DE102018130512A1

DE102018130512A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102018130512A1
Application number: DE102018130512.5A
Authority: DE
Inventors: David Brunne; Ingo Möllers; Jacek Roslak; Alexander Schwan; Florian Herold; Martin Plümpe
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-04
Also published as: CN113167448A; CN113167448B; US20210289605A1; WO2020109215A1; US11395394B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem ersten Lichtmodul (1) enthaltend eine Lichtquelle (2) und eine Optikeinheit (3) zur Erzeugung eines ersten Ausleuchtbereiches (A1), mit einem zweiten Lichtmodul (4) enthaltend eine Lichtquelle (5) und eine Optikeinheit (6) zur Erzeugung eines zweiten Ausleuchtbereiches (A2), mit einer Ansteuereinheit (10) zur Ansteuerung des ersten Lichtmoduls (1) und des zweiten Lichtmoduls (4), so dass bezogen auf eine gleichgroße Fläche in dem ersten Ausleuchtbereich (A1) eine größere Anzahl von Lichtpixeln (L1) abgebildet wird als in dem zweiten Ausleuchtbereich (A2), wobei die Lichtpixel (L1) des ersten Lichtmoduls (1) eine größere Beleuchtungsstärke aufweisen als die Lichtpixel (L2) des zweiten Lichtmoduls (4), dass die Ansteuereinheit (10) auf die Lichtquellen (2, 5) des ersten Lichtmoduls (1) bzw. des zweiten Lichtmoduls (4) derart einwirkt, dass die Lichtquellen (2, 5) des ersten und zweiten Lichtmoduls (1, 4) jeweils im eingeschalteten Zustand der Lichtquellen (2, 5) mit einer thermischen Leistung innerhalb eines Toleranzbandes (T) und unterhalb einer maximalen thermischen Leistung (P), der mindestens eine Lichtquelle (2, 5) betrieben werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem ersten Lichtmodul enthaltend eine Lichtquelle und eine Optikeinheit zur Erzeugung eines ersten Ausleuchtbereiches, mit einem zweiten Lichtmodul enthaltend eine Lichtquelle und eine Optikeinheit zur Erzeugung eines zweiten Ausleuchtbereiches, mit einer Ansteuereinheit zur Ansteuerung des ersten Lichtmoduls und des zweiten Lichtmoduls, so dass bezogen auf eine gleichgroße Fläche in dem ersten Ausleuchtbereich eine größere Anzahl von Lichtpixeln abgebildet wird als in dem zweiten Ausleuchtbereich.
Aus der DE 10 2005 041 234 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die ein erstes Lichtmodul und ein zweites Lichtmodul umfasst. Beide Lichtmodule weisen eine gleiche Lichtquelle auf, die jeweils als eine Matrix von LED-Lichtquellen ausgebildet ist. Die Optikeinheiten der beiden Lichtmodule sind unterschiedlich ausgebildet, so dass unterschiedlich große Lichtpixel in einer Lichtverteilung erzeugt werden können. Die kleineren Lichtpixel können dazu genutzt werden, dass beispielsweise der asymmetrische Anstieg einer Hell-/Dunkelgrenze besser nachgebildet werden kann. Dadurch, dass das eine Lichtmodul eine höhere Auflösung aufweist, d. h. die benachbarten Lichtpixel unter einem kleineren Abstrahlwinkel abgebildet werden, kann eine Mehrzahl von Lichtverteilungen homogener ausgestaltet werden. Das Ansteuern der einzelnen Leuchtelemente der Lichtquelle, also das Aktivieren der Leuchtelemente in Volllast oder beim Dimmen in Teillast ist abhängig von der örtlichen Lichtintensitätsanforderung innerhalb der Lichtverteilung.
