalen Breite H von 0° bis 5° bzw. -5° bis 0° mit höherer Lichtstärke auszuleuchten (vgl. 7).
6a zeigt drei Ellipsen 50', 50'' und 50'''. Die zweiten Brennpunkte 44', 44'' und 44''' der Ellipsen 50', 50'', 50''' sind verteilt im Bereich der Öffnung 20 des Primärreflektors 16 angeordnet. Die Geraden 52', 52'' und 52''' stellen eine Verbindungslinie vom ersten Brennpunkt 42 zu den zweiten Brennpunkten 44', 44'' und 44''' dar. Die Winkelbereiche µ', µ'' und µ''' begrenzen definierte Abschnitte auf den Ellipsen 50', 50'', 50'''. Die Ellipsen 50', 50'', 50''' sind jeweils derart ausgebildet und angeordnet, dass ihr erster Brennpunkt 42 in dem Ursprung 40 der Lichtstrahlen der Sekundärlichtquelle 24 (bzw. sofern vorhanden des optischen Elements 32) angeordnet ist. Die zweiten Brennpunkte 44 der Ellipsen 50', 50'', 50''' sind jeweils an den eingezeichneten Stellen angeordnet. Insbesondere umfassen die Facetten 30 jeweils die Form mehrerer Ellipsoidabschnitte 50', 50'', 50'''. Jeder der Ellipsoidabschnitte 50', 50'', 50''' weist einen ersten Brennpunkt 42 und einen zweiten Brennpunkt 44 auf. Die ersten Brennpunkte 42 aller Ellipsoidabschnitte 50', 50'', 50''' einer Facette 30 sind im Bereich oder nahe der Sekundärlichtquelle 24 angeordnet. Die zweiten Brennpunkte 44 der Ellipsoidabschnitte 50', 50'', 50''' der Facette 30 sind nahe einer der Öffnungen 20 in dem Primärreflektor 16, die der entsprechenden Facette 30 zugeordnet ist, oder auf imaginären Verbindungslinien zwischen den Ellipsenabschnitten 50', 50'', 50''' und der Öffnung 20 in dem Primärreflektor 16 jenseits der Reflexionsfläche 18 des Primärreflektors 16 angeordnet. Das führt dazu, dass eine Facette 30 verschiedene reflektierende Abschnitte (auf den Ellipsen 50', 50'', 50''') aufweist, die jeweils ein Teil-Lichtbündel erzeugen.
Der Winkelbereich µ' beschränkt also einen Facettenabschnitt, so dass das Licht aus diesem Winkelbereich µ' ein Teil-Lichtbündel mit dem Öffnungswinkel γ' bildet. Der zu diesem Bereich µ' zugehörige zweite Brennpunkt 44' liegt vor der Öffnung 20. Der Bereich µ' ist, wie im vorhergehenden anhand der 5a und 5b beschrieben, durch das Verschieben des zweiten Brennpunktes 44' vor die Öffnung 20, verbreitert. Das wiederrum führt dazu, dass von dem Bereich µ' eine größere Lichtmenge in einen vorgegeben Winkelbereich reflektiert wird. Beispielsweise wird von dem Bereich µ' Licht mit einer besonders hohen _ Lichtstärke in einen zentralen Bereich der Lichtverteilung mit einer horizontalen Breite H von 0° bis 5° bzw. -5° bis 0° reflektiert (vgl. 7).
