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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroprojektoren aufweisendes Projektionslichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Projektionslichtmodul ist aus der
WO 2015/058227 A1 bekannt.
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Das bekannte Projektionslichtmodul weist ein erstes Mikrolinsenfeld, ein Mikroblendenfeld und ein Ausgangs-Mikrolinsenfeld auf, wobei das Mikroblendenfeld in einer Lichtstromrichtung zwischen dem Eingangs-Mikrolinsenfeld und dem Ausgangs-Mikrolinsenfeld angeordnet ist. Ein Temperaturausdehnungskoeffizient der Mikrolinsenfelder ist größer als ein Temperaturausdehnungskoeffizient des Mikroblendenfeldes. Die unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten ergeben sich als Folge der Verwendung unterschiedlicher Materialien für die Mikrolinsenfelder (i.d.R. Kunststoff) und das Mikroblendenfeld (i.d.R. Metall).
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Derartige Projektionslichtmodule sind zum Beispiel aus der W02015/058227 bekannt. Aus der
DE 10 213 208 625 A1 ist ein Mikrolinsenprojektionslichtmodul bekannt. Da bei einem Mikroprojektoren aufweisenden Projektionslichtmodul die Abmessungen der einzelnen Mikrolinsen und Mikroblenden und damit auch die zugehörigen Toleranzen sehr klein sein müssen, können Unterschiede in den Temperaturausdehnungskoeffizienten zu einer sichtbaren Verschlechterung der vom Projektionslichtmodul erzeugten Lichtverteilung führen. Die Verschlechterung ergibt sich daraus, dass sich die Lage der Mikroblendenkanten relativ zu den Mikrolinsenfeldern mit sich ändernder Temperatur ändert. Sichtbar wird dies zum Beispiel durch ein verwaschenes Erscheinungsbild der Lichtverteilung und unscharfe Hell-Dunkel-Grenzen. Dieser unerwünschte Effekt tritt insbesondere dann auf, wenn sich in verschiedenen Mikroprojektoren des Projektionslichtmoduls unterschiedliche Temperaturen einstellen.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung darin, ein Mikroprojektoren aufweisendes Projektionslichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem diese Nachteile nicht oder nur in verringerter Form auftreten.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Projektionslichtmodul zeichnet sich dadurch aus, dass es dazu eingerichtet ist, Auswirkungen der ungleich großen Temperaturausdehnungskoeffizienten auf von dem Projektionslichtmodul erzeugbare Lichtverteilungen zu verringern.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Mikroblendenfeld und das Ausgangs-Mikrolinsenfeld in einem zentralen Bereich des Mikroblendenfeldes und des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes starr miteinander gekoppelt sind. Auf diese Weise wird die Länge des sich thermisch jeweils ausdehnenden Materials auf die halbe Länge des Mikroblendenfeldes in der Ausdehnungsrichtung beschränkt. Damit verringern sich auch Unterschiede in den Längenausdehnungen von Mikroblendenfeld und den Mikrolinsenfeldern entsprechend.
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Bevorzugt ist auch, dass die Verbindung durch eine zentrale Klebeverbindung erfolgt. Eine Klebeverbindung ist eine einfache Verbindungstechnik, die ggf. auch mit einem transparenten Kleber erfolgen kann. Durch die zentrale Klebung können sich das Mikroblendenfeld und das Ausgangs-Mikrolinsenfeld außerhalb der Klebeflächen frei gegeneinander ausdehnen, so dass thermomechanische Spannungen vermieden werden.
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Weiter ist bevorzugt, dass das Ausgangs-Mikrolinsenfeld an seinen äußeren Rändern in zwei zu einer optischen Achse des Projektionslichtmoduls senkrechten Raumrichtungen beweglich mit dem Mikroblendenfeld verbunden ist. Durch diese Verbindung wird das Ausgangs-Mikrolinsenfeld relativ zum Mikroblendenfeld angeordnet, und die Beweglichkeit erlaubt eine Relativbewegung zwischen dem Mikroblendenfeld und dem Ausgangs-Mikrolinsenfeld, mit der ebenfalls thermomechanische Spannungen vermieden werden können. Gegenüber der Klebeverbindung besteht ein Vorteil darin, dass die optischen Eigenschaften des zentralen Bereichs nicht beeinträchtigt werden, was bei der Klebeverbindung nicht ganz ausgeschlossen werden kann.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindung durch Stifte und Langlöcher erfolgt, wobei sich je zwei Langlöcher längs jeweils einer der beiden Raumrichtungen erstrecken und in einem äußeren Rand des Mikroblendenfeldes oder des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes angeordnet sind und dass die Stifte fest mit einem äußeren Rand des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes oder des Mikroblendenfeldes verbunden sind und sich quer zur Ausrichtung der Langlöcher durch diese hindurch erstrecken. Diese Ausgestaltung erlaubt einerseits eine exakte Führung einer thermomechanisch hervorgerufenen Relativbewegung zwischen dem Mikroblendenfeld und dem Ausgangs-Mikrolinsenfeld und ist andererseits leicht herstellbar.
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Bevorzugt ist auch, dass die Mikroblenden des Mikroblendenfeldes nicht alle gleich sind und dass die Mikroblenden so gestaltet sind, dass in verschiedenen Bereichen des Mikroblendenfeldes angeordnete Mikroblenden bevorzugt solche Lichtverteilungsbeiträge formen, bei denen sich die Verschiedenheit der Temperaturausdehnungskoeffizienten weniger stark auswirkt, als sich die Verschiedenheit der TemperaturAusdehnungskoeffizienten bei Lichtverteilungsbereichen auswirken würde, wenn Mikroblenden aus anderen Bereichen des Mikroblendenfeldes diese Lichtverteilungsbeiträge formen würden.