Aus der DE 10 2016 216 364 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem ersten Lichtmodul und einem zweiten Lichtmodul bekannt, die jeweils eine Lichtquelle und eine Optikeinheit aufweisen. Die Beleuchtungsvorrichtung weist ferner eine Ansteuereinheit auf, so dass das zweite Lichtmodul Licht im Wesentlichen in einen zweiten Ausleuchtbereich eines Fahrzeugvorfeldes abstrahlt, der im Wesentlichen innerhalb eines von dem ersten Lichtmodul bestrahlten ersten Ausleuchtbereiches enthalten ist. Das zweite Lichtmodul strahlt Licht geringerer Auflösung und höherer Lichtleuchtdichte ab als das erste Lichtmodul. Das zweite Lichtmodul kann zur Erhöhung einer Reichweite genutzt werden. Damit kann bei Aktivierung des ersten Lichtmoduls und zweiten Lichtmoduls insbesondere eine Fernlichtverteilung erzeugt werden. Zur Erzeugung des relativ breiten zweiten Ausleuchtbereiches weist das zweite Lichtmodul als Lichtquelle eine matrixartige Anordnung von mehreren Lichtquellenelementen, vorzugsweise LED-Lichtelemente auf. Die Optikeinheit des ersten Lichtmoduls kann beispielsweise durch ein Mikrospiegelfeld (DMD) gebildet sein. Die Lichtquelle des zweiten Lichtmoduls ist als eine einzelne lichtstarke Lichtquelle, beispielsweise als eine LED-Lichtquelle oder Laserlichtquelle ausgebildet. Die Überlagerung von Lichtmodulen unterschiedlicher Auflösung und Lichtstärke ermöglicht die Bereitstellung einer Vielzahl von unterschiedlichen Lichtverteilungen. Es ist jedoch wünschenswert, die Beleuchtungsvorrichtung dahingehend zu optimieren, dass der Kühlungsaufwand möglichst gering ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass mehrere Lichtmodule unterschiedlicher Auflösung sowie unterschiedlicher Lichtintensität so aufeinander abgestimmt angesteuert werden, dass eine Vielzahl von unterschiedlichen Lichtverteilungen mit einem minimalen Kühlungsaufwand erzeugt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtpixel des ersten Lichtmoduls eine größere Beleuchtungsstärke aufweisen als die Lichtpixel des zweiten Lichtmoduls, dass die Ansteuereinheit auf die Lichtquellen des ersten Lichtmoduls bzw. des zweiten Lichtmoduls derart einwirkt, dass die Lichtquellen des ersten und zweiten Lichtmoduls jeweils im eingeschalteten Zustand der Lichtquellen jeweils mit einer thermischen Leistung Lichtleistung innerhalb eines Toleranzbandes und unterhalb einer maximalen thermischen Leistung, der mindestens eine Lichtquelle betrieben werden, dessen oberer Leistungswert 70 %, vorzugsweise 65 %, insbesondere 55 %, der maximalen Lichtleistung des ersten Lichtmoduls oder zweiten Lichtmoduls entspricht.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Mehrzahl von unterschiedlichen und jeweils homogenen Lichtverteilungen bei reduziertem Kühlungsbedarf erzeugt werden können. Grundidee der Erfindung ist es, die Lichtmodule so anzusteuern, dass eine vorgegebene Anzahl von unterschiedlichen Lichtverteilungen unter optimaler, vorzugsweise gleichmäßiger Aufteilung der Lichtleistung auf die Lichtmodule erzeugt wird. Es werden hierbei zwei Anforderungen erfüllt. Zum einen werden die Lichtmodule so angesteuert, dass die überlagerten Lichtpixel der Lichtmodule in der Lichtverteilung die lichttechnischen Vorgaben erfüllen. Zum anderen werden die Lichtmodule derart angesteuert, dass die Lichtleistung auf die Lichtmodule gleichmäßig verteilt wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt ein Toleranzband der Lichtleistung, mit der die Lichtquellen der jeweiligen Lichtmodule betrieben werden, in einem Bereich von 50 % der maximalen Lichtleistung der lichtstärksten Lichtquelle. Der Kühlungsbedarf für die jeweiligen Lichtquellen kann somit reduziert werden, da alle Lichtquelleelemente der jeweiligen Lichtquelle im arithmetischen Mittel mit einer elektrischen Leistung innerhalb des Toleranzbandes betrieben werden. Dies schließt nicht aus, dass einzelne Lichtquellenelement mit maximaler Leistung betrieben werden. Ein Ausgleich wird dadurch geschaffen, dass andere Lichtquellenelemente sich im ausgeschalteten Zustand befinden oder nur leicht gedimmt werden mit einer relativ niedrigen Lichtleistung. Der erfinderische Grundgedanke hierbei besteht darin, nicht alle Lichtquellenelemente einer Lichtquelle mit voller Leistung zu betreiben, sondern nur einen Teil derselben, so dass die Lichtquelle insgesamt mit einer elektrischen Leistung signifikant unterhalb der maximalen Leistung bzw. der Nennleistung betrieben werden kann. Damit kann der Kühlungsbedarf reduziert werden. Ein Ausgleich für die Einbußen der Lichtleistung erfolgt durch eine entsprechende Ansteuerung einer anderen Lichtquelle.