Der Winkelbereich µ'' beschränkt einen anderen Facettenabschnitt, so dass das Licht aus diesem Winkelbereich µ'' ein Teil-Lichtbündel mit dem Öffnungswinkel γ'' bildet. Dieses Teil-Lichtbündel schließt an das Teil-Lichtbündel γ' an und umfasst beispielsweise einen Winkelbereich von 5° bis 10°. Der Bereich µ'' wird von Lichtstrahlen 48'' des Teil-Lichtbündels mit dem Öffnungswinkel γ'' begrenzt. Der Brennpunkt 44'' des Bereichs µ'' liegt näher an der Öffnung 20 als der Brennpunkt 44'. Dies führt dazu, dass der Bereich µ'' verhältnismäßig kleiner ist als der Bereich µ', was bedeutet, dass eine geringere Lichtmenge auf den durch den Bereich µ'' begrenzten Facettenabschnitt als auf den durch den Bereich µ' begrenzten Facettenabschnitt gelangt und somit auch weniger Licht von dem Bereich µ'' in den Winkelbereich von 5° bis 10° reflektiert wird. Im Übrigen liegt der Brennpunkt 44'' auf dem Lichtstrahl 48', der das von dem Bereich µ' reflektiere Teil-Lichtbündel begrenzt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass zwischen dem von dem Flächenbereich µ' reflektierten Lichtbündel und dem von dem Bereich µ'' reflektierten Lichtbündel keine Lücke, also kein Bereich ohne reflektiertes Licht und keine Überschneidung, also kein Bereich mit sowohl von dem Bereich µ' als auch von dem Bereich µ'' reflektiertem Licht, entsteht.
Der Winkelbereich µ''' beschränkt einen anderen Facettenabschnitt, so dass das Licht aus diesem Winkelbereich µ''' ein Teil-Lichtbündel mit dem Öffnungswinkel γ''' bildet. Dieses Teil-Lichtbündel schließt an das Teil-Lichtbündel γ'' an und umfasst beispielsweise einen Winkelbereich von 10° bis 20°. Der Bereich µ''' wird von Lichtstrahlen 48''' des Teil-Lichtbündels mit dem Öffnungswinkel γ''' begrenzt.
Der zweite Brennpunkt 44''' des Bereichs µ''' liegt noch näher an der Öffnung 20 als die Brennpunkte 44' und 44''. Dies führt dazu, dass der Bereich µ''' verhältnismäßig kleiner ist als die Bereich µ' und µ'', was bedeutet, dass eine noch geringere Lichtmenge auf den Bereich µ''' als in die Bereiche µ' und µ'' gelangt und somit auch weniger Licht von dem Bereich µ''' in den Winkelbereich von 10° bis 20° reflektiert wird. Der zweite Brennpunkt 44''' liegt auf dem Lichtstrahl 48'', der das von dem Bereich µ'' reflektiere Teil-Lichtbündel begrenzt, was wiederum Lücken und Überschneidungen vermeidet.
Die 6b zeigt die Ausführungsform aus 6a ohne Ellipsen 50', 50'' und 50'''. Die nebeneinanderangeordneten Bereiche µ', µ'' und µ''' sind Teil einer Facette 30 und dienen zur Erzeugung von Teil-Lichtbündeln mit unterschiedlichen Lichtstärken. Die gewünschte Lichtstärkeverteilung wird dadurch erzeugt, dass die Bereiche µ', µ' und µ'" so ausgebildet sind, dass sie jeweils eine bestimmte Lichtmenge in einen vorgegebenen Winkelbereich reflektieren. Vorzugsweise werden links neben dem Bereich µ' weitere Bereiche analog zu den Bereichen µ'' und µ''' gemäß dem oben beschrieben Verfahren angeordnet, um eine Facette 30 zu bilden. Mit einer derartigen Facette 30 kann ein Lichtbündel umfassend mehrere Teil-Lichtbündel erzeugt werden, die jeweils von einem Facetten-Abschnitt generiert werden, das nach Überlagerung mit anderen ähnlichen Lichtbündeln von anderen Facetten 30 des Sekundärreflektors 26 eine resultierende Sekundärlichtverteilung mit einer Lichtstärkeverteilung gemäß 7 erzeugt.
