DE102017117560A1

DE102017117560A1 - Lichtmodul und Verfahren zum Betreiben des Lichtmoduls

Info

Publication number: DE102017117560A1
Application number: DE102017117560.1A
Authority: DE
Inventors: Hubert Zwick; Doris Boebel
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2019-02-07

Abstract

Es wird ein Lichtmodul (105) für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (101) vorgeschlagen, wobei eine erste Lichtquelle (14) in einem Fokalbereich (8) eines ersten Reflektors (2) angeordnet ist, wobei der erste Reflektor (2) eine erste Reflexionsfläche (4) umfasst, welche abschnittsweise einem ersten Rotationsparaboloid (6) folgt, und wobei die erste Lichtquelle (14) zur Lichtabstrahlung auf den ersten Reflektor (2) gerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 2 770 247 A1 ist eine Kraftfahrzeugleuchte mit einem homogenen hell leuchtenden Erscheinungsbild bekannt. Hierzu weist die Leuchte einen flächigen Strahler auf.
Des Weiteren sind Lichtmodule zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung mittels eines Paraboloidreflektors allgemein bekannt. Hierzu wird eine Lichtquelle in einem Brennpunkt eines ersten Reflektors angeordnet, wobei der Reflektor eine Reflexionsfläche umfasst, welche abschnittsweise einem Rotationsparaboloid folgt, und wobei die Lichtquelle zur Lichtabstrahlung auf den Reflektor gerichtet ist. Hierdurch kommt es zur Abstrahlung eines kollimierten Strahlenbündels, dessen einzelne Lichtstrahlen zur Rotationsachse des Drehparaboloids parallel verlaufen. Beispielhaft wird auf die DE 195 19 655 B4 verwiesen.
Ausgehend von einem Fernlichtreflektor ist es die Aufgabe der Erfindung, die Funktionalität des Fernlichtreflektors zu erweitern.
Es wird vorgeschlagen, dass ein zweiter Reflektor, welcher zumindest abschnittsweise zwischen dem Brennpunkt und dem ersten Reflektor angeordnet ist, zur Reflexion eines von einer zweiten Lichtquelle erzeugten Lichts auf den ersten Reflektor gerichtet ist, und dass die zweite Lichtquelle und der zweite Reflektor derart zu dem ersten Reflektor angeordnet sind, sodass eine gedachte rückwärtige Verlängerung eines Lichtstrahls, welcher von dem zweiten Reflektor in Richtung des ersten Reflektors reflektiert wird, durch den Brennpunkt verläuft.
Der zweite Reflektor ermöglicht es, dass das von der zweiten Lichtquelle erzeugte Licht aus dem Brennpunkt zu kommen scheint. Trifft dieses so reflektierte Licht nun auf den ersten Reflektor, wird dieses vom ersten Reflektor parallel zu seiner Rotationsachse abgestrahlt. Vorteilhaft kann somit eine zweite Lichtfunktion realisiert werden, welche vorteilhaft insbesondere in der Richtung 0°/0°, d. h. in Fahrtrichtung, ein Maximum aufweisen kann, ohne dass die erste Lichtquelle hierzu betrieben werden müsste. Somit kann eine zusätzliche Lichtverteilung von dem ersten Reflektor abgestrahlt werden.
Insbesondere kann durch das vorgeschlagene Lichtmodul erreicht werden, dass sich ein Maximum einer abgestrahlten Lichtverteilung in 0°/0°-Richtung befindet, wodurch gesetzgeberische Vorschriften eingehalten werden.
Mithin ergibt sich der weitergehende Vorteil, mehrere Lichtfunktionen aus dem gemeinsamen ersten Reflektor heraus zu betreiben. Vorteilhaft kann auf gezielt streuende Elemente verzichtet werden, wobei gleichzeitig eine für den Betrachter gleichmäßig erscheinende Abstrahlung von Licht realisiert wird.
Es muss zwar durch den zweiten Reflektor mit Verlusten in Bezug auf das von der ersten Lichtquelle abgestrahlten Lichts gerechnet werden. Jedoch können diese Verluste gering gehalten werden. In Zahlen ausgedrückt bewegt sich dieser Verlust in Bezug zu einer Ausführung ohne zweite/dritte Lichtquelle im geringen einstelligen Prozentbereich.
Konstruktive Vorteile ergeben sich, da bestehende Reflektorsysteme nur geringfügig oder gar nicht angepasst werden müssen. Außerdem kann Bauraum freiwerden, da das vorgeschlagene Lichtmodul eine oder mehrere weitere Lichtfunktionen von zuvor separat ausgeführten Lichtmodulen übernehmen kann.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein den Brennpunkt aussparender Flächenstrahler zur Lichtabstrahlung auf den ersten Reflektor gerichtet ist. Der Flächenstrahler ist in der Aussparung unterbrochen. Diese Unterbrechung wird für die zweite Lichtverteilung durch die zweite Lichtquelle und den Reflektor kompensiert.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Reflektor eine Unterbrechung aufweist, durch welche von einer dritten Lichtquelle erzeugtes Licht auf den als diffusen Reflektor ausgebildeten Flächenstrahler abstrahlbar ist. Damit ergibt sich vorteilhaft eine günstige und effektive Ausführung des Lichtmoduls. Insbesondere kann eine große Fläche Licht abstrahlen, ohne dass hierzu die Fläche selbst Lichtquellen umfasst.
Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Reflektor eine sich an die Unterbrechung anschließende zweite Reflexionsfläche umfasst, welche abschnittsweise einem weiteren Rotationsparaboloid folgt. Der Rotationsparaboloid der zweiten Reflexionsfläche und der Rotationsparaboloid der ersten Reflexionsfläche weisen einen gleichen Brennpunkt, eine gleiche Rotationsachse und unterschiedliche Brennweiten auf. Vorteilhaft hat die Unterbrechung damit keinen oder nur geringen Einfluss auf die abgestrahlte Lichtverteilung. Des Weiteren ergeben sich Freiheitsgrade bei der Einkopplung des von der dritten Lichtquelle stammenden Lichts in den Reflektorraum.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Lichtquelle in einem weiteren Brennpunkt eines dritten Reflektors angeordnet ist, wobei die zweite Lichtquelle zur Lichtabstrahlung auf den dritten Reflektor gerichtet ist, und wobei der dritte Reflektor zur Reflexion des von der zweiten Lichtquelle abgestrahlten Lichts auf den zweiten Reflektor gerichtet ist. Durch den dritten Reflektor ergeben sich sowohl Freiheitsgrade bei der Anordnung der zweiten Lichtquelle als auch bei der Ausgestaltung der Reflexionsfläche des zweiten Reflektors. Wenn der dritte Reflektor und die zweite Lichtquelle festgelegt sind, so liegt auch die Reflexionsfläche des zweiten Reflektors bis auf die Skalierung fest. Anders gesagt: Sind der zweite Reflektor und die zweite Lichtquelle festgelegt, so liegt auch die Reflexionsfläche des dritten Reflektors fest.
Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite Reflektor eine dem Brennpunkt des ersten Reflektors abgewandte Reflexionsfläche umfasst, welche abschnittsweise einem Rotationsparaboloid folgt. Der Rotationsparaboloid der dem Brennpunkt abgewandten Reflexionsfläche und der Rotationsparaboloid der ersten Reflexionsfläche weisen einen gleichen Brennpunkt, eine gleiche Rotationsachse und unterschiedliche Brennweiten auf. Zur Rotationsachse des ersten Reflektors parallele Lichtstrahlen können so von dem zweiten Reflektor auf den ersten Reflektor gerichtet werden, als kämen sie aus dem Brennpunkt des ersten Reflektors.
Eine vorteilhafte alternative Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite Reflektor eine dem Brennpunkt abgewandte Reflexionsfläche umfasst, welche abschnittsweise einem Rotationshyperboloid folgt, wobei der dritte Reflektor eine dem zweiten Reflektor zugewandte Reflexionsfläche umfasst, welche abschnittsweise einem Rotationsellipsoid folgt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite Reflektor eine dem Brennpunkt zugewandte Reflexionsfläche umfasst, welche abschnittsweise einem Rotationsparaboloid folgt, wobei der Rotationsparaboloid der dem Brennpunkt zugewandten Reflexionsfläche und der Rotationsparaboloid der ersten Reflexionsfläche einen gleichen Brennpunkt, eine gleiche Rotationsachse und unterschiedliche Brennweiten aufweisen. Vorteilhaft kann so das von der ersten Lichtquelle stammende Licht in die Hauptabstrahlrichtung parallel zur Rotationsachse umgelenkt werden. Vorteilhaft erhöht sich die Lichteffizienz des Lichtmoduls.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die erste und die zweite Lichtquelle auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. Hierdurch können die Herstellungskosten des Lichtmoduls reduziert werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite Reflektor ausgehend von dem Brennpunkt des ersten Reflektors in einem einer Abstrahlöffnung des ersten Reflektors abgewandten Halbraum angeordnet ist. Der zweite Reflektor ist somit vorteilhaft an einer Stelle angeordnet, die einen geringen Einfluss auf die Qualität der abgestrahlten Lichtverteilung, welche mittels der ersten Lichtquelle realisiert wird, hat.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Reflektor eine der Abstrahlöffnung abgewandte Ausnehmung aufweist, um das von der zweiten Lichtquelle erzeugte Licht auf den zweiten Reflektor zu strahlen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine gedachte Linie durch die erste und zweite Lichtquelle und eine Lichthauptabstrahlrichtung der zweiten Lichtquelle eine gedachte Ebene aufspannen, und wobei eine Rotationsachse des ersten Rotationsparaboloids nicht in der gedachten Ebene liegt. Hierdurch wird Bauraum geschaffen, der anderweitig genutzt werden kann. So lässt sich beispielsweise eine dritte Lichtfunktion integrieren.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betreiben des Lichtmoduls vorgeschlagen. Die erste Lichtquelle wird zur Erzeugung einer ersten Lichtfunktion betrieben. Der Flächenstrahler und die zweite Lichtquelle werden zur Erzeugung einer zweiten Lichtfunktion betrieben.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Lichtfunktion ein Fernlicht oder ein Abblendlicht.
Einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist die zweite Lichtfunktion ein Blinklicht oder ein Tagfahrlicht.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Für funktionsäquivalente Größen und Merkmalen werden in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung zeigen:

1 in einem schematischen Schnitt ein Lichtmodul;
2 eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge;
3, 4, 5 jeweils in einem schematischen Schnitt eine Ausführungsform des Lichtmoduls;
6 eine schematische perspektivische Ansicht des Lichtmoduls aus 5;
7 eine schematische Sicht auf das Lichtmodul entgegen einer x-Richtung;
8 eine schematische Sicht auf den Reflektor aus 5 in der x-Richtung;
9 die Leuchtdichteverteilung beim Betrieb des Lichtmoduls gemäß einer ersten Lichtfunktion;
10 die Leuchtdichteverteilung beim Betrieb des Lichtmoduls gemäß einer zweiten Lichtfunktion;
11 und 12 in Ergänzung zu 10 Schnitte durch die Leuchtdichteverteilung;
13 in einer Ausführungsform eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Lichtmoduls;
14 eine schematische Ansicht des Lichtmoduls entgegen der z-Richtung; und
15 und 16 jeweils ein schematisches Ablaufdiagramm.

1 zeigt in einem schematischen Schnitt ein Lichtmodul 105. Das Lichtmodul 105 umfasst einen ersten Reflektor 2, dessen Reflexionsfläche 4 abschnittsweise einem Rotationsparaboloid 6 folgt. Der Rotationsparaboloid 6 ist durch einen Brennpunkt in einem Fokalbereich 8, eine Brennweite 10 sowie eine Rotationsachse 12 bestimmt und ergibt sich durch eine Rotation des gezeigten Schnitts um die Rotationsachse 12. In dem Brennpunkt des ersten Reflektors 2 ist eine erste Lichtquelle 14 angeordnet, welche Licht in Richtung des ersten Reflektors 2 abstrahlt. Ein in dem Fokalbereich 8 unterbrochener Flächenstrahler 16 strahlt Licht in Richtung des ersten Reflektors 2 ab.
In einer Ausführungsform ist der Flächenstrahler 16 als ein metallischer, mattierter Reflektor ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform ist der Flächenstrahler 16 als weiße Fläche ausgebildet. In beiden Ausführungsformen ist das Streuverhalten durch die Ausbildung der dem ersten Reflektor 2 zugewandten Oberfläche bestimmt. Weiter besteht die Möglichkeit diese Fläche mit sehr kleinen Kissenoptiken (z. B. Ausdehnung <1 mm) zu versehen. Die Größe der Einzelkissen ist derart gewählt, sodass die punktförmigen Reflexe der Einzelkissen bereits nach einem kurzen Abstand (z. B. 1 m Fußgänger wartet an der Ampel) nicht mehr erkennbar sind. Die Größe und der Radius der Einzelkissen ist in Abhängigkeit von der Brennweite des Paraboloids des ersten Reflektors 2, dem Abstand des Betrachters und dem Auflösungsvermögen des Auges bestimmt, sodass diese von einem Betrachter nicht mehr als einzelne Punkte erkannt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Flächenstrahler 16 mit einer Phosphorbeschichtung versehen oder besteht aus einem Leuchtstoff, wobei die Phosphorbeschichtung bzw. der Leuchtstoff über geeignete Halbleiterlichtquelle oder einen Diodenlaser angeregt werden. In einer bevorzugten Weiterbildung wird eine Ultraviolett-Lichtquelle verwendet, welche je nach Signalfunktion einen Leuchtstoff oder ein Gemisch von mehreren Leuchtstoffen zum Leuchten im Bereich des Flächenstrahlers 16 anregt. Für ein Tagfahrlicht oder ein Positionslicht ist insbesondere ein Gemisch von Leuchtstoffen geeignet. Das Anregen mit ultraviolettem Licht hat den Vorteil, dass die Fläche des Flächenstrahlers 16 bei ausgeschalteter Anregungslichtquelle weiß erscheint. Allerdings sind die zur Bündelung des Lichts vorgeschlagenen Lichtleiter in Verbindung mit UV-Licht auf die Materialauswahl zu achten.
Eine weitere Ausführungsform des Flächenstrahlers 16 umfasst eine OLED-Folie, wobei hierbei ohne die beschriebene Beleuchtungsoptik eine leuchtende Fläche realisiert wird.
Zwischen dem Fokalbereich 8 und dem ersten Reflektor 2 ist ein zweiter Reflektor 18 angeordnet. Licht, welches von einer zweiten Lichtquelle 20 erzeugt wird, trifft auf den als ebenen Spiegel ausgebildeten zweiten Reflektor 18 und wird derart von dem zweiten Reflektor 18 in Richtung des ersten Reflektors 2 reflektiert, sodass es scheint, als käme das von der zweiten Lichtquelle 20 erzeugte Licht von dem Brennpunkt des ersten Reflektors 2, in welchem die erste Lichtquelle 14 angeordnet ist. Die Lichtquelle 14 ist im Brennpunkt des ersten Reflektors 2 angeordnet und von der ersten Lichtquelle 14 ausgehendes Licht wird von dem ersten Reflektor 2 in Form von parallel zur Rotationsachse 12 verlaufenden Strahlen abgestrahlt.
Ein Lichtstrahl 22, welcher von der zweiten Lichtquelle 20 erzeugt wird, trifft auf den zweiten Reflektor 18. Der Lichtstrahl 22 wird in Form eines Lichtstrahls 24 reflektiert. Eine gedachte rückwärtige Verlängerung 26 des Lichtstrahls 24 verläuft durch den Brennpunkt des ersten Reflektors 2.
