DE102018201980A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102018201980A1
DE102018201980A1 DE102018201980.0A DE102018201980A DE102018201980A1 DE 102018201980 A1 DE102018201980 A1 DE 102018201980A1 DE 102018201980 A DE102018201980 A DE 102018201980A DE 102018201980 A1 DE102018201980 A1 DE 102018201980A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lighting device
reflector
ellipsoid
light source
motor vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018201980.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Helmut Erdl
Abdelmalek Hanafi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102018201980.0A priority Critical patent/DE102018201980A1/de
Priority to CN201980005828.7A priority patent/CN111373195B/zh
Priority to PCT/EP2019/050732 priority patent/WO2019154587A1/de
Priority to US16/968,220 priority patent/US11287099B2/en
Publication of DE102018201980A1 publication Critical patent/DE102018201980A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/24—Light guides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/323—Optical layout thereof the reflector having two perpendicular cross sections having regular geometrical curves of a distinct nature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16—Laser light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/176—Light sources where the light is generated by photoluminescent material spaced from a primary light generating element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/275—Lens surfaces, e.g. coatings or surface structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/321—Optical layout thereof the reflector being a surface of revolution or a planar surface, e.g. truncated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
    • F21S41/365—Combinations of two or more separate reflectors successively reflecting the light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/40—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by screens, non-reflecting members, light-shielding members or fixed shades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Laserlichtquelle (2) zur Erzeugung von Laserlicht sowie eine Konvertierungseinheit (4) mit einer reflektierenden Konvertierungsschicht (5), auf welche im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung (1) von der Laserlichtquelle (2) stammendes Laserlicht derart gerichtet wird, dass eine Weißlichtquelle (Q) auf der Konvertierungsschicht (5) erzeugt wird. Ferner ist ein Reflektor (6) vorgesehen, der eine elliptische Reflexionsfläche (7) umfasst, welche einem Teilbereich eines Ellipsoids (E) entspricht, der einen Scheitelpunkt (SP) des Ellipsoids (E) enthält, wobei der Reflektor (6) derart geformt und angeordnet ist, dass innerhalb der Weißlichtquelle (Q) ein erster Brennpunkt (f1) des Ellipsoids (E) liegt und mittels des Reflektors (6) die Weißlichtquelle (Q) in der Form eines reellen Zwischenbilds (Q') optisch abgebildet wird, das einen zweiten Brennpunkt (f2) des Ellipsoids (E) umfasst. Die Beleuchtungsvorrichtung (1) enthält darüber hinaus eine Sekundäroptik (9), durch welche aus dem reellen Zwischenbild (Q') eine Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erzeugt wird. Ferner ist am Ort des reellen Zwischenbilds (Q') eine Blende (8) zur Begrenzung der Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
  • Um in Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtungen, wie z.B. Scheinwerfern, Weißlicht zu generieren, ist die Verwendung von Konvertierungsschichten bekannt. Diese Schichten konvertieren monochromatisches Licht in Weißlicht. Mit einer geeigneten Optik kann dieses Weißlicht in eine Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs gewandelt werden, wie z.B. in eine Abblendlicht- oder Fernlichtverteilung.
  • Oftmals ist es wünschenswert, die Lichtverteilung, welche durch eine Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung generiert wird, geeignet abzuschatten, um z.B. in einer Abblendlichtverteilung eine Hell-Dunkel-Grenze zu generieren. Herkömmlicherweise werden dabei Blenden auf bzw. benachbart zu der Konvertierungsschicht positioniert, um die Abstrahlung des dort erzeugten Weißlichts zu begrenzen. Dies erfordert zum einen eine Anpassung des Konvertierungsmoduls, das die Konvertierungsschicht enthält, und zum anderen werden monochromatische Reflexionen des auf die Konvertierungsschicht fallenden Lichts durch Kantenstreuung an der Blende hervorgerufen, was sich wiederum negativ auf die generierte Lichtverteilung auswirkt (Augensicherheit).