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung liegt das Toleranzband im Bereich von 35 % bis 65 %, insbesondere 45 % bis 55 %, vorzugsweise 48 % bis 52 % der maximalen Lichtleistung der Lichtquelle. Die maximale Lichtleistung der Lichtquelle wird bestimmt durch die Summe der maximalen Lichtleistung bzw. Nennleistung der einzelnen Lichtquellenelemente derselben. Vorteilhaft kann die Vergleichmäßigung der elektrischen Leistung eine Vergleichmäßigung der thermischen Leistung bzw. der Wärmeabgabe der Lichtquellen nach sich ziehen, was den Kühlungsaufwand reduziert.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Lichtquellen der Lichtmodule die gleiche maximale Lichtleistung auf bzw. weisen vorzugsweise die gleiche Anzahl von Lichtquellenelementen auf. Auf diese Weise kann die Ansteuerung der Lichtquellen vereinfacht werden, wobei den Lichtquellen jeweils dasselbe Kühlungsmodul zugeordnet werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfasst ein erster Ausleuchtbereich des hochauflösenden ersten Lichtmoduls eine Fläche auf einem Messschirm, die einem Bereich von 1/5 bis 2/5 einer Fläche des zweiten Ausleuchtbereiches des zweiten Lichtmoduls entspricht. Vorteilhaft kann hierdurch eine ausreichend große Auflösung erzielt werden, die beispielsweise zur Abbildung von Logo-Lichtfunktionen genutzt werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Mehrzahl von Lichtquellenelementen einer Lichtquelle in einer Matrix angeordnet, deren horizontale Breite drei- bis fünfmal größer ist als eine vertikale Höhe derselben. Vorteilhaft kann hierdurch die der Lichtquellen zugeordnete Optikeinheit einfach aufgebaut sein, beispielsweise durch eine Linsenanordnung, um die geforderte Lichtverteilung in Form eines Abblendlichtes oder Fernlichtes zu erzeugen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Lichtquelle mindestens 10.000 Lichtquellenelemente auf, so dass die Lichtverteilung mit einer relativ hohen Auflösung generiert werden kann. Es versteht sich, dass auch weniger oder mehr Lichtquellenelemente, z.B. 50, 100, 20.000 oder über 100.000 vorhanden sein können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Lichtquellen-Ansteuereinheit eine Abbildungsfehler-Ausgleichsansteuerung auf, mittels derer solche Lichtquellenelemente des zweiten Lichtmoduls eingeschaltet werden, deren Licht durch die Optikeinheit auf einen Randbereich des ersten Ausleuchtbereiches abgebildet wird. Vorteilhaft können hierdurch Abbildungsfehler des ersten Lichtmoduls ausgeglichen werden, die im Randbereich des ersten Ausleuchtbereiches entstehen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Lichtquellen-Ansteuereinheit eine Feinauflösungs-Ansteuerung auf, mittels derer ausschließlich entsprechende Lichtquellenelemente des ersten Lichtmoduls aktiviert werden zur Projektion einer fein aufgelösten Struktur, insbesondere eines Logos, im Vorfeld des Fahrzeugs. Die ausschließliche Ansteuerung der Lichtquellenelemente des ersten Lichtmoduls bezieht sich auf die örtliche Anordnung des Logos im Vorfeld. Vorteilhaft kann hierdurch das Logo besonders hochauflösend dargestellt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Optikeinheit des ersten und/oder zweiten Lichtmoduls aus einer Linsenanordnung, die die einzelnen Lichtquellenelemente in dem Vorfeld des Fahrzeugs abbildet. Hierdurch kann die Ansteuerung der Lichtmodule lediglich auf die Ansteuerung der Lichtquellen reduziert werden. Wenn als Optikeinheit mit ansteuerbaren Optikelementen, wie z.B. eine Flüssigkristalleinheit (LCD) oder ein Mikrospiegelfeld (DMD), vorgesehen ist, kann eine zusätzliche Ansteuerung auch der Optikelemente der Optikeinheit vorgesehen sein.