In 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 1 dargestellt, die als ein Frontscheinwerfer eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Im Inneren des Gehäuses 2 sind zwei erfindungsgemäße Lichtmodule 10a, 10b nebeneinander angeordnet. Selbstverständlich können die Lichtmodule 10a, 10b auch übereinander oder in Lichtaustrittsrichtung 3 des Scheinwerfers 1 versetzt zueinander angeordnet sein. Die Primär- und Sekundärlichtquellen der Lichtmodule 10a, 10b sind in 9 nicht dargestellt. Die beiden Primärreflektoren 16a, 16b der Lichtmodule 10a, 10b sind durch die Abdeckscheibe 5 hindurch von außerhalb des Scheinwerfers 1 sichtbar. Es ist auch denkbar, dass die Reflektoren 16a, 16b nicht als separate Teile, sondern als ein gemeinsames Teil mit zwei Reflektorkammern ausgebildet sind, welche die beiden Reflektoren 16a, 16b bilden. Das von den Primärreflektoren 16a, 16b reflektierte Licht kann zur Erzeugung einer Scheinwerferfunktion dienen. Das von den dahinter zumindest teilweise versteckt angeordneten Sekundärreflektoren 26a, 26b bzw. an deren Facetten (hier nicht dargestellt) reflektierte und durch die Öffnungen (hier nicht dargestellt) in den Primärreflektoren 16a, 16b hindurchtretende Licht kann zur Erzeugung einer Leuchtenfunktion dienen.
Insbesondere ist an folgende Konstellation gedacht: Das Licht des Primärreflektors 16a erzeugt eine Fernlichtverteilung, das Licht des Primärreflektors 16b erzeugt eine Abblendlichtverteilung oder umgekehrt. Das Licht des Sekundärreflektors 26a erzeugt eine Tagfahrlichtverteilung, das Licht des Sekundärreflektors 26b erzeugt eine Blinklichtverteilung oder umgekehrt. Falls bspw. das Blinklicht auf andere Weise erzeugt wird, kann das Licht beider Reflektoren 26a, 26b zusammen die Tagfahrlichtverteilung erzeugen. Ebenso kann, falls das Tagfahrlicht auf andere Weise erzeugt wird, das Licht beider Reflektoren 26a, 26b zusammen die Blinklichtverteilung erzeugen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10139812 A1 [0003]
DE 10143415 A1 [0004]

Claims

Beleuchtungseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Primärlichtquelle (14) zum Emittieren von Licht und einen der Primärlichtquelle (14) zugeordneten Primärreflektor (16) mit einer Reflexionsfläche (18) zum Reflektieren von von der Primärlichtquelle (14) emittiertem Licht zur Erzeugung einer Primärlichtverteilung, und ferner umfassend eine Sekundärlichtquelle (24) zum Emittieren von Licht und einen der Sekundärlichtquelle (24) zugeordneten Sekundärreflektor (26) mit einer Reflexionsfläche (28) zum Reflektieren von von der Sekundärlichtquelle (24) emittiertem Licht zur Erzeugung einer Sekundärlichtverteilung, wobei der Sekundärreflektor (26) entgegen einer Lichtaustrittsrichtung (12) der Beleuchtungseinrichtung (1) betrachtet hinter dem Primärreflektor (16) angeordnet ist, und der Primärreflektor (16) Öffnungen (20) aufweist, durch die zumindest ein Teil des an der Reflexionsfläche (28) des Sekundärreflektors (26) reflektierten Lichts hindurchtritt, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Reflexionsfläche (28) des Sekundärreflektors (26) Facetten (30) ausgebildet sind, wobei die Facetten (30) jeweils die Form mindestens eines Ellipsoidabschnitts und einen ersten Brennpunkt im Bereich oder nahe der Sekundärlichtquelle (24) und mindestens einen zweiten Brennpunkt im Bereich oder nahe einer der Öffnungen (20) in dem Primärreflektor (16) aufweisen.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ellipsoidabschnitte derart ausgestaltet sind, dass das von jeder einzelnen Facette (30) reflektierte Licht der Sekundärlichtquelle (24) ein Lichtbündel mit einer mittleren Richtung in Lichtaustrittsrichtung (12) der Beleuchtungseinrichtung (1) und einer horizontalen Breite (H) und einer vertikalen Höhe (V) entsprechend der Breite und der Höhe der Sekundärlichtverteilung bildet.