Der Flächenstrahler 16 und der erste Reflektor 2 begrenzen einen Reflektorraum 28, welcher in x-Richtung eine Abstrahlöffnung 30 aufweist. Selbstverständlich kann das Lichtmodul 105 noch weitere, nicht gezeigte Komponenten umfassen. Beispielsweise kann in x-Richtung ein Vorsatzoptikelement angeordnet sein.
Die erste Lichtquelle 14 wird zur Erzeugung einer ersten Lichtfunktion betrieben. Die erste Lichtfunktion umfasst ein Fernlicht oder ein Abblendlicht. Die zweite Lichtquelle 20 und der Flächenstrahler 16 werden gemeinsam zur Erzeugung einer zweiten Lichtfunktion betrieben. Die zweite Lichtfunktion umfasst ein Blinklicht oder ein Tagfahrlicht.
In 2 ist eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 101 bezeichnet. Die Beleuchtungseinrichtung 101 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgebildet. Selbstverständlich kann die Beleuchtungseinrichtung 101 auch als eine Leuchte oder Ähnliches, die am Heck oder seitlich am Kraftfahrzeug angeordnet ist, ausgebildet sein. Die Beleuchtungseinrichtung 101 umfasst ein Gehäuse 102, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. In einer Lichtaustrittsrichtung 103 weist das Scheinwerfergehäuse 102 eine Lichtaustrittsöffnung auf, die durch eine transparente Abdeckscheibe 104 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 104 ist aus farblosem Kunststoff oder Glas gefertigt. Die Scheibe 104 kann ohne optisch wirksame Profile (zum Beispiel Prismen) als sogenannte klare Scheibe ausgebildet sein. Alternativ kann die Scheibe 104 zumindest bereichsweise mit optisch wirksamen Profilen, die insbesondere eine Streuung des hindurchtretenden Lichts bewirken, versehen sein.
Im Inneren des Scheinwerfergehäuses 102 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Lichtmodule 105, 106 angeordnet. Die Lichtmodule 105, 106 sind fest oder relativ zu dem Gehäuse 102 bewegbar angeordnet. Durch eine Relativbewegung der Lichtmodule 105, 106 zum Gehäuse 102 in horizontaler Richtung kann beispielsweise eine dynamische Kurvenlichtfunktion realisiert werden. Bei einer Bewegung der Lichtmodule 105, 106 um eine horizontale Achse, also in vertikaler Richtung, kann eine Leuchtweitenregelung realisiert werden. Selbstverständlich können in dem Scheinwerfergehäuse 102 auch mehr oder weniger als die dargestellten zwei Lichtmodule 105, 106 vorgesehen sein. Mit dem vorgeschlagenen Lichtmodul 105 ist es insbesondere möglich, durch die Integration mehrerer Lichtfunktionen die Anzahl der in einem Scheinwerfergehäuse 102 integrierten Lichtmodule zu reduzieren. Damit wird insbesondere der Bauraum des Scheinwerfers reduziert.
An der Außenseite des Scheinwerfergehäuses 102 ist ein Steuergerät 107 in einem Steuergerätegehäuse 108 angeordnet. Selbstverständlich kann das Steuergerät 107 auch an einer beliebig anderen Stelle der Beleuchtungseinrichtung 101 angeordnet sein. Insbesondere kann für jedes der Lichtmodule 105, 106 ein eigenes Steuergerät vorgesehen sein, wobei die Steuergeräte integraler Bestandteil der Lichtmodule 105, 106 sein können. Selbstverständlich kann das Steuergerät 107 auch entfernt von der Beleuchtungseinrichtung 101 angeordnet sein. Das Steuergerät 107 dient zur Steuerung und/oder Regelung der Lichtmodule 105, 106 bzw. von Teilkomponenten der Lichtmodule 105, 106, wie beispielsweise von Lichtquellen der Lichtmodule 105, 106. Die Ansteuerung der Lichtmodule 105, 106 bzw. der Teilkomponenten durch das Steuergerät 107 erfolgt über Verbindungsleitungen 110, die in 1 durch eine gestrichelte Linie lediglich symbolisch dargestellt sind. Über die Leitungen 110 erfolgt eine Versorgung der Lichtmodule 105, 106 mit elektrischer Energie. Die Leitungen 110 sind durch eine Öffnung im Scheinwerfergehäuse 102 in das Steuergerätegehäuse 108 geführt und dort an die Schaltung des Steuergerätes 107 angeschlossen. Falls mehrere Steuergeräte als integraler Bestandteil der Lichtmodule 105, 106 vorgesehen sind, können die Leitungen 110 und kann die Öffnung in dem Scheinwerfergehäuse 102 entfallen.
3 zeigt in einem schematischen Schnitt eine Ausführungsform des Lichtmoduls 105. Der Flächenstrahler 16 ist als diffuser Reflektor ausgebildet und reflektiert auftreffendes Licht lambertsch, womit auch ein großer Teil des auftreffenden Lichts in Richtung des ersten Reflektors 2 reflektiert wird. Eine dritte Lichtquelle 34 erzeugt Licht, welches über einen Lichtleiter 36 zu einer Unterbrechung 32 des ersten Reflektors 2 geleitet und aus dem Lichtleiter 36 in den Reflektorraum 28, welcher sich zwischen dem ersten Reflektor 2 und dem Flächenstrahler 16 befindet, und auf die Fläche des Flächenstrahlers 16 abgestrahlt wird. Ausgehend von der dritten Lichtquelle 34 wächst ein Querschnitt des Lichtleiters 36 in Richtung der Unterbrechung 32 an, um eine Parallelisierung des Lichtes im Lichtleiter 36 zu erreichen.