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Lichtquellen-Ansteuereinheit eine Kurzzeit-Ansteuerung auf, mittels derer in einem vorgegebenen Zeitfenster, das von der maximalen Lichtleistung der Lichtquelle abhängig ist, Lichtquellenelemente des ersten Lichtmoduls mit maximaler Lichtleistung und die Lichtquellenelemente des zweiten Lichtmoduls mit einer Differenzleistung zu der geforderten Lichtleistung für die jeweiligen Lichtpixel der Lichtverteilung betrieben werden. Eine solche Ansteuerung ist für die Erzeugung einer solchen Lichtverteilung vorgesehen, bei der die lichttechnischen Anforderungen nicht durch Ansteuerung der Lichtquellen im Toleranzbereich erfüllt werden können. Es versteht sich, dass nur Lichtverteilungen in Betracht kommen, die zu keiner Überlastung des Kühlungssystems führen, also beispielsweise die Erzeugung eines zeitlich begrenzten Willkommenslichts.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lichtquellenelemente der Lichtquellen bzw. die Lichtquellen der Lichtmodule auf demselben Träger angeordnet. Vorteilhaft hat hierdurch die Beleuchtungsvorrichtung einen relativ einfachen Aufbau.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform mit einem ersten Lichtmodul und mit einem zweiten Lichtmodul,
2 eine schematische Darstellung aus einer Mehrzahl von Lichtquellenelementen bestehenden Lichtquelle,
3 eine schematische Darstellung von Ausleuchtungsbereichen eines ersten Lichtmoduls und eines zweiten Lichtmoduls auf einem Messschirm,
4 eine Lichtverteilung der Beleuchtungsvorrichtung gemäß den 1 bis 3 bei Betrieb der Lichtmodule mit maximaler Lichtleistung (Nennleistung),
5 eine blendfreie Fernlichtverteilung der Lichtverteilung mit einem Entblendungsbereich, in dem sich weitere Verkehrsteilnehmer befinden,
6 eine Lichtverteilung enthaltend einer Logodarstellung,
7 ein Leistungsdiagram für die Beleuchtungsvorrichtung mit zwei Lichtquellen gleicher Nennleistung und
8 ein Leistungsdiagramm der Beleuchtungsvorrichtung mit drei Lichtquellen unterschiedlicher maximaler Lichtleistung.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung dient zur Erzeugung mehrerer unterschiedlicher Lichtverteilungen, beispielsweise Abblendlicht-, Fernlicht-, Stadt- oder Autobahnlicht, wobei zusätzlich Signalisierungsfunktionen wie beispielsweise Markierungslicht oder Logoprojektionslicht erzeugt werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung wird in einem Gehäuse eines Scheinwerfers verbaut, der in einem Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet ist. Nach einer dargestellten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung weist diese ein erstes Lichtmodul 1 mit einer Lichtquelle 2 und einer Optikeinheit 3 auf, mittels derer ein erster Ausleuchtbereich A1 auf einem Messschirm bzw. in einem Vorfeld des Fahrzeugs ausgeleuchtet wird. Ferner umfasst die Beleuchtungsvorrichtung ein zweites Lichtmodul 4 enthaltend eine Lichtquelle 5 und eine Optikeinheit 6, mittels derer ein zweiter Ausleuchtbereich A2 auf dem Messschirm bzw. im Fahrzeugvorfeld erzeugt wird.
Die Lichtquelle 2 des ersten Lichtmoduls 1 und die Lichtquelle 5 des zweiten Lichtmoduls 4 sind gleich ausgebildet und weisen jeweils eine Mehrzahl von Lichtquellenelementen 7 auf, die matrixartig in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Die Lichtquelle ist als pixellierte Lichtquelle ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die Lichtquelle 2, 5 jeweils 10.000 Lichtquellenelemente, die jeweils als LED-Lichtquellenelemente ausgebildet sind. Es versteht sich, dass auch weniger oder mehr Lichtquellenelemente, z.B. 50, 100, 20.000 oder über 100.000 vorhanden sein können. Die Lichtquellenelemente 7 der Lichtquelle 2 und der anderen Lichtquelle 5 sind in gesonderten LED-Chips zusammengefasst. Der LED-Chip bzw. die Lichtquelle 2, 5 weisen jeweils eine rechteckförmige Dimension auf, wobei sie eine vertikale Höhe h haben, die kleiner ist als eine horizontale Breite b. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt der Quotient aus der horizontalen Breite b und der vertikalen Höhe h in einem Bereich zwischen 3 und 5, vorzugsweise 4. Die Dimension der Lichtquellen 2, 5 gibt somit die Form der zu erzeugenden Lichtverteilung bzw. der Ausleuchtbereiche A1, A2 vor, deren horizontale Breite größer ist als die vertikale Höhe.