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Aus dieser Ausgestaltung resultierende Vorteile werden bei der Betrachtung des folgenden Ausführungsbeispiels dieser Ausgestaltung deutlich.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist bevorzugt, dass das Mikroblendenfeld einen zentralen Bereich, einen ersten peripheren Bereich, einen zweiten peripheren Bereich, einen dritten peripheren Bereich und einen vierten peripheren Bereich aufweist, wobei der zentrale Bereich sowohl zwischen dem ersten peripheren Bereich und dem zweiten peripheren Bereich als auch zwischen dem dritten peripheren Bereich und dem vierten peripheren Bereich liegt, und dass die im ersten peripheren Bereich und im zweiten peripheren Bereich liegenden Mikroblenden dazu eingerichtet sind, Lichtverteilungsbeiträge zu formen, die auf einer hellen Seite einer eine Hell-Dunkel-Grenze aufweisenden Lichtverteilung des Projektionslichtmoduls liegen und welche Lichtverteilungsbeiträge im Ganzen von der Hell-Dunkel-Grenze durch einen zwischen ihnen und der Hell-Dunkel-Grenze liegenden hellen Bereich der Lichtverteilung getrennt liegen.
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Der erste periphere Bereich und der zweite periphere Bereich sind bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Projektionslichtmoduls in einem Kraftfahrzeug ein oberhalb von dem zentralen Bereich liegender oberer peripherer Bereich und ein unterhalb von dem zentralen Bereich liegender unterer peripherer Bereich. Die diesen Bereichen zugeordneten Mikroblenden sind bevorzugt so geformt, dass sie bevorzugt Lichtverteilungsbeiträge formen, die in vertikaler Richtung wenig kritisch sind, d.h. bei denen vertikale Verschiebungen zwischen Mikroblendenfeld und Ausgangs-Mikroblendenfeld sich nicht sichtbar auswirken. Beispiele solcher Lichtverteilungsbeiträge sind den rechten Fahrbahnrand ausleuchtende Lichtverteilungsbeiträge und der unterhalb einer Hell-Dunkel-Grenze eines Grundlichtes oder eines Abblendlichtes liegende Bereich der Lichtverteilung, der von der Hell-Dunkelgrenze noch durch einen hellen Zwischenbereich getrennt ist und damit nicht unmittelbar von der Hell-Dunkel-Grenze begrenzt wird.
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Der dritte periphere Bereich und der vierte periphere Bereich sind dagegen bei der bestimmungsgemäßen Verwendung ein rechter peripherer Bereich und ein linker peripherer Bereich. Die diesen Bereichen zugeordneten Mikroblenden sind bevorzugt so geformt, dass sie bevorzugt Lichtverteilungsbeiträge formen, die in horizontaler Richtung wenig kritisch sind, d.h. bei denen horizontale Verschiebungen sich nicht sichtbar auswirken. Beispiele solcher Lichtverteilungsbeiträge sind parallel zum Horizont verlaufende Abschnitte einer Hell-Dunkel-Grenze eines Grundlichtes oder Abblendlichtes.
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Es ist daher bevorzugt dass die im dritten peripheren Bereich und im vierten peripheren Bereich liegenden Mikroblenden dazu eingerichtet sind, Lichtverteilungsbeiträge zu formen, die unmittelbar von einer zumindest teilweise parallel zu einer Verbindung des dritten peripheren Bereichs und des vierten peripheren Bereichs verlaufenden ersten Hell-Dunkel-Grenze begrenzt werden.
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Bevorzugt ist auch, dass die in dem zentralen Bereich liegenden Mikroblenden dazu eingerichtet sind, Lichtverteilungsbeiträge zu formen, die unmittelbar von einer Hell-Dunkel-Grenze begrenzt werden, die zumindest einen Abschnitt aufweist, in dem sie einen schräg zur ersten Hell-Dunkel-Grenze und senkrecht zu einer optischen Achse des Projektionslichtmoduls ausgerichteten Verlauf aufweist.
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Der zentrale Bereich dehnt sich bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung sowohl in einer vertikalen Richtung als auch in einer horizontalen Richtung im Vergleich zu den weiter außen liegenden peripheren Bereichen weniger aus. Aus diesem Grund ist dieser zentrale Bereich besonders zur Erzeugung des sowohl vertikale als auch horizontale Richtungskomponenten aufweisenden zentralen Abschnitts einer Abblendlichtverteilung (z.B. 15°-Anstieg) geeignet.
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Weiter ist bevorzugt, dass das Ausgangs-Mikrolinsenfeld aus einem flexiblen Material besteht und an seinen äußeren Rändern starr mit dem Mikroblendenfeld verbunden ist.
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Bevorzugt ist auch, dass das Ausgangs-Mikrolinsenfeld aus einem flexiblen Material besteht und dass das Projektionslichtmodul steuerbare Mittel zum Strecken und/oder Stauchen des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes aufweist, die dazu eingerichtet sind, das Ausgangs-Mikrolinsenfeld entgegen der Richtung einer Temperaturausdehnung des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes so zu stauchen, dass ein bei einer Temperaturerhöhung auftretender Versatz zwischen dem Ausgangs-Mikrolinsenfeld und dem Mikroblendenfeld verringert wird.