An die Unterbrechung 32 schließt sich eine zweite Reflexionsfläche 38 des ersten Reflektors 2 an. Diese zweite Reflexionsfläche 38 folgt abschnittsweise einem weiteren Rotationsparaboloid 40, wobei der Rotationsparaboloid 6 und der Rotationsparaboloid 40 den gleichen Brennpunkt, die gleiche Rotationsachse 12 und unterschiedliche Brennweiten aufweisen. Durch die versetze Paraboloidfläche 38 wird der zugeordnete Lichtleiter 36 abgeschirmt und die Fläche deckt die Öffnung für den Lichtleiter 36 im ersten Reflektor 2 für die relevanten Bereiche ab. Andernfalls könnte der Lichtleiter 36 z. B. direkt leuchten was die gleichmäßige Leuchtdichte der Leuchte stören könnte.
Da der Flächenstrahler 16 im Fokalbereich 8 unterbrochen ist, wird ausgehend von der dritten Lichtquelle 34 in Richtung 0°/0° kein Licht von dem Lichtmodul 105 abgestrahlt. Um in Richtung 0°/0° Licht abzustrahlen, strahlt die zweite Lichtquelle 20 Licht auf den zweiten Reflektor 18. Die Unterbrechung des Flächenstrahlers 16 ist im Fokalbereich 8 klein gehalten, da hierdurch auch der Winkelbereich um die Richtung 0°/0°, in den keine Strahlung fällt, so klein wie möglich gehalten ist.
Eine Reflexionsfläche 21 des zweiten Reflektors 18 ist vorliegend eben ausgebildet. Die erste Lichtquelle 14 und die zweite Lichtquelle 20 sind im Wesentlichen gleich weit von dem Reflektor 18 bzw. von dessen Reflexionsfläche, welche von dem Fokalbereich 8 abgewandt angeordnet ist, entfernt. Eine Senkrechte 19 auf der Reflexionsfläche des zweiten Reflektors 18 verläuft durch die erste und die zweite Lichtquelle 14, 20.
Der zweite Reflektor 18 ist ausgehend von dem Fokalbereich 8 in einem der Abstrahlöffnung 30 abgewandten Halbraum 42 des Reflektorraums 28 angeordnet. Der Halbraum 42 ist durch eine Ebene, welche lotrecht zur Rotationsachse 12 ist und den Brennpunkt des ersten Reflektors 2 umfasst, begrenzt. Die Lichtquelle 20 ist außerhalb des Reflektorraums 28 angeordnet und strahlt ihr Licht in Richtung des zweiten Reflektors 18 über eine der Abstrahlöffnung 30 abgewandte Ausnehmung 44 des ersten Reflektors 2 in den Reflektorraum 28 ein. Die Ausnehmung 44 ermöglicht somit die Einstrahlung von Licht, welches von der zweiten Lichtquelle 20 ausgeht.
Der zweite Reflektor 18 weist eine dem Brennpunkt des ersten Reflektors 2 zugewandte Fläche 46 auf, welche Lichtabsorbierend ausgebildet ist, um eine kontrollierte Abstrahlung des von der ersten Lichtquelle 14 erzeugten Lichts zu ermöglichen.
Alternativ kann die Fläche 46 auch als fresnelisierter Reflektor ausgebildet sein, um den Anteil des in den gesetzlich vorgegebenen Winkelbereich abgestrahlten Lichts bzw. den abgegebenen Gesamtlichtstrom zu erhöhen. Als fresnelisierter Reflektor weist die Fläche 46 eine Anzahl von Strukturen auf, welche beispielsweise die Wirkung eines Paraboloidreflektors haben. Diese Strukturen weisen die gleiche Achse und den gleichen Brennpunkt wie der erste Reflektor 2 auf, haben allerdings kleinere Brennweiten als der erste Reflektor 2.
Eine Blende 48 ist ausgehend von dem Fokalbereich 8 in Richtung der Abstrahlöffnung 30 angeordnet, um eine direkte Abstrahlung von Licht ausgehend von der ersten Lichtquelle 14 in Richtung der Abstrahlöffnung 30 zu verhindern. Eine gedachte Linie 50 durch das äußere Ende des Reflektors 2 und durch die Lichtquelle 14 begrenzt die Blende 48 in z-Richtung.
4 zeigt in einem schematischen Schnitt eine Ausführungsform des Lichtmoduls 105. Aus Übersichtsgründen ist der Flächenstrahler 16 nicht gezeigt. Die dem Fokalbereich 8 zugewandte Fläche 46 folgt abschnittsweise einem weiteren Rotationsparaboloid 52, welcher Brennpunkt und Rotationsachse mit dem Rotationsparaboloid 6 gemein hat, jedoch eine kleinere Brennweite aufweist. Durch die unterschiedlichen Brennweiten wird ein Raum 54 zwischen dem ersten Reflektor 2 und dem zweiten Reflektor 18 freigegeben, in welchen über die Ausnehmung 44 Licht eingestrahlt wird. Die Reflexionsfläche 21, welche dem Fokalbereich 8 abgewandt ist, folgt im Wesentlichen dem Rotationsparaboloid 52. Werden in den Raum 54 Lichtstrahlen, die im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse 12 sind, eingestrahlt, so werden diese an der Fläche 21 derart reflektiert, als würden die reflektierten Lichtstrahlen aus dem Fokalbereich 14 stammen. Die an der Reflexionsfläche 21 reflektierten Strahlen treffen auf die Reflexionsfläche 4, welche wiederum Strahlen reflektiert, welche parallel zur Rotationsachse 12 verlaufen.