Die Lichtquellen 2, 5 sind auf einem gemeinsamen Träger 8 angeordnet, an dessen Rückseite sich ein jeweils den Lichtquellen 2, 5 zugeordnetes Kühlmodul 9 anschließt.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ferner eine elektrische Ansteuereinheit 10, mittels derer die Lichtquellen 2, 5 des ersten Lichtmoduls 1 bzw. zweiten Lichtmoduls 4 und insbesondere die einzelnen Lichtquellenelemente 7 der Lichtquellen 2, 5 angesteuert werden können. Je nach Auslegung des von der Ansteuereinheit 10 abgegebenen Ansteuersignals können die Lichtquellenelemente 7 im eingeschalteten Zustand mit einer maximalen Leistung (Nennleistung) oder mit einer verringerten Leistung (gedimmter Zustand) oder in einem ausgeschalteten Zustand mit minimaler Leistung (Nullleistung) betrieben werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Lichtquellen 2, 5 gleich ausgebildet. Die Optikeinheit 3 des ersten Lichtmoduls 1 und die Optikeinheit 6 des zweiten Lichtmoduls 4 sind unterschiedlich ausgebildet, so dass Licht 11 des ersten Lichtmoduls 1 in den ersten Ausleuchtbereich A1 abgebildet wird, der innerhalb des durch Licht 12 des zweiten Lichtmoduls 4 erzeugten Ausleuchtbereiches A2 angeordnet ist. Der erste Ausleuchtbereich A1 wird durch die Lichtpixel L1 gebildet, die eine kleinere Fläche aufweisen als Lichtpixel L2 des zweiten Ausleuchtbereiches A2. In 3 sind die Ausleuchtbereiche A1, A2 auf einem zu der Beleuchtungsvorrichtung 25-Meter entfernten Messschirm dargestellt. Die Anzahl der Lichtpixel L1 pro Fläche des ersten Lichtmoduls 1 ist somit größer als die Anzahl der Lichtpixel L2 des zweiten Lichtmoduls 4. Das erste Lichtmodul 1 erzeugt somit eine höher aufgelöste Lichtverteilung als das zweite Lichtmodul 4. Darüber hinaus weisen die Lichtpixel L1 bei gleicher Ansteuerung im Vergleich zu den Lichtpixeln L2 eine größere Beleuchtungsstärke auf, so dass der von dem ersten Leuchtmodul 1 erzeugte Ausleuchtbereich A1 eine relativ zum zweiten Ausleuchtbereich A2 größere Lichtintensität bzw. Beleuchtungsstärke aufweisen kann. Der erste Ausleuchtbereich A1 kann beispielsweise in eine horizontale Breite b1 von +/-14° und eine vertikale Höhe von -7° bis +2° aufweisen. Der zweite Ausleuchtbereich A2 kann eine horizontale Breite b2 im Bereich von -22° bis +22° und eine vertikale Höhe von -5° bis +5° aufweisen. Das erste Lichtmodul 1 kann eine Auflösung von 0,0687° pro Pixel aufweisen, während das zweite Lichtmodul 4 eine Auflösung von 0,1375° pro Pixel aufweisen kann. Die maximale Beleuchtungsstärke des ersten Lichtmoduls 1 kann im Bereich von 160 Ix bis 170 Ix und die maximale Beleuchtungsstärke des zweiten Lichtmoduls 4 kann im Bereich von 40 Ix bis 50 Ix liegen, so dass das Beleuchtungsstärkeverhältnis zwischen dem ersten Ausleuchtbereich A1 und dem zweiten Ausleuchtbereich A2 größer als drei ist.
In 4 ist eine Lichtverteilung der beiden Lichtmodule 1, 4 bei Ansteuerung der Lichtquellenelemente 7 der Lichtquelle 2 und der weiteren Lichtquelle 5 bei maximaler Leistung dargestellt. Das erste Lichtmodul 1 leuchtet im Wesentlichen einen zentralen Bereich 13 der Lichtverteilung aus, während mittels des zweiten Lichtmoduls 4 ein den zentralen Bereich 13 umgebender Ringbereich 14 sowie seitliche Endbereiche 15 und ein oberer Endbereich 16 beleuchtet wird. Ferner wird mittels des zweiten Lichtmoduls 4 ein Kernbereich 17 beleuchtet, der innerhalb des zentralen Bereichs 13 liegt und somit zu einer Lichtverstärkung des Bereichs des Nullpunktes dienen kann. Es versteht sich, dass zwischen den Bereichen 14, 15, 16, 17 des zweiten Ausleuchtbereiches A2 sowie außerhalb des zentralen Bereiches 13 des ersten Ausleuchtbereiches A1 auch Licht abgebildet wird. Dieser Lichtanteil ist jedoch im Vergleich zu den in 4 skizzierten Lichtanteilen wesentlich geringer und wird aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt.
In 5 ist die Lichtverteilung eines blendfreien Fernlichtes mit einem Entblendungsbereich dargestellt. Hierbei werden die Lichtquellenelemente 7 der Lichtquelle 2 und der Lichtquelle 5 so angesteuert, dass die vorgegebenen Lichtwerte erfüllt werden und somit eine Fernlichtverteilung 18 mit einem Entblendungsbereich 19 erzeugt wird. In dem Entblendungsbereich 19 befindet sich ein weiterer Verkehrsteilnehmer, der nicht geblendet werden soll. Der Ort des Entblendungsbereiches 19 kann sich verkehrssituationsabhängig ändern. Hierzu ist eine nicht dargestellte Sensorik vorgesehen, mittels derer die Position der weiteren Verkehrsteilnehmer erkannt werden kann. Die Lichtwerte für die Fernlichtverteilung 18 werden erfüllt, obwohl keines der Lichtmodule 1, 4 mit maximaler Lichtleistung betrieben wird. Wie aus 7 zu ersehen ist, werden die Lichtquellen 2, 5 des ersten Lichtmoduls 1 bzw. des zweiten Lichtmoduls 4 jeweils innerhalb eines Toleranzbandes T betrieben, das unterhalb der maximalen Lichtleistung Pmax der Lichtquellen 2, 5 verläuft. Das Toleranzband T weist einen oberen Leistungswert auf, der 70 %, vorzugsweise 65 %, insbesondere 55 %, der maximalen Lichtleistung Pmax des ersten Lichtmoduls 1 bzw. zweiten Lichtmoduls 4 entspricht. Das Toleranzband T kann beispielsweise im Bereich von 35 % bis 65 %, insbesondere 45 % bis 55 %, vorzugsweise 48 % bis 52 %, der maximalen Lichtleistung der Lichtquellen 2, 5 verlaufen. Vorzugsweise werden die Lichtquellen 2, 5 jeweils im Bereich der halben Maximalleistung Pmax derselben betrieben, so dass eine gut ausbalancierte Kühlung der Lichtquellen 2, 5 vorgenommen werden kann.