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Weiter ist bevorzugt, dass das Projektionslichtmodul dazu eingerichtet ist, bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung in einem Kraftfahrzeug eine Abblendlichtverteilung oder Grundlichtverteilung mit einer zumindest teilweise horizontal verlaufenden Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen und die Hell-Dunkel-Grenze temperaturabhängig so zu erzeugen, dass sie bei einer Temperatur von weniger als 20° Celsius unter dem Horizont liegt und bei einer Temperatur von 100° Celsius höher liegt aber noch nicht mehr als zulässig über dem Horizont liegt.
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Dadurch wird eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer mit geringstmöglichem Aufwand verringert, wobei eine suboptimale Reichweite bei niedrigen Temperaturen in Kauf genommen wird.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Mikroblendenfeld und das Ausgangs-Mikrolinsenfeld in einem zentralen Bereich des Mikroblendenfeldes und des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes starr miteinander gekoppelt sind und dass die Verringerung dadurch erfolgt, dass das Mikroblendenfeld einen ersten peripheren Bereich und einen zweiten peripheren Bereich aufweist und dass die im ersten peripheren Bereich liegenden Mikroblenden dazu eingerichtet sind, eine Lichtverteilung mit einer Hell-Dunkel-Grenze in einer Lage zu formen die bei einer hohen Temperatur einer ersten Lage der Hell-Dunkel-Grenze entspricht und bei einer niedrigeren Temperatur einer zweiten Lage entspricht, und dass die im zweiten peripheren Bereich liegenden Mikroblenden dazu eingerichtet sind, eine Hell-Dunkel-Grenze in einer Lage zu formen die bei einer niedrigen Temperatur der ersten Lage der Hell-Dunkel-Grenze entspricht und bei einer höheren Temperatur der zweiten Lage der Hell-Dunkel-Grenze entspricht.
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Durch diese bei Temperaturänderungen gegenläufige Bewegung der von den beiden Bereichen erzeugten und jeweils eine Hell-Dunkel-Grenze aufweisenden Beiträge zu einer Lichtverteilung wird erreicht, dass eine thermomechanisch induzierte Bewegung der Hell-Dunkelgrenze der Summe (Überlagerung) beider Beiträge minimiert wird.
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Bevorzugt ist auch, dass das Mikroblendenfeld starr mit einem einzigen seitlichen Rand des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes verbunden ist.
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Weiter ist bevorzugt, dass mehrere Ausgangs-Mikrolinsenfelder vorhanden sind, die durch Dehnungsfugen voneinander getrennt sind, wobei jedes Ausgangs-Mikrolinsenfeld mit an einer der Dehnungsfuge gegenüberliegenden Seite des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes starr mit einem Halterahmen verbunden ist, an dem auch das Mikroblendenfeld befestigt ist.
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Dadurch wird die Anzahl der Mikroprojektoren, die nur kleine thermische Längenänderungen erfahren, vergrößert.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
- 1 einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem Mikroprojektoren aufweisenden Projektionslichtmodul;
- 2 ein Beispiel einer Anordnung von Mikroprojektoren eines Projektionslichtmoduls;
- 3 einen einzelnen Mikroprojektor eines Projektionslichtmoduls;
- 4 eine Lichtaustrittsfläche eines Ausgangs-Mikrolinsenfeldes eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Projektionslichtmoduls;
- 5 eine Ansicht eines Ausgangs-Mikrolinsenfeldes eines alternativen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Projektionslichtmoduls;
- 6 eine Seitenansicht einer Anordnung aus einem Mikroblendenfeld und einem Ausgangs-Mikrolinsenfeld;
- 7 ein Ausgangs-Mikrolinsenfeld mit einer seitlichen Befestigung des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes an dem Mikroblendenfeld; und
- 8 eine Lichtaustrittsseite eines Projektionslichtmoduls, das mehrere Ausgangs-Mikrolinsenfelder aufweist.
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Im Einzelnen zeigt die 1 einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 mit einem Gehäuse 12, dass eine Lichtaustrittsöffnung aufweist, die von einer transparenten Abdeckscheibe 14 abgedeckt wird. Im Inneren des Gehäuses 12 befindet sich ein Projektionslichtmodul 16. Das Projektionslichtmodul 16 weist eine Lichtquelle 18, eine Primäroptik 20 und eine Mehrzahl von n Mikroprojektoren 22.1, 22.2, ..., 22.n auf.
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Die Lichtquelle 18 ist zum Beispiel eine Halbleiterlichtquelle wie eine Leuchtdiode oder Laserdiode oder eine Gruppe solcher Halbleiterlichtquellen. Alternativ kann die Lichtquelle 18 auch eine Glühlampe oder eine Gasentladungslampe sein.
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Die Primäroptik 20 ist im dargestellten Beispiel ein reflektierendes optisches Element in Form eines konkaven Hohlspiegelreflektors 24. Die Primäroptik 20 kann auch ein lichtbrechendes optisches Element wie eine Linse oder ein lichtbrechendes und reflektierendes katadioptrisches optisches Element sein oder aus mehreren optischen Elementen aufgebaut sein.