Die zweite Lichtquelle 20 befindet sich in einem Brennpunkt eines dritten Reflektors 60, wobei der Brennpunkt in einem weiteren Fokalbereich 58 angeordnet ist. Das von der zweiten Lichtquelle 20 erzeugte Licht trifft auf eine Reflexionsfläche 62 des dritten Reflektors 60 und wird als ein Lichtbündel 64 mit Lichtstrahlen parallel zur Rotationsachse 12 in Richtung der Fläche 21 des zweiten Reflektors 18 abgestrahlt. Die Reflexionsfläche 62 folgt abschnittsweise einem Rotationsparaboloid 63, dessen Brennpunkt im Fokalbereich 58 liegt, und dessen Rotationsachse mit der Rotationsachse 12 zusammenfällt. Eine Blende 66 ist ausgehend von dem Fokalbereich 58 in Richtung des zweiten Reflektors 18 angeordnet, um zu verhindern, dass Lichtstrahlen ausgehend von der zweiten Lichtquelle 20 ungewollterweise auf die Fläche 21 treffen.
5 zeigt in einem schematischen Schnitt eine Ausführungsform des Lichtmoduls 105. Aus Übersichtsgründen ist der Flächenstrahler 16 nicht gezeigt. Der zweite Reflektor 18 umfasst die dem Fokalbereich 8 abgewandte Reflexionsfläche 21, welche im Wesentlichen einem Rotationshyperboloid folgt. Der dritte Reflektor 60 umfasst die dem zweiten Reflektor 18 zugewandte Reflexionsfläche 62, welche im Wesentlichen einem Rotationsellipsoid folgt. Das Rotationsellipsoid weist einen Brennpunkt 68 auf, welcher sich im Reflektorraum 28 ausgehend von dem Fokalbereich 8 in Richtung der Abstrahlöffnung 30 befindet. Der Ellipsoid und der Hyperboloid haben den gemeinsamen Brennpunkt 68. Die Reflexionsfläche 21 reflektiert die von der Reflexionsfläche 62 kommenden Strahlen, als würden sie aus dem Fokalbereich 8 stammen. Die Fläche 46 ist reflektierend ausgebildet und folgt dem Rotationsparaboloiden 52, der Rotationsachse und Brennpunkt mit dem Rotationsparaboloid des ersten Reflektors gemein und eine unterschiedliche Brennweite hat. Der zweite Reflektor 18 umfasst zwischen der Rotationsachse 12 und der Reflexionsfläche 21 eine weitere Reflexionsfläche 70, welche lambertsch, also diffus reflektierend ausgebildet ist.
6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Lichtmoduls 105 aus 5. Die dritten Lichtquellen 34a und 34b koppeln das von ihnen erzeugte Licht in die jeweiligen Lichtleiter 36a und 36b ein. Die Lichtleiter 36a und 36b münden in die jeweilige zu 3 erläuterte Unterbrechung 32. Ausgehend von der Unterbrechung 32 schließt sich eine jeweilige vom Fokalbereich 8 weg verlaufende Ausnehmung 72a und 72b an. Die Lichtleiter 36a und 36b sind zu einer Lichtabstrahlung auf den Flächenstrahler 16 gerichtet.
7 zeigt eine schematische Sicht auf das Lichtmodul 105 entgegen der x-Richtung, d. h. man sieht durch die Abstrahlöffnung 30 in den Reflektorraum 28 hinein. Um die Ausnehmungen 72a und 72b zur Anordnung der Lichtleiter 36a und 36b bereitzustellen, ist die Reflexionsfläche 4 durch die in x-Richtung vorspringenden Reflexionsflächen 38a und 38b unterbrochen. Entgegen der z-Richtung ist die Fläche 38a durch eine Fläche 78a begrenzt, welche im Wesentlichen parallel zum Flächenstrahler 16 verläuft. Die Seitenflächen 80a und 82a liegen abschnittsweise in einer jeweiligen gedachten, punktiert dargestellten Ebene, welche durch den Brennpunkt des ersten Reflektors 2 verläuft. So treffen bevorzugt keine Strahlen, welche vom Brennpunkt des ersten Reflektors 2 ausgehen, in unerwünschter Weise auf die Flächen 80a, 82a.
Die Ausnehmungen 72a und 72b sind in z-Richtung parallel zum Flächenstrahler 16 begrenzt, sodass diese entgegen der x-Richtung vom Betrachter nicht oder nur schwer erkennbar sind. Die Reflexionsflächen 38a und 38b verdecken in der gezeigten Sicht entgegen der x-Richtung, also entgegen der Hauptabstrahlrichtung des ersten Reflektors 2, die den Lichtquellen 34a, 34b abgewandten Auskoppelflächen der Lichtleiter 36a, 36b.