Da die Lichtquellen 2, 5 jeweils aus einer Mehrzahl von Lichtquellenelementen 7 bestehen, ist es ausreichend für eine ausbalancierte Kühlung, dass die Lichtquellenelemente 7 der jeweiligen Lichtquelle 2, 5 im arithmetischen Mittel innerhalb des Toleranzbandes T betrieben werden. Beispielsweise kann ein Teil der Lichtquellenelemente 7 des ersten Lichtmoduls 1 bei maximaler Lichtleistung (Nennleistung) der Lichtquellenelemente 7 betrieben werden, während ein anderer Teil der Lichtquellenelemente 7 derselben Lichtquelle 2 sich im ausgeschalteten Zustand befindet. Eine Ansteuerung der Lichtquellenelemente 7 der Lichtquellen 2 und 5 erfolgt derart, dass zum einen die geforderten Lichtwerte für die zu erzeugende Lichtverteilung erfüllt werden und zum anderen eine gleichmäßige Aufteilung der Lichtleistung auf die Lichtquellen 2, 5 der beiden Lichtmodule 1, 4 innerhalb des Toleranzbandes T vorliegt. Die Lichtquellen 2, 5 werden somit stets jeweils in Teilleistung betrieben.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß 8 können auch drei Lichtmodule vorgesehen sein, wobei im Vergleich zu der oben beschriebenen Ausführungsform ein drittes Lichtmodul hinzugefügt ist mit einer Lichtquelle 20, deren Maximalleistung etwa 50 % der Maximalleistung der jeweiligen Lichtquellen 2, 5 beträgt. Diese Lichtquelle 20 wird, wenn sie innerhalb des Toleranzbandes T betrieben wird, in Volllast betrieben, d. h. die Lichtquellenelemente 7 der Lichtquelle 20 werden entweder eingeschaltet oder ausgeschaltet, ohne dass sie in einem gedimmten Zustand betrieben werden. Das mit der dritten Lichtquelle 20 betriebene Lichtmodul kann beispielsweise zur spotartigen Ausleuchtung eines Teilbereichs der Lichtverteilung dienen. Wenn die dritte Lichtquelle 20 im Teillastbetrieb betrieben werden soll, ist der Toleranzbereich T entsprechend größer gewählt.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 6 kann die aus den beiden Lichtmodulen 1 und 4 bestehende Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung einer Feinauflösungs-Lichtverteilung 21 (Lichtverteilung) genutzt werden, die der Fernlichtverteilung 18 gemäß 5 überlagert wird. Hierzu weist die Ansteuereinheit 10 eine Feinauflösungs-Ansteuerung auf, mittels derer in dem Feinauflösungs-Bereich 22 der Lichtverteilung, in dem sich eine fein aufgelöste Struktur (Logo 23) befindet, ausschließlich die Lichtquellenelemente 7 der Lichtquelle 2 des ersten Lichtmoduls 1 angesteuert bzw. aktiviert werden. Die Lichtquellenelemente 7 der Lichtquelle 5 des zweiten Lichtmoduls 4 sind derart angesteuert, dass das Licht 12 nicht in den Feinauflösungs-Bereich (Logolichtbereich 22) abgestrahlt wird, sondern lediglich in den benachbarten Bereich. Die Projektion des Logos 23 erfolgt somit ausschließlich durch das erste Lichtmodul 1, das eine entsprechend hohe Auflösung ermöglicht.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Ansteuereinheit 10 eine Abbildungsfehler-Ausgleichsansteuerung aufweisen, mittels derer ein Teil der Lichtquellenelemente 7 des zweiten Lichtmoduls 4 derart angesteuert werden, dass deren emittiertes Licht vermittels der Optikeinheit 6 in einen Randbereich 24 des ersten Ausleuchtbereiches A1 abgebildet wird zum Ausgleich von Abbildungsfehlern des ersten Lichtmoduls 1.