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit der einfach und effizient eine abgegrenzte Lichtverteilung generiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist für ein Kraftfahrzeug, wie z.B. einen PKW und ggf. auch einen LKW, vorgesehen. Vorzugsweise ist die Beleuchtungsvorrichtung eine Außenleuchte am Kraftfahrzeug. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung einen Frontscheinwerfer oder sie ist ein Fronscheinwerfer, mit dem insbesondere zumindest ein Teil einer Abblendlichtverteilung und/oder Fernlichtverteilung erzeugt wird. Nichtsdestotrotz kann die Beleuchtungsvorrichtung ggf. auch eine andere Leuchte am Kraftfahrzeug darstellen, wie z.B. eine Heckleuchte.
  • Sofern im Folgenden und insbesondere in den Patentansprüchen Wechselwirkungen zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und dem Kraftfahrzeug bzw. Komponenten des Kraftfahrzeugs beschrieben werden, so ist dies immer dahingehend zu verstehen, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug auftritt. Die Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung, die eine entsprechende Wechselwirkung mit dem Kraftfahrzeug bzw. Bauteilen des Kraftfahrzeugs haben, sind somit derart ausgestaltet, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug hervorgerufen wird.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Laserlichtquelle zur Erzeugung von vorzugsweise monochromatischem Laserlicht. Je nach Ausgestaltung kann die Laserlichtquelle dabei eine und ggf. auch mehrere Laserdioden umfassen. Vorzugsweise liegt die Leistung der Laserlichtquelle zischen 3 Watt und 10 Watt. Die Beleuchtungsvorrichtung beinhaltet ferner eine Konvertierungseinheit bzw. ein Konvertierungsmodul, das eine reflektierende Konvertierungsschicht umfasst. Im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung wird auf diese Konvertierungsschicht von der Laserlichtquelle stammendes Licht derart gerichtet, dass eine Weißlichtquelle, welche vorzugsweise eine Punktlichtquelle ist, auf der Konvertierungsschicht erzeugt wird.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst ferner einen Reflektor, der eine elliptische Reflexionsfläche umfasst, welche einem Teilbereich eines Ellipsoids entspricht, der einen und vorzugsweise ausschließlich einen Scheitelpunkt des Ellipsoids enthält. Der Reflektor ist derart geformt und angeordnet, dass innerhalb der Weißlichtquelle ein erster Brennpunkt des Ellipsoids liegt und mittels des Reflektors die Weißlichtquelle in der Form eines reellen Zwischenbilds optisch abgebildet wird, wobei das reelle Zwischenbild einen zweiten, zum ersten Brennpunkt unterschiedlichen Brennpunkt des Ellipsoids umfasst. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ferner eine Sekundäroptik, durch welche aus dem reellen Zwischenbild eine Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erzeugt wird.
  • Hier und im Folgenden ist allgemein unter einem Reflektor ein Bauteil mit einer Reflexionsfläche zu verstehen, die mehr als 50% der einfallenden Strahlung reflektiert und somit einen Reflexionsgrad von mehr als 50% aufweist. Insbesondere liegt der Reflexionsgrad bei 70% oder mehr bzw. bei 80% oder mehr. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die elliptische Reflexionsfläche des oben beschriebenen Reflektors noch höher reflektierend und weist einen Reflexionsgrad von 90% oder mehr und vorzugsweise von 95% oder mehr auf. Hierdurch werden die Lichtstromverluste gering gehalten. Darüber hinaus muss die Reflexionsfläche eines Reflektors nicht zwangsläufig eine durchgehende Fläche sein, sondern der Reflektor kann ggf. auch facettiert sein und aus mehreren Teilreflexionsflächen bestehen.