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die gesamte Sekundärlichtverteilung aus einer Überlagerung der einzelnen von den Facetten (30) gebildeten Lichtbündeln ergibt.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Brennpunkte der Ellipsoidabschnitte der Facetten (30) in einem gemeinsamen ersten Brennpunkt (42) zusammenfallen.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Licht emittierender Bereich der Sekundärlichtquelle (24) in dem gemeinsamen ersten Brennpunkt (42) der Ellipsoidabschnitte der Facetten (30) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärlichtquelle (24) ein optisch wirksames Element (32), insbesondere in der Form einer Linse, zum Bündeln des von der Sekundärlichtquelle (24) ausgesandten Lichts in einem Lichtbündel mit einem Öffnungswinkel von weniger als 90°, vorzugsweise von 30° bis 50°, insbesondere von etwa 40°, zugeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Facette (30) des Sekundärreflektors (26) eine separate Öffnung (20) in dem Primärreflektor (16) zugeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mitte der Facetten (30) jeweils auf einer Geraden liegt, die parallel zu einer Lichtaustrittsrichtung (12) der Beleuchtungseinrichtung (1) und durch eine Mitte der der jeweiligen Facette (30) zugeordneten Öffnung (20) verläuft.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (20) des Primärreflektors (16) kegelstumpfförmig ausgebildet sind, so dass die Öffnungen (20) ihre kleinste lichte Weite auf der Seite der Reflexionsfläche (18) des Primärreflektors (16) aufweisen und ihre lichte Weite zur Rückseite des Primärreflektors (16) hin ansteigt.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der mindestens einen Sekundärlichtquelle (24) mindestens eine weitere Sekundärlichtquelle angeordnet ist, wobei der mindestens einen weiteren Sekundärlichtquelle jeweils ein weiterer Sekundärreflektor zugeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärreflektor (26) und der mindestens eine weitere Sekundärreflektor unmittelbar aneinandergrenzen und/oder einstückig ineinander übergehen.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärlichtverteilung und die Sekundärlichtverteilung Lichtverteilungen von unterschiedlichen Lichtfunktionen sind.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärlichtverteilung zur Erzeugung einer Fernlichtfunktion dient und die mindestens eine Sekundärlichtverteilung zur Erzeugung einer Tagfahrlicht- und/oder Blinklichtfunktion dient.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch Überlagerung der von den einzelnen Facetten (30) gebildeten Lichtbündel eine Sekundärlichtverteilung mit einer gemäß den gesetzlichen Bestimmungen an die Sekundärlichtverteilung vorgegebenen Lichtstärkeverteilung ergibt.
Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten (30) jeweils die Form mehrerer Ellipsoidabschnitte (50', 50'', 50''') umfassen, wobei jeder der Ellipsoidabschnitte (50', 50'', 50''') einen ersten Brennpunkt (42) und einen zweiten Brennpunkt (44) aufweist und wobei die ersten Brennpunkte (42) aller Ellipsoidabschnitte (50', 50'', 50''') einer Facette (30) im Bereich oder nahe der Sekundärlichtquelle (24) und die zweiten Brennpunkte (44) der Ellipsoidabschnitte (50', 50'', 50''') der Facette (30) nahe einer der Öffnungen (20) in dem Primärreflektor (16), die der entsprechenden Facette (30) zugeordnet ist, oder auf imaginären Verbindungslinien zwischen den Ellipsenabschnitten (50', 50'', 50''') und der Öffnung (20) in dem Primärreflektor (16) jenseits der Reflexionsfläche (18) des Primärreflektors (16) angeordnet sind.