Die Optikeinheiten 3, 6 sind vorzugsweise jeweils als eine Linsenanordnung ausgebildet mit einer Anzahl von Linsen, mittels derer das von den jeweiligen Lichtquellen 2, 5 abgestrahlte Licht 11, 12 entsprechend den Vorgaben abgebildet wird zu den gewünschten Lichtverteilungen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Ansteuereinheit 10 eine Kurzzeit-Ansteuerung aufweisen, mittels derer in einem vorgegebenen Zeitfenster, das von der maximalen Kühlleistung der Kühlmodule 9 abhängig ist, ein Teil oder alle Lichtquellenelemente 7 des ersten Lichtmoduls 1 mit einer maximalen Lichtleistung betrieben werden. Für den Fall, dass diese maximale Lichtleistung nicht ausreicht, werden die Lichtquellenelemente 7 des zweiten Lichtmoduls 4 derart angesteuert, dass sie die Differenz zu der geforderten Lichtleistung in dem durch die Lichtpixel L1 begrenzten Raum des ersten Ausleuchtbereiches A1 ausgleichen. Das zweite Lichtmodul 4 stellt somit die noch erforderliche Beleuchtungsstärke in den Bereichen des ersten Ausleuchtbereiches A1 zur Verfügung, der nicht allein durch das erste Lichtmodul 1 bereitgestellt werden kann. Beispielsweise kann hierdurch ein Willkommenslicht oder eine andere Signalfunktion, die nur für einen begrenzten Zeitraum bereitgestellt wird, verwirklicht werden. Das Zeitfenster ist so kurz bemessen, dass eine Überlastung der Kühlmodule 9 vermieden wird.
Nach einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung können alternativ oder zusätzlich zu den Lichtquellen 2, 4 auch die Optikeinheiten 3, 6 angesteuert werden, um die unterschiedlichen Lichtverteilung zu erzeugen.
Bezugszeichenliste

1: 1. Lichtmodul
2: Lichtquelle
3: Optikeinheit
4: 2. Lichtmodul
5: Lichtquelle
6: Optikeinheit
7: Lichtquellenelemente
8: Träger
9: Kühlmodul
10: Ansteuereinheit
11: Licht
12: Licht
13: zentraler Bereich
14: Ringbereich
15: seitlicher Endbereich
16: oberer Endbereich
17: Kernbereich
18: Fernlichtverteilung
19: Entblendungsbereich
20: Lichtquelle
21: Feinauflösungs-Verteilung
22: Feinauflösungs-Bereich
23: fein aufgelöste Struktur
24: Randbereich
A1,A2: Ausleuchtbereich
h: Höhe
B: Breite
L1,L2: Lichtpixel
T: Toleranzband
P_max: Lichtleistung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005041234 A1 [0002]
DE 102016216364 A1 [0003]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge - mit einem ersten Lichtmodul (1) enthaltend eine Lichtquelle (2) und eine Optikeinheit (3) zur Erzeugung eines ersten Ausleuchtbereiches (A1), - mit einem zweiten Lichtmodul (4) enthaltend eine Lichtquelle (5) und eine Optikeinheit (6) zur Erzeugung eines zweiten Ausleuchtbereiches (A2), - mit einer Ansteuereinheit (10) zur Ansteuerung des ersten Lichtmoduls (1) und des zweiten Lichtmoduls (4), so dass bezogen auf eine gleichgroße Fläche in dem ersten Ausleuchtbereich (A1) eine größere Anzahl von Lichtpixeln (L1) abgebildet wird als in dem zweiten Ausleuchtbereich (A2), dadurch gekennzeichnet, - dass die Lichtpixel (L1) des ersten Lichtmoduls (1) eine größere Beleuchtungsstärke aufweisen als die Lichtpixel (L2) des zweiten Lichtmoduls (4), - dass die Ansteuereinheit (10) auf die Lichtquellen (2, 5) des ersten Lichtmoduls (1) bzw. des zweiten Lichtmoduls (4) derart einwirkt, dass die Lichtquellen (2, 5) des ersten und zweiten Lichtmoduls (1, 4) jeweils im eingeschalteten Zustand der Lichtquellen (2, 5) mit einer thermischen Leistung innerhalb eines Toleranzbandes (T) und unterhalb einer maximalen thermischen Leistung (P_max), der mindestens eine Lichtquelle (2, 5) betrieben werden.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2) des ersten Lichtmoduls (1) und die Lichtquelle (5) des zweiten Lichtmoduls (4) jeweils eine Mehrzahl von Lichtquellenelementen (7) aufweisen, die in Abhängigkeit von einer in dem ersten Ausleuchtbereich (A1) und in dem zweiten Ausleuchtbereich (A2) auszubildenden Lichtverteilung mit unterschiedlich hohen thermischen Leistungen betrieben werden, deren Differenz größer ist als die Differenz zwischen einem oberen Leistungswert und einem unteren Leistungswert des Toleranzbandes (T).