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Die Primäroptik 20 ist in Bezug auf die Lichtquelle 18 so angeordnet, dass sie von der Lichtquelle 18 ausgehendes Licht 26 erfasst und auf die Mehrzahl von Mikroprojektoren 22.1, 22.2, ..., 22.n richtet. Jeder Mikroprojektor weist eine Eingangslinse 28, eine Ausgangslinse 30 und eine zwischen der Eingangslinse 28 und der Ausgangslinse 30 angeordnete Mikroblende 32 auf. Die Eingangslinsen 28 bilden in ihrer Gesamtheit ein Eingangs-Mikrolinsenfeld 34. Die Ausgangslinsen 30 bilden in ihrer Gesamtheit ein Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36. Die Mikroblenden 32 bilden in ihrer Gesamtheit ein Mikroblendenfeld 38.
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In der 1 ist rechts von dem Kraftfahrzeugscheinwerfer ein räumliches Koordinatensystem dargestellt, dass von der optischen Achse O des Kraftfahrzeugscheinwerfers 10, einer Horizontalen H und einer Vertikalen V definiert wird. Die Richtung der optischen Achse O ist die Hauptabstrahlrichtung des Projektionslichtmoduls 16. Die optischen Achsen der einzelnen Mikroprojektoren 22.1, 22.2, ..., 22.n sind bevorzugt zu der Hauptabstrahlrichtung parallel.
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Im Inneren jedes Mikroprojektors 22.1, 22.2, ... , 22.n ergibt sich als Folge der durch die Lichtquelle 18 und die Primäroptik 20 erfolgenden Beleuchtung der Eingangslinsen 28 zwischen seiner Eingangslinse 28 und seiner Ausgangslinse 30 eine innere Lichtverteilung, die von der Ausgangslinse 30 als Lichtverteilungsbeitrag zu einer äußeren Lichtverteilung zum Beispiel auf eine vor dem Kraftfahrzeug liegende Fahrbahn oder einen quer zur optischen Achse angeordneten Testschirm abgebildet wird.
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Die Mikroblende 32 jedes Mikroprojektors 22.1, 22.2, ..., 22.n weist einen transparenten Teil und einen intransparenten Teil auf. Die transparenten Teile sind zum Beispiel als Ausnehmungen in einer Blendenfolie aus Metall verwirklicht. Die intransparenten Teile sind Teil der Blendenfolie. Licht 26 der Lichtquelle 18, das durch den transparenten Teil eines einzelnen Mikroprojektors hindurchtritt, wird z.B. auf die Fahrbahn gerichtet und erzeugt dort einen Lichtverteilungsbeitrag in Form eines (ggf. verzerrten) Bildes der inneren Lichtverteilung. Licht 26 der Lichtquelle 18, das auf einen undurchsichtigen Teil der Folie fällt, wird dort absorbiert. Eine in die innere Lichtverteilung hineinragende Kante der Blendenfolie, beziehungsweise einer Ausnehmung der Blendenfolie, erscheint in dem Lichtverteilungsbeitrag als Hell-Dunkel-Grenze. Insgesamt ergibt sich eine äußere Gesamtlichtverteilung des Projektionslichtmoduls 16 dann als Ergebnis einer Überlagerung der von sämtlichen Mikroprojektoren erzeugten Lichtverteilungsbeiträge auf der Fahrbahn (oder auf einem vor dem Scheinwerfer aufgebauten Testschirm), da die Mikroprojektoren 22.1, 22.2, ..., 22.n bevorzugt alle die gleiche Hauptabstrahlrichtung aufweisen. Auf einer senkrecht zur optischen Achse liegenden Schirmfläche liegen die Lichtverteilungsbeiträge aufeinander.
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2 zeigt ein Beispiel einer Anordnung von Mikroprojektoren 22 eines Projektionslichtmoduls. Die einzelnen Mikroprojektoren sind dabei in Zeilen nebeneinander und in Spalten übereinander angeordnet. Die Zahl der Mikroprojektoren in einer Zeile kann für alle Zeilen gleich sein, wie es die 2 zeigt. Voneinander verschiedene Zeilen können aber auch verschieden viele Mikroprojektoren aufweisen. Dies gilt analog für die Zahl der Mikroprojektoren in den Spalten. Die Zahl der Mikroprojektoren in einer Spalte kann für alle Spalten gleich sein, wie es die 2 zeigt. Voneinander verschiedene Spalten können aber auch verschieden viele Mikroprojektoren aufweisen. Die einzelnen Mikroprojektoren 22 sind so aufgebaut, wie es oben unter Bezug auf die 1 erläutert wird. Die Abmessungen der Gesamtheit der Mikroprojektoren längs der Spalten und Zeilen ist bevorzugt jeweils kleiner als 100mm. Bei diesen Abmessungen liegen in einer Spalte und in einer Zeile jeweils 10 bis 30 Mikroprojektoren.
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3 zeigt einen einzelnen Mikroprojektor 22. Vereinfachend zeigt 3 insbesondere drei Lichtstrahlen 41.1, 41.2, 41.3, die von der Primäroptik kommend auf die Eingangslinse 28 einfallen. Die beiden oberen Lichtstrahlen 41.1 und 41.2 passieren die Mikroblende 32 und werden von der Ausgangslinse 30 in das Vorfeld des Projektionslichtmoduls 16 gerichtet, zu dem der Mikroprojektor 22 gehört. Der untere Strahl 41.3 trifft dagegen auf einen undurchsichtigen Teil der Mikroblende 32 auf. Dieser Strahl wird von der Mikroblende 32 absorbiert und geht daher für die zu erzeugende Gesamtlichtverteilung verloren. Die Mikroblende 32 ist hier ein Teil einer Ausnehmungen aufweisenden Blendenfolie aus Metall. Die Dicke (Wandstärke) der Blendenfolie beträgt bei den bekannten Mikroprojektoren zum Beispiel 1/10 mm.