8 zeigt eine schematische Sicht auf den zweiten Reflektor 18 aus 5 in der x-Richtung. Die Reflexionsfläche 21 ist wie folgt facettiert: In y-Richtung Reihen sich eine Anzahl von konkaven Reflexionsflächen 84 aneinander an, wobei benachbarte Reflexionsflächen 84 von einer jeweiligen Struktur 85 unterbrochen sind. Eine konkave Reflexionsfläche 84 folgt abschnittsweise einer Röhreninnenfläche, wobei die zugehörige Röhre eine kurvenförmige Mittenlängsachse 86 aufweist, welche vorliegend in einer xz-Ebene liegt. Die Reflexionsflächen 84 lenken auftreffendes Licht leicht horizontal, d. h. in eine yx-Ebene, ab. In ähnlicher Weise weisen die Strukturen 85 Reflexionsflächen 87 auf, welche ebenfalls aus Röhreninnenflächen bestehen, um das auftreffende Licht leicht vertikal, d. h. in eine xz-Ebene, abzulenken.
9 zeigt die Leuchtdichteverteilung bei einem Blick entgegen der x-Richtung in den ersten Reflektor 2 beim Betrieb des Lichtmoduls 105 gemäß der ersten Lichtfunktion. Hierzu ist die erste Lichtquelle 14 zu einer Lichterzeugung aktiviert und die Lichtquellen 20, 34a und 34b sind deaktiviert.
10 zeigt die Leuchtdichteverteilung beim Betrieb des Lichtmoduls 105 gemäß der zweiten Lichtfunktion. Hierzu ist die erste Lichtquelle 14 deaktiviert und die Lichtquellen 20, 34a und 34b sind zu einer Lichterzeugung aktiviert.
11 und 12 zeigen in Ergänzung zu 10 Schnitte durch die Leuchtdichteverteilung beim Betrieb des Lichtmoduls 105 gemäß der zweiten Lichtfunktion. Es ist gezeigt, dass um die 0°/0°-Richtung ein Maximum der Leuchtdichteverteilung erzeugt wird. Gestrichelt gekennzeichnet ist ein Bereich, der entstehen würde, würde man die zweite Lichtquelle 20 deaktivieren und nur die Lichtquellen 34a und 34b zu einer Lichterzeugung betreiben.
13 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Lichtmoduls 105. Die erste Lichtquelle 14 und die zweite Lichtquelle 20 sind auf einer gemeinsamen, starren Leiterplatte 88 angeordnet. Die Leiterplatte 88 ist im Brennpunkt des ersten Reflektors 2 um die y-Achse gedreht. Die Leuchtmittel 14 und 20 weisen damit jeweils eine mittlere Abstrahlungsrichtung auf, welche von der z-Richtung abweicht und von Abstrahlöffnung 30 wegweisend geneigt ist, um den ersten Reflektor 2 mit einem möglichst großen Lichtstrom zu versorgen. Des Weiteren kann durch die Schrägstellung der Leiterplatte 88 das Leuchtmittel 20 gegenüber den zuvor gezeigten Ausführungsformen abgesenkt werden und die Ausnehmung 44 kann kleiner ausgestaltet sein. Mithin wird ein Verlust bei der ersten Lichtfunktion weiter reduziert.
14 zeigt eine schematische Ansicht des Lichtmoduls 105 aus 13 entgegen der z-Richtung. Die gedachte Linie 76 durch die erste und die zweite Lichtquelle 14, 20 zeigt, dass die Lichtquelle 20 und der zugehörige Reflektor 60 von der Rotationsachse 12 abweichend bzw. verdreht zu ihr angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, einen weiteren zweiten Reflektor und eine zugehörige weitere zweite Lichtquelle 20 anzuordnen, um eine dritte Lichtfunktion analog zu der zweiten Lichtfunktion zu realisieren.
15 zeigt ein schematisches, beispielhaftes Ablaufdiagramm. In einem ersten Schritt 90 wird das Lichtmodul 105 zur Erzeugung der ersten Lichtfunktion 92 betrieben. In einem auf den ersten Schritt 90 folgenden zweiten Schritt 94 wird das Lichtmodul 105 zur Erzeugung der zweiten Lichtfunktion 96 betrieben. Damit ist entweder die erste Lichtfunktion 92 oder die Lichtfunktion 96 in Betrieb. Selbstverständlich kann auch zunächst die zweite Lichtfunktion 96 aktiviert und die erste Lichtfunktion 92 deaktiviert sein, um anschließend die erste Lichtfunktion 92 zu aktivieren und die zweite Lichtfunktion 96 zu deaktivieren.
16 zeigt ein schematisches, beispielhaftes Ablaufdiagramm. In einem ersten Schritt 98 wird das Lichtmodul 105 zu einer gleichzeitigen Erzeugung der ersten Lichtfunktion 92 und der zweiten Lichtfunktion 96 betrieben. Selbstverständlich kann der Schritt 98 mit den Schritten aus der 15 kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2770247 A1 [0002]
DE 19519655 B4 [0003]

Claims

Ein Lichtmodul (105) für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (101), wobei eine erste Lichtquelle (14) in einem Brennpunkt eines ersten Reflektors (2) angeordnet ist, wobei der erste Reflektor (2) eine erste Reflexionsfläche (4) umfasst, welche abschnittsweise einem ersten Rotationsparaboloid (6) folgt, und wobei die erste Lichtquelle (14) zur Lichtabstrahlung auf den ersten Reflektor (2) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, - dass ein zweiter Reflektor (18), welcher zumindest abschnittsweise zwischen dem Brennpunkt und dem ersten Reflektor (2) angeordnet ist, zur Reflexion eines von einer zweiten Lichtquelle (20) erzeugten Lichts auf den ersten Reflektor (2) gerichtet ist, und - dass die zweite Lichtquelle (20) und der zweite Reflektor (18) derart zu dem ersten Reflektor (2) angeordnet sind, sodass eine gedachte rückwärtige Verlängerung (26) eines Lichtstrahls, welcher von dem zweiten Reflektor (18) in Richtung des ersten Reflektors (2) reflektiert wird, durch den Brennpunkt verläuft.