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Leistungswert des Toleranzbandes (T) 70 %, vorzugsweise 65 %, insbesondere 55 % der maximalen thermischen Leistung des ersten Lichtmoduls (1) oder des zweiten Lichtmoduls (4) entspricht.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2, 5) der Lichtmodule (1, 4) die gleiche maximale Lichtleistung (P_max) aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausleuchtbereich (A1) eine Fläche auf einem Messschirm umfasst, die in einem Bereich von 1/5 bis 2/5, vorzugsweise ¼, einer Fläche des zweiten Ausleuchtbereiches (A2) auf dem Messschirm entspricht.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausleuchtbereich (A1) überlagert zu dem zweiten Ausleuchtbereich (A2) angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausleuchtbereich (A1) eine horizontale Breite von +/-14° und eine vertikale Höhe von +/-7° aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenelemente (7) der ersten Lichtquelle (2) und der zweiten Lichtquelle (5) jeweils derart matrixartig angeordnet sind, dass ein Verhältnis einer horizontalen Breite (b) zu einer vertikalen Höhe (h) der Lichtquelle (2, 5) in einem Bereich zwischen 3 bis 5, vorzugsweise 4, liegt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2, 5) mindestens 10.000 Lichtquellenelemente (7) aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (10) eine Abbildungsfehler-Ausgleichssteuerung aufweist, mittels derer solche Lichtquellenelemente (7) des zweiten Lichtmoduls (4) eingeschaltet werden, deren Licht durch die Optikeinheit (6) auf einen durch die Optikeinheit (3) des ersten Ausleuchtbereiches (A1) nur mangelhaft abgebildeten Bereich zum Ausgleich von Abbildungsfehlern des ersten Lichtmoduls (1) emittiert wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (10) eine Feinauflösungs-Ansteuerung aufweist, mittels derer ausschließlich die für den Feinauflösungs-Bereich (22) vorgesehenen Lichtquellenelemente (7) des ersten Lichtmoduls (1) und nicht des zweiten Lichtmoduls (4) aktiviert werden zur Projektion einer fein aufgelösten Struktur in ein Vorfeld des Fahrzeugs.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (3, 6) des ersten Lichtmoduls (1) und des zweiten Lichtmoduls (4) jeweils durch eine Linsenanordnung gebildet ist, die das von der Lichtquelle (2) des ersten Lichtmoduls (1) abgestrahlten Lichts in den ersten Ausleuchtbereich (A1) und das von der Lichtquelle (5) des zweiten Lichtmoduls (4) abgestrahlte Licht in den zweiten Ausleuchtbereich (A2) abbildet.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (10) ausschließlich zur Ansteuerung der Lichtquellen (2, 5) des ersten Lichtmoduls (1) bzw. zweiten Lichtmoduls (4) vorgesehen ist, wobei die Lichtquellenelemente (7) der Lichtquelle (2) bzw. Lichtquelle (5) derart angesteuert werden, dass eine Abblendlichtverteilung oder eine Fernlichtverteilung mit oder ohne integrierter Feinauflösungs-lichtverteilung (21) erzeugt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (10) eine Kurzzeitansteuerung aufweist, mittels derer in einem vorgegebenen Zeitfenster, das von der maximalen Kühlleistung und von den Lichtquellen (2, 5) zugeordneten Kühlmodulen (9) abhängig ist, Lichtquellenelemente (7) des ersten Lichtmoduls (1) mit maximaler Lichtleistung und Lichtquellenelemente (7) des zweiten Lichtmoduls (4) mit einer Differenzleistung zu der geforderten Lichtleistung an den jeweiligen Lichtpixeln (L1) der Lichtverteilung betrieben werden.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2, 5) des ersten Lichtmoduls (1) und des zweiten Lichtmoduls (4) jeweils eine Mehrzahl von Lichtquellenelementen (7) aufweisen, die im eingeschalteten Zustand mit maximaler Lichtleistung oder mit einer Teilleistung betrieben werden und derart von der Ansteuereinheit (10) angesteuert werden, dass eine Summe der von den Lichtquellenelementen (7) der jeweiligen Lichtmodule (1, 4) erzeugten Lichtleistung innerhalb des Toleranzbandes (T) verläuft.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale thermische Lichtleistung der Lichtquelle (2, 5) einer Summe der maximalen thermischen Lichtleistung der einzelnen Lichtquellenelemente (7) derselben Lichtquelle (2, 5) entspricht.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2, 5) des ersten und des zweiten Lichtmoduls (1, 4) auf demselben Träger (8) angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass den Lichtquellen (2, 5) des ersten und zweiten Lichtmoduls (1, 4) jeweils ein Kühlmodul (9) zugeordnet ist.