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4 zeigt eine Ansicht einer Lichtaustrittsfläche eines Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Projektionslichtmoduls 16. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind das Mikroblendenfeld 38 und das Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 in einem zentralen Bereich des Mikroblendenfeldes 38 und des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 starr miteinander verbunden. Die starre Verbindung ist eine Klebeverbindung 40, die mit einem bevorzugt transparenten Kleber erfolgt.
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5 zeigt eine Ansicht einer Lichtaustrittsfläche eines Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 eines alternativen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Projektionslichtmoduls 16. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 an seinen äußeren Rändern in zwei zu einer optischen Achse des Projektionslichtmoduls 16 senkrechten Raumrichtungen 44, 46 beweglich mit dem Mikroblendenfeld 38 verbunden Die beiden Raumrichtungen 44, 46 spannen eine Ebene auf. Die Verbindung erfolgt durch Paare von Stiften 48 und Langlöchern 50. Jeweils zwei Langlöcher 50 erstrecken sich jeweils längs einer der beiden Raumrichtungen 44, 46, wobei jeweils zwei Langlöcher 50 sich längs einer der beiden Raumrichtungen 44, 46 erstrecken und wobei sich die gedanklich verlängerten Langlöcher 50 in einem zentralen Fixpunkt 52 des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 schneiden.
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Die Langlöcher 50 sind in einem äußeren Rand des Mikroblendenfeldes 38 oder des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 angeordnet. Die Stifte 48 sind fest mit einem äußeren Rand des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 oder des Mikroblendenfeldes 38 verbunden und erstrecken sich quer zur Ausrichtung der Langlöcher 50 durch diese hindurch. Wenn die Langlöcher 50 im Rand des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 angeordnet sind, sind die Stifte 48 fest mit dem Rand des Mikroblendenfeldes 38 verbunden und umgekehrt. Durch diese Merkmale sind das Mikroblendenfeld 38 und das Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 in zentrierter Anordnung relativ zueinander beweglich miteinander verbunden.
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Diese Anordnung erlaubt insbesondere eine unterschiedlich starke thermische Ausdehnung von Mikroblendenfeld 38 und Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36, ohne dass dabei mechanische Spannungen auftreten, welche die optischen Eigenschaften beeinträchtigen könnten.
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Bei den beiden Ausführungsbeispielen gemäß der 4 und 5 erfolgt die Verringerung der Auswirkungen der ungleich großen Temperaturausdehnungskoeffizienten von Mikroblendenfeld 38 und Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 auf von dem Projektionslichtmodul 16 erzeugbare Lichtverteilungen dadurch, dass der zentrale Bereich 42 einen Bereich darstellt, in dem thermische Längenänderungen vergleichsweise klein sind. Der Vergleich bezieht sich dabei auf Längenänderungen, die außerhalb des zentralen Bereichs 42 auftreten. Durch die zentrale Lage des Fixpunktes 52 und des zentralen Bereichs 42 werden die Längen, längs derer sich unterschiedliche thermisch bedingte Längenänderungen einstellen können, in der Ausdehnungsrichtung jeweils auf die halbe Länge des Mikroblendenfeldes 38 beschränkt. Damit verringern sich auch Unterschiede in den Längenausdehnungen von Mikroblendenfeld 38 und den Mikrolinsenfeldern 34, 36 entsprechend.
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Das Mikroblendenfeld 38 und damit auch das Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 weisen neben dem zentralen Bereich 42, unter anderem einen ersten peripheren Bereich 54, einen zweiten peripheren Bereich peripheren Bereich 56, einen dritten peripheren Bereich 58 und einen vierten peripheren Bereich 60 auf. Der zentrale Bereich 42 liegt sowohl zwischen dem ersten peripheren Bereich 54 und dem zweiten peripheren Bereich 56, als auch zwischen dem dritten peripheren Bereich 58 und dem vierten peripheren Bereich 60. Zwischen dem ersten peripheren Bereich 54 und dem vierten peripheren Bereich 60 liegt ein weiterer peripherer Bereich 57. Zwischen dem vierten peripheren Bereich 60 und dem zweiten peripheren Bereich 56 liegt ebenfalls ein weiterer peripherer Bereich 57. Zwischen dem zweiten peripheren Bereich 56 und dem dritten peripheren Bereich 58 liegt ebenfalls ein weiterer peripherer Bereich 57. Zwischen dem dritten peripheren Bereich 58 und dem ersten peripheren Bereich 54 liegt ebenfalls ein weiterer peripherer Bereich 57. Jeder weitere periphere Bereich 57 ist bevorzugt größer als der erste periphere Bereich 54, der zweite periphere Bereich 56, der dritte periphere Bereich 58, und der vierte periphere Bereich 60. Die peripheren Bereiche können aber auch gleich groß sein. Bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Projektionslichtmoduls 16 in einem Kraftfahrzeug schneidet eine durch den zentralen Fixpunkt 52 laufende Vertikale den ersten peripheren Bereich 54 und den zweiten peripheren Bereich 56, und eine durch den zentralen Fixpunkt 52 laufende Horizontale schneidet den dritten peripheren Bereich 58 und den vierten peripheren Bereich 60.