Das Lichtmodul (105) nach dem Anspruch 1, wobei ein den Brennpunkt aussparender Flächenstrahler (16) zur Lichtabstrahlung auf den ersten Reflektor (2) gerichtet ist.
Das Lichtmodul (105) nach dem Anspruch 2, wobei der erste Reflektor (2) eine Unterbrechung (32) aufweist, durch welche von einer dritten Lichtquelle (34) erzeugtes Licht auf den als diffusen Reflektor ausgebildeten Flächenstrahler (16) abstrahlbar ist.
Das Lichtmodul (105) nach Anspruch 3, wobei der erste Reflektor (2) eine sich an die Unterbrechung (32) anschließende zweite Reflexionsfläche (38) umfasst, welche abschnittsweise einem weiteren Rotationsparaboloid (40) folgt, und wobei der weitere Rotationsparaboloid (40) der zweiten Reflexionsfläche (38) und der Rotationsparaboloid (6) der ersten Reflexionsfläche (4) einen gleichen Brennpunkt, eine gleiche Rotationsachse (12) und unterschiedliche Brennweiten (10) aufweisen.
Das Lichtmodul (105) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Lichtquelle (20) in einem weiteren Brennpunkt eines dritten Reflektors (60) angeordnet ist, wobei die zweite Lichtquelle (20) zur Lichtabstrahlung auf den dritten Reflektor (60) gerichtet ist, und wobei der dritte Reflektor (60) zur Reflexion des von der zweiten Lichtquelle (20) abgestrahlten Lichts auf den zweiten Reflektor (20) gerichtet ist.
Das Lichtmodul (105) nach dem Anspruch 5, wobei der zweite Reflektor (18) eine dem Brennpunkt des ersten Reflektors (2) abgewandte Reflexionsfläche (21) umfasst, welche einem Rotationsparaboloid (52) folgt, und wobei der Rotationsparaboloid (52) der dem Brennpunkt des ersten Reflektors (2) abgewandten Reflexionsfläche (21) und der Rotationsparaboloid (6) der ersten Reflexionsfläche (4) einen gleichen Brennpunkt, eine gleiche Rotationsachse (12) und unterschiedliche Brennweiten aufweisen.
Das Lichtmodul (105) nach dem Anspruch 5, wobei der zweite Reflektor (18) eine dem Brennpunkt des ersten Reflektors (2) abgewandte Reflexionsfläche (21) umfasst, welche abschnittsweise einem Rotationshyperboloid folgt, und wobei der dritte Reflektor (62) eine dem zweiten Reflektor (18) zugewandte Reflexionsfläche (62) umfasst, welche abschnittsweise einem Rotationsellipsoid folgt.
Das Lichtmodul (105) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zweite Reflektor (18) eine dem Brennpunkt des ersten Reflektors (2)zugewandte Reflexionsfläche (46) umfasst, welche abschnittsweise einem Rotationsparaboloid folgt, und wobei der Rotationsparaboloid der dem Brennpunkt des ersten Reflektors (2) zugewandten Reflexionsfläche (46) und der Rotationsparaboloid (6) der ersten Reflexionsfläche (2) einen gleichen Brennpunkt, eine gleiche Rotationsachse (12) und unterschiedliche Brennweiten aufweisen.
Das Lichtmodul (105) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Lichtquelle (14, 20) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (88) angeordnet sind.
Das Lichtmodul (105) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zweite Reflektor (18) ausgehend von dem Brennpunkt des ersten Reflektors (2) in einem einer Abstrahlöffnung (30) des ersten Reflektors (2) abgewandten Halbraum (42) angeordnet ist.
Das Lichtmodul (105) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Reflektor (2) eine der Abstrahlöffnung (30) abgewandte Ausnehmung (44) aufweist, um das von der zweiten Lichtquelle () erzeugte Licht auf den zweiten Reflektor (18) zu strahlen.
Das Lichtmodul (105) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine gedachte Linie (76) durch die erste und zweite Lichtquelle (14, 20) und eine Lichthauptabstrahlrichtung der zweiten Lichtquelle (20) eine gedachte Ebene aufspannen, und wobei eine Rotationsachse (12) des ersten Rotationsparaboloids (2) nicht in der gedachten Ebene liegt.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Lichtmoduls (105) nach einem der vorstehenden Ansprüche, - wobei die erste Lichtquelle (14) zur Erzeugung einer ersten Lichtfunktion (92) betrieben wird, und - wobei der Flächenstrahler (16) und die zweite Lichtquelle (20) zur Erzeugung einer zweiten Lichtfunktion (96) betrieben werden.
Das Verfahren nach dem Anspruch 13, wobei die erste Lichtfunktion (92) ein Fernlicht oder ein Abblendlicht ist.
Das Verfahren nach dem Anspruch 13 oder 14, wobei die zweite Lichtfunktion (96) ein Blinklicht oder ein Tagfahrlicht ist.