  • In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist am Ort des reellen Zwischenbilds eine Blende zur Begrenzung der Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs angeordnet. Auf diese Weise kann die Kontur der Lichtverteilung einfach begrenzt werden, ohne dass unerwünschte monochromatische Reflexionen erzeugt werden, die bei der Anordnung einer Blende an der Konvertierungsschicht auftreten. Darüber hinaus kann durch die Verwendung eines elliptischen Reflektors eine optische Abbildung mit hoher Qualität und geringen Lichtstromverlusten gewährleistet werden. Ferner ermöglicht die Verwendung einer Laserlichtquelle die Erzeugung einer Lichtverteilung mit hoher Leuchtdichte. Die reflektierende Konvertierungsschicht gewährleistet darüber hinaus eine effiziente Kühlung der Weißlichtquelle, da Wärme über die Rückseite der Konvertierungsschicht abgeführt werden kann.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung liegt das Verhältnis eines ersten Abstands, der den Abstand einer Zielebene zum Scheitelpunkt der elliptischen Reflexionsfläche des Reflektors repräsentiert, zu einem zweiten Abstand, der den Abstand einer Quellebene zum Scheitelpunkt der elliptischen Reflexionsfläche des Reflektors repräsentiert, in einem Wertbereich zwischen 0,8 und 1,2. Dabei ist der erste Brennpunkt in der Quellebene angeordnet und die Quellebene erstreckt sich senkrecht zu der durch den Scheitelpunkt der elliptischen Reflexionsfläche verlaufenden Halbachse des Ellipsoids. Ferner ist der zweite Brennpunkt in der Zielebene angeordnet und die Zielebene erstreckt sich senkrecht zu der durch den Scheitelpunkt der elliptischen Reflexionsfläche verlaufenden Halbachse des Ellipsoids. Gemäß dieser Ausführungsform liegt der Abbildungsmaßstab der durch den Reflektor bewirkten optischen Abbildung in dem genannten Wertebereich des Abstandsverhältnisses. Mittels eines derartigen Abbildungsmaßstabs kann eine Anordnung des Reflektors in der Beleuchtungsvorrichtung erreicht werden, welche zu einer geringen Bautiefe der Beleuchtungsvorrichtung führt und eine hohe Lichtausbeute erlaubt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis des ersten Abstands zum zweiten Abstand im Wesentlichen bei Eins. Dies wird insbesondere dadurch bewirkt, dass in dem Paar aus Halbachse des Ellipsoids, die durch den Scheitelpunkt der elliptischen Reflexionsfläche verläuft, und Halbachse des Ellipsoids, welche durch den ersten und zweiten Brennpunkt verläuft, die durch den Scheitelpunkt verlaufende Halbachse die kleine Halbachse ist. Durch diese symmetrische Auslegung in Richtung der kleinen Halbachse wird trotz endlichem Abstand zwischen dem ersten und zweiten Brennpunkt ein Abbildungsmaßstab von Eins erreicht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung einen optischen Lichtleiter, über den von der Laserlichtquelle stammendes Laserlicht zu der reflektierenden Konvertierungsschicht geleitet wird. Hierdurch wird eine flexible Positionierung der Laserlichtquelle in der Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht.
  • Die Sekundäroptik kann in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung unterschiedlich ausgestaltet sein. In einer Variante umfasst die Sekundäroptik einen oder mehrere weitere Reflektoren zusätzlich zu dem in der Beleuchtungsvorrichtung enthaltenen elliptischen Reflektor. Alternativ oder zusätzlich kann die Sekundäroptik auch eine oder mehrere Linsen umfassen.
  • In einer bevorzugten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform weist zumindest ein weiterer Reflektor und vorzugsweise alle weiteren Reflektoren der Sekundäroptik jeweils eine Reflexionsfläche mit einem Reflexionsgrad von 90% oder mehr und vorzugsweise von 95% oder mehr auf. Vorzugsweise weist ferner zumindest eine Linse und insbesondere alle Linsen der Sekundäroptik eine Antireflexionsbeschichtung auf. Auf diese Weise werden die Lichtstromverluste gering gehalten.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bilden zumindest zwei und insbesondere alle Elemente ausgewählt aus dem Reflektor, der Blende und zumindest einem Teil der Sekundäroptik ein integrales Bauteil. Der zumindest eine Teil der Sekundäroptik kann ggf. auch die gesamte Sekundäroptik darstellen. Vorzugsweise umfasst der zumindest eine Teil der Sekundäroptik den oder die oben beschriebenen weiteren Reflektoren bzw. die oben beschriebene Linse oder Linsen.