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Die im ersten peripheren Bereich 54 und im zweiten peripheren Bereich 56 liegenden Mikroblenden sind durch ihre Form bevorzugt dazu eingerichtet, Lichtverteilungsbeiträge zu formen, die auf einer hellen Seite einer eine Hell-Dunkel-Grenze aufweisenden Lichtverteilung des Projektionslichtmoduls 16 liegen und welche Lichtverteilungsbeiträge im Ganzen von der Hell-Dunkel-Grenze durch einen zwischen ihnen und der Hell-Dunkel-Grenze liegenden hellen Bereich der Lichtverteilung getrennt liegen. Diese Lichtverteilungsbeiträge tragen demnach nicht zur Bildung der Hell-Dunkel-Grenze bei.
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Die im dritten peripheren Bereich 58 und im vierten peripheren Bereich 60 liegenden Mikroblenden sind bevorzugt dazu eingerichtet, Lichtverteilungsbeiträge zu formen, die unmittelbar von einer zumindest teilweise parallel zu einer Verbindung des dritten peripheren Bereichs 58 und des vierten peripheren Bereichs 60 verlaufenden ersten Hell-Dunkel-Grenze begrenzt werden. Dabei erzeugt jeder Mikroprojektor einen Lichtverteilungsbeitrag, der eine Hell-Dunkel-Grenze aufweist. Die von den einzelnen Mikroprojektoren erzeugten Hell-Dunkel-Grenzen sind so angeordnet, dass sie sich zu einer Lichtverteilung der gesamten Lichtverteilung ergänzen.
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Die die in dem zentralen Bereich 42 liegenden Mikroblenden sind bevorzugt dazu eingerichtet, Lichtverteilungsbeiträge zu formen, die unmittelbar von einer Hell-Dunkel-Grenze begrenzt werden, die zumindest einen Abschnitt aufweist, in dem sie einen schräg zur ersten Hell-Dunkel-Grenze und senkrecht zu einer optischen Achse des Projektionslichtmoduls 16 ausgerichteten Verlauf aufweist.
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Die Mikroprojektoren 22, die außerhalb des zentralen, bevorzugt kreisförmigen Bereichs 42 liegen, erfahren größere thermische Längenänderungen als die innerhalb des zentralen Bereichs 42 liegenden Mikroprojektoren 22.
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Die im ersten peripheren Bereich 54 und die im zweiten peripheren Bereich 56 liegenden Mikroprojektoren 22 erfahren längs einer diese beiden Bereiche 54, 56 schneidenden Richtung größere thermische Längenänderungen als quer zu dieser Richtung. Die schneidende Richtung ist bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Projektionslichtmoduls zum Beispiel eine Vertikale.
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Die im dritten peripheren Bereich 58 und im vierten peripheren Bereich 60 liegenden Mikroprojektoren 22 erfahren längs einer diese beiden Bereiche 58, 60 schneidenden Richtung größere thermische Längenänderungen als quer zu dieser Richtung. Die schneidende Richtung ist bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung zum Beispiel eine Horizontale.
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Die Mikroblenden 32 des Mikroblendenfeldes 38 sind bevorzugt so geformt, dass mit den im ersten peripheren Bereich 54 und den im zweiten peripheren Bereich 56 liegenden Mikroblenden 32 Lichtverteilungsbeiträge geformt werden, die in bei bestimmungsgemäßer Verwendung vertikaler Richtung wenig kritisch sind. Dies sind zum Beispiel Lichtverteilungsbeiträge, die unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze und von dieser durch eine hellen Zwischenbereich getrennt liegen oder mit denen der rechte Fahrbahnrand ausgeleuchtet wird.
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Die Mikroblenden 32 des Mikroblendenfeldes 38 sind weiter bevorzugt so geformt, dass mit den im dritten peripheren Bereich 58 und den im vierten peripheren Bereich 60 liegenden Mikroblenden Lichtverteilungsbeiträge geformt werden, die in bei bestimmungsgemäßer Verwendung horizontaler Richtung unkritisch sind. Dies sind zum Beispiel Lichtverteilungsbeiträge, die z.B. ein Grundlicht mit Hell-Dunkel-Grenze bilden.
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Die Mikroblenden 32 des Mikroblendenfeldes 38 sind weiter bevorzugt so geformt, dass mit den im zentralen Bereich 42 liegenden Mikroblenden 32 Lichtverteilungsbeiträge geformt werden, die in bei bestimmungsgemäßer Verwendung horizontaler Richtung und auch vertikaler Richtung kritisch sind. Dies sind zum Beispiel Lichtverteilungsbeiträge, mit denen der 15° Anstieg eines asymmetrischen Abblendlichts erzeugt wird.
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Bei der einen zentralen Fixpunkt 52 aufweisenden Befestigung des Mikroblendenfeldes 38 an dem Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36, wie sie sowohl bei der Klebeverbindung 40 als auch bei der Stift-Langloch-Befestigung gegeben ist, werden die mit den Mikroblenden 32 des ersten peripheren Bereichs 54 und des zweiten peripheren Bereichs 56 geformten Lichtverteilungen durch thermische Längenänderungen beide in einander entgegengesetzte Richtungen verschoben (bei bestimmungsgemäßer Verwendung: vertikal). Mit Mikroblenden 32 aus dem ersten peripheren Bereich 54 geformte Lichtverteilungsbeiträge verschieben sich bei bestimmungsgemäßer Verwendung mit zunehmender Temperatur nach oben, während die mit den Mikroblenden 32 des zweiten peripheren Bereichs 56 geformten Lichtverteilungsbeiträge mit zunehmender Temperatur nach unten verschoben werden.