  • Durch die soeben beschriebene Ausbildung eines integralen Bauteils wird bereits bei der Fertigung der Beleuchtungsvorrichtung die exakte Anordnung der darin integrierten optischen Einheiten zueinander gewährleistet. Hierdurch wird der Justageaufwand für die Beleuchtungsvorrichtung sehr gering gehalten und eine hohe Robustheit des Systems garantiert.
  • Neben der oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches eine oder mehrere erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtungen bzw. bevorzugte Varianten dieser Beleuchtungsvorrichtungen umfasst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten 1 detailliert beschrieben. Diese Figur zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
  • Die Erfindung wird beispielhaft anhand einer Beleuchtungsvorrichtung in der Form eines Frontscheinwerfers erläutert. Dieser Frontscheinwerfer ist in 1 lediglich schematisch wiedergegeben und mit Bezugszeichen 1 bezeichnet. Aus Übersichtlichkeitsgründen wurden das Gehäuse des Frontscheinwerfers sowie dessen transparente Abdeckscheibe, über welche das Scheinwerferlicht aus dem Gehäuse austritt, weggelassen.
  • Der Frontscheinwerfer 1 umfasst eine Laserlichtquelle 2, die monochromatisches Laserlicht, wie z.B. blaues Laserlicht, generiert. Hierzu umfasst die Laserlichtquelle eine und ggf. auch mehrere Laserdioden. Über einen optischen Lichtleiter 3 aus einer oder mehreren optischen Fasern wird dieses Laserlicht hin zu einer Konvertierungseinheit bzw. einem Konvertierungsmodul 4 geleitet. Durch die Anbindung der Laserlichtquelle 2 über den Lichtleiter 3 kann die Laserlichtquelle ggf. entfernt von dem restlichen Scheinwerfer angeordnet werden.
  • Das in dem Lichtleiter 3 geführte Laserlicht tritt über das entfernt von der Laserlichtquelle 2 angeordnete Ende des Lichtleiters aus und fällt auf ein Konvertierungselement bzw. eine Konvertierungsschicht 5, die Bestandteil des Konvertierungsmoduls 4 ist. Die Konvertierungsschicht besteht aus an sich bekanntem Konvertierungsmaterial. Beispielsweise wird bei einer blauen/violetten Laserlichtquelle mit einer Emissionswellenlänge von 450 nm/405 nm eine Phosphorkonvertierungsschicht aus Nitrid-Phosphor oder Oxidnitrid-Phosphor oder Cerium-dotiertem YAG-Phosphor verwendet. Die Konvertierungsschicht wandelt das darauf fallende Laserlicht in Weißlicht. Die Konvertierungsschicht ist dabei reflektierend, d.h. das konvertierte Weißlicht verlässt die Konvertierungsschicht von der gleichen Seite, von der das Laserlicht auf die Konvertierungsschicht trifft. Die Verwendung einer reflektierenden Konvertierungsschicht ermöglicht eine effiziente Kühlung dieser Schicht, da von der gesamten Rückseite der Konvertierungsschicht Wärme abgeführt werden kann.
  • Mittels der Konvertierungsschicht 5 wird in der Ausführungsform der 1 eine im Wesentlichen punktförmige Weißlichtquelle geschaffen, die durch einen schwarzen Kreis angedeutet ist und mit dem Bezugszeichen Q bezeichnet ist. Die punktförmige Weißlichtquelle liegt dabei in einem Brennpunkt f1 des weiter unten beschriebenen elliptischen Reflektors 6. Das Licht der Weißlichtquelle tritt über ein Lichtaustrittsfenster (nicht gezeigt) aus der Konvertierungseinheit 4 aus. Der Strahlengang der Weißlichtquelle ist schematisch durch mehrere durchgezogene Linien L angedeutet, die teilweise als Pfeile wiedergegeben sind. Die Linien stellen den Verlauf von Lichtstrahlen der Weißlichtquelle Q dar.
  • Das Licht der Weißlichtquelle Q fällt in der Beleuchtungsvorrichtung der 1 auf einen Reflektor 6, der im Schnitt wiedergegeben ist und einen Teilbereich eines (imaginären) Ellipsoids E bildet. Für einen typischen Abstand von 3 bis 5 mm zwischen Konvertierungsschicht 4 und Lichtaustrittsfenster hat der Reflektor 6 typischerweise einen Durchmesser zwischen 20 mm und 40 mm. Der Ellipsoid ist in 1 ebenfalls im Schnitt gezeigt und durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Der Reflektor 6 weist auf der Innenseite eine Reflexionsfläche 7 mit einer hochreflektierenden Beschichtung auf, um hierdurch Leistungsverluste in der Beleuchtungsvorrichtung gering zu halten. Auf der Reflexionsfläche 7 befindet sich ein einzelner Scheitelpunkt SP des Ellipsoids E.
  • Die Form und Anordnung des Reflektors 6 bzw. des Ellipsoids E ist derart gewählt, dass die Weißlichtquelle Q in einem ersten Brennpunkt f1 der drei Brennpunkte des Ellipsoids E liegt, so dass durch den Reflektor 6 eine optische Abbildung der Weißlichtquelle Q in der Form eines reellen Zwischenbilds Q' am Ort eines zweiten Brennpunkts f2 des Ellipsoids E erzeugt wird. Das reelle Zwischenbild ist in 1 analog zur Weißlichtquelle durch einen schwarzen Kreis angedeutet. Die durch die beiden Brennpunkte f1 und f2 verlaufende Achse a stellt eine Halbachse des Ellipsoids E dar. Ebenso stellt die senkrecht durch den Scheitelpunkt SP verlaufende Achse b eine Halbachse des Ellipsoids E dar. Dabei ist die Achse a die große Halbachse und die Achse b die kleine Halbachse.
  • Gemäß der Darstellung der 1 liegt die Weißlichtquelle Q in einer Quellebene E1, die senkrecht zu der kleinen Halbachse b verläuft und durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Analog liegt das Zwischenbild Q' in einer Zielebene E2, die senkrecht zu der kleinen Halbachse b verläuft und durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist. In der Ausführungsform der 1 fallen Quellebene E1 und Zielebene E2 zusammen. Dies bedeutet, dass der Abstand s der Quellebene E1 zum Scheitelpunkt SP genau so groß ist wie der Abstand s' der Zielebene E2 zum Scheitelpunkt SP. Die Abstände s und s' stellen die Schnittweiten der optischen Abbildung des Reflektors 6 dar. Durch deren Verhältnis wird der Abbildungsmaßstab β der optischen Abbildung festgelegt, d.h. es gilt β = s'/s. Die optische Abbildung des Reflektors 6 hat somit einen Abbildungsmaßstab von Eins. Durch die vorstehend beschriebene Ausgestaltung und Anordnung des Reflektors 6, bei der sich die kleine Halbachse b durch die Reflexionsfläche 7 erstreckt, kann eine sehr geringe Bautiefe der Beleuchtungsvorrichtung 1 erreicht werden, da die beiden Brennpunkte f1 und f2 nahe zueinander positioniert werden können.
  • Wie bereits erwähnt, wird durch den Reflektor 6 ein reelles Zwischenbild Q' am zweiten Brennpunkt f2 erzeugt. Aus diesem Zwischenbild wird mittels einer Sekundäroptik in der Form eines weiteren gekrümmten Reflektors 9 mit Reflexionsfläche 10 eine Lichtverteilung erzeugt, die auf die Straße 11 vor dem Kraftfahrzeug geworfen wird. Je nach Ausgestaltung kann als Lichtverteilung eine Abblendlicht- und/oder eine Fernlichtverteilung generiert werden. Aufgrund der Verwendung von Laserlicht wird dabei eine Lichtverteilung mit sehr hoher Leuchtdichte erreicht.