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Dieser Effekt kann derart ausgenutzt werden, dass bei einer bei bestimmungsgemäßem Gebrauch realistisch erwartbaren niedrigsten Temperatur die Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilungsbeiträge aus dem zweiten peripheren Bereich 56 genau auf der Soll-Hell-Dunkel-Grenze (zum Beispiel auf der Höhe des Horizonts) liegt, und bei Erhöhung der Temperatur absinkt, und damit keine unzulässige Blendung erzeugt. Umgekehrt sind die Mikroblenden aus dem ersten peripheren Bereich 54 so gestaltet, dass die Hell-Dunkel-Grenze ihrer Lichtverteilungsbeiträge bei der höchsten zu erwartenden Temperatur auf der Höhe der Soll-Hell-Dunkel-Grenze liegt und bei darunter liegenden Temperaturen tiefer liegt.
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In verallgemeinerter Form bedeutet dies, dass die im ersten peripheren Bereich 54 liegenden Mikroblenden dazu eingerichtet sind, Lichtverteilungsbeiträge mit einer Hell-Dunkel-Grenze zu formen, deren Lage bei einer hohen Temperatur einer ersten Lage der Hell-Dunkel-Grenze entspricht und bei einer niedrigeren Temperatur einer zweiten Lage entspricht. Die im zweiten peripheren Bereich 56 liegenden Mikroblenden sind dazu eingerichtet, eine Hell-Dunkel-Grenze in einer Lage zu formen die bei einer niedrigen Temperatur der ersten Lage der Hell-Dunkel-Grenze entspricht und bei einer höheren Temperatur der zweiten Lage der Hell-Dunkel-Grenze entspricht. Die erste Lage ist bevorzugt die Lage der Soll-Hell-Dunkel-Grenze.
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Bei den bis hier betrachteten Ausführungsbeispielen bestehen die Mikrolinsenfelder 34, 36 bevorzugt aus einem wenig flexiblem, transparenten Kunststoff wie Polycarbonat (PC) .
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In einer weiteren Ausgestaltung besteht das Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 aus einem im Vergleich zu PC flexibleren Material und ist an seinen äußeren Rändern starr mit dem Mikroblendenfeld 38 verbunden. Ein Beispiel eines solchen Materials ist transparentes Silikon.
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Bei dieser Ausgestaltung weist das Projektionslichtmodul 16 bevorzugt steuerbare Mittel zum Strecken und/oder Stauchen des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 auf, die dazu eingerichtet sind, das Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 entgegen der Richtung einer Temperaturausdehnung des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 so zu strecken oder zu stauchen, so dass ein bei einer Temperaturerhöhung auftretender Versatz zwischen dem Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 und dem Mikroblendenfeld 38 verringert wird. Das Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 ist in diesem Ausführungsbeispiel an seinem äußeren Rand fest mit dem Mikroblendenfeld 38 verbunden, so dass das Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 der thermischen Längenänderung des Mikroblendenfeldes 38 folgen kann, wobei sich das transparente Silikon unter Zug verformt. Hierbei wird angenommen, dass eine dabei auftretende Dickenänderung der Mikrolinsen des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 sich geringfügiger auf die optischen Eigenschaften auswirkt als eine quer zur optischen Achse erfolgende Verschiebung zwischen Mikroblendenfeld 38 und Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36, wie sie bei fehlender Kopplung durch thermische Einflüsse auftreten würde.
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Als Stellglieder für eine solche aktive Formänderung des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 kommen temperaturabhängig gesteuerte Piezo-Aktoren oder ein mit einem Schneckengetriebe untersetzter Elektroantrieb in Frage, ohne dass diese Aufzählung als vollständig verstanden werden soll. In diesem Ausführungsbeispiel kann die durch thermische Längenänderungen hervorgerufene Verschiebung zwischen Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 und Mikroblendenfeld 38 bei jeder Temperatur kompensiert werden. Bevorzugt sind an jeder Seite der Linse Aktoren zum Stauchen und Strecken vorhanden. Diese können dann zusätzlich auch zur Einstellung der Position des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 in Bezug zur Position des Mikroblendenfeldes 38 verwendet werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Projektionslichtmodul 16 dazu eingerichtet, bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung in einem Kraftfahrzeug eine Abblendlichtverteilung oder Grundlichtverteilung mit einer zumindest teilweise horizontal verlaufenden Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen, wobei das Projektionslichtmodul 16 dazu eingerichtet ist, die Hell-Dunkel-Grenze temperaturabhängig so zu erzeugen, dass die Hell-Dunkel-Grenze bei einer Temperatur von weniger als 20° Celsius unter dem Horizont liegt und bei einer Temperatur von 100° Celsius höher liegt aber noch nicht mehr als zulässig über dem Horizont liegt.
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Dies lässt sich zum Beispiel mit den folgenden Abwandlungen der Gegenstände der 4 und 5 verwirklichen. In den Randbereichen außerhalb des zentralen Bereichs 42 werden die einzelnen Mikrolinsen des Eingangs-Mikrolinsenfeldes 34 und des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 so entworfen, dass die Hell-Dunkel-Grenzen ihrer Lichtverteilungsbeiträge bei niedrigen Temperaturen (zum Beispiel bei Temperaturen unter 20° Celsius) tiefer liegen als bei höheren Temperaturen (zum Beispiel mehr als 100° Celsius). Bei steigender Temperatur führt die im Vergleich zur Längenänderung des Mikroblendenfeldes 38 dann größere Längenänderung der Mikrolinsenfelder 34, 36 dazu, dass die Hell-Dunkel-Grenze der zugehörigen Lichtverteilungsbeiträge ansteigt. Dadurch, dass man bei niedrigen Temperaturen einen mit der tief liegenden Hell-Dunkel-Grenze verbundenen Reichweiteverlust zulässt, erreicht man, dass auch die mit steigender Temperatur nach oben wandernde Lichtverteilung auf der Fahrbahn noch nicht zu unzulässigen Blendungen anderer Verkehrsteilnehmer führt.
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6 zeigt eine Seitenansicht einer Anordnung aus Mikroblendenfeld 38 und Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 zur Veranschaulichung thermomechanischer Verschiebungen zwischen Mikroblendenfeld 38 und Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36. Die Länge der Pfeile repräsentiert das Ausmaß einer thermischen Längenänderung von Mikroblendenfeld 38 und Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36. Die Pfeilrichtung gibt jeweils die Ausdehnungsrichtung an. Dies gilt analog für die 4. Wie man in 6 sieht, ist die thermische Längenänderung des Mikroblendenfeldes 38 kleiner als die thermische Längenänderung des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36. Beide Längenänderungen wachsen von dem zentralen Fixpunkt 52 ausgehend nach außen hin an.
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7 zeigt eine Lichtaustrittsseite eines Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 mit einer seitlichen Befestigung des Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36 an dem Mikroblendenfeld 38. Hier sind das Eingangs-Mikrolinsenfeld 34, das Mikroblendenfeld 38 und das Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36 starr an einer Seite, hier jeweils mit ihrem unteren seitlichen Rand, nur an einem unteren Teil eines Halterahmens 62 befestigt.
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Die thermische Längenänderung erfolgt bei dieser Befestigung bevorzugt in vertikaler Richtung 64 nach oben. Der Halterahmen 62 kann bei flexiblen Linsen gleichzeitig dazu genutzt werden, durch seitlichen Druck auf die Linsen die Ausdehnung der Linse nach oben hin zuzulassen und nach rechts und links zu begrenzen. Bei einer solchen Konstellation erfahren dann die unteren, bzw. nahe an dem Teil des Halterahmens 62, an dem die Befestigung erfolgt, liegenden Zeilen von Mikrolinsen der Mikrolinsenfelder 34, 36 nur geringe thermische Längenänderungen in der vertikalen Richtung 64. Es ist dann vorteilhaft, genau diese Zeilen dazu zu verwenden den zentralen Abschnitt einer Abblendlichtverteilung oder Grundlichtverteilung zu erzeugen. Die oberen Zeilen, die größere thermische Längenänderungen erfahren, werden dann bevorzugt zur Erzeugung anderer Bereiche der Lichtverteilung verwendet.
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Für die Erzeugung einer Abblendlichtverteilung wird der in der 7 gezeigte Aufbau bevorzugt um 90° gedreht. Dann ergeben sich thermisch bedingte Änderungen der Lichtverteilung im Wesentlichen nur in horizontaler Richtung und der Helligkeitsgradient der Hell-Dunkel-Grenze ändert sich bei einer Temperaturänderung nicht. Außerdem wird auch bei steigender Temperatur keine zusätzliche Blendung erzeugt.
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8 zeigt eine Ansicht einer Lichtaustrittsseite eines Projektionslichtmoduls 16, das mehrere Ausgangs-Mikrolinsenfelder 36.1, 36.2 aufweist, die durch eine Dehnungsfuge 66 voneinander getrennt sind.
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Jedes Ausgangs-Mikrolinsenfeld 36.1, 36.2 ist mit an einer der Dehnungsfuge 66 gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Ausgangs-Mikrolinsenfeldes 36.1, 36.2 starr mit einem Halterahmen 62 verbunden, an dem auch das Mikroblendenfeld 38 befestigt ist. So kann die Anzahl der einzelnen Mikroprojektoren, die nur eine kleine thermische Längenänderung erfahren vergrößert werden. 8 zeigt eine Ausgestaltung mit zwei Ausgangs-Mikrolinsenfeldern 36.1, 36.2. Diese sind dabei wie beim Gegenstand der 7 bevorzugt an einem einzelne Randabschnitt eines Halterahmens befestigt und dehnen sich in die Mitte hin aus, wobei die zwischen ihnen liegende Dehnungsfuge 66 kleiner wird.
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Das Mikroblendenfeld 38 besteht in einer zur Erfindung alternativen Konstellation aus dem gleichen Material wie die Mikrolinsenfelder 34, 36 oder aus einem Material mit möglichst gleichem Ausdehnungskoeffizienten. Dann vergrößert sich das Mikroblendenfeld 38 in gleichem Maße wie der Halterahmen 62 und die Zeilen der beiden Ausgangs-Mikrolinsenfelder 36.1, 36.2, die sich nahe an Ihrer jeweiligen Befestigung am Halterahmen 62 befinden, erfahren nur eine geringe thermische Längenänderung in vertikaler Richtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/058227 A1 [0001]
- DE 10213208625 A1 [0003]