  • Ein erfindungswesentlicher Aspekt der Ausführungsform der 1 besteht darin, dass in der Umgebung von Q' eine Blende 8 positioniert ist, welche das Zwischenbild Q' begrenzt und hierdurch eine Abschattung bewirkt, was sich wiederum in einem dunklen Bereich in der Lichtverteilung äußert, wie durch die vertikale Linie 8' angedeutet ist. Mit der Blende kann somit eine geeignete Begrenzung der auf die Straße geworfenen Lichtverteilung erreicht werden. Zum Beispiel kann bei der Generierung einer Abblendlichtverteilung mittels einer entsprechenden Blendenform eine geeignete Hell-Dunkel-Grenze erzeugt werden, um hierdurch die Blendung von entgegenkommenden Verkehrsteilnehmern zu vermeiden. Ebenso kann im Falle, dass der Scheinwerfer ein blendfreies Fernlicht über eine variable Scheinwerferverstellung generiert, ein blendfreier Bereich des Fernlichts über die Blende 8 realisiert werden.
  • Durch die Verwendung der Blende 8 in der Umgebung des Zwischenbilds Q' wird eine Abschattung sehr einfach und flexibel bewirkt, ohne dass Veränderungen an dem Konvertierungsmodul 4 vorgenommen werden müssen. Ferner werden unerwünschte monochromatische Reflexionen durch Streuung von Laserlicht an Blendenkanten vermieden.
  • In einer bevorzugten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform bilden zumindest zwei Elemente ausgewählt aus dem Reflektor 6, der Blende 8 und dem Reflektor 9 ein monolithisches Bauteil, was z.B. durch die integrale Ausbildung dieser Elemente durch Spritzguss erreicht werden kann. Auf diese Weise wird eine exakte relative Positionierung von optischen Elementen gewährleistet, ohne dass diese aufwändig zueinander justiert werden müssen. Vorzugsweise ist integral mit den genannten Elementen auch eine Aufnahme geformt, in welche das Konvertierungsmodul 4 positioniert wird, wodurch der Justageaufwand weiter vermindert wird.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung der 1 generiert mit dem Reflektor 6 eine optische Abbildung, deren Abbildungsmaßstab den Wert 1 aufweist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Anordnung beschränkt, bei der der Abbildungsmaßstab bei Eins liegt. Vielmehr können in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung auch Reflektoren mit anderen Abbildungsmaßstäben zum Einsatz kommen. Für eine geringe Bautiefe der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sollte der Abbildungsmaßstab vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,2 liegen.
  • Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird eine Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung mit geringer Bautiefe geschaffen. Durch die Verwendung eines Reflektors mit hoher Brechkraft werden dabei kurze Brennweiten sowie geringe Selbstabschattung und eine nahezu aberrationsfreie Abbildung trotz kleiner Bauräume gewährleistet. Durch die Anordnung der Blende in der Ebene des Zwischenbilds können monochromatische Beugungseffekte vermieden werden, die bei der Positionierung der Blende an der Konvertierungsschicht aufgrund von Lichtstreuungen an der Blendenkante auftreten. Durch die Verwendung einer Laserlichtquelle wird ferner die Generierung von Lichtströmen mit hoher Leuchtdichte gewährleistet. Optional kann durch einen monolithischen Aufbau, bei dem mehrere Elemente der Beleuchtungsvorrichtung ein integrales Bauteil bilden, der Justageaufwand minimiert bzw. das Problem einer erhöhten Anforderung an die Justiergenauigkeit beherrscht werden. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung einer reflektierenden Konvertierungsschicht eine sehr gute Kühlung dieser Schicht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Beleuchtungsvorrichtung
    2
    Laserlichtquelle
    3
    Lichtleiter
    4
    Konvertierungseinheit
    5
    Konvertierungsschicht
    6
    Reflektor
    7
    elliptische Reflexionsfläche
    8
    Blende
    8'
    dunkler Bereich
    9
    Reflektor
    10
    Reflexionsfläche
    11
    Straße
    Q
    Weißlichtquelle
    Q'
    reelles Zwischenbild
    E
    Ellipsoid
    SP
    Scheitelpunkt
    f1
    erster Brennpunkt
    f2
    zweiter Brennpunkt
    a
    große Halbachse
    b
    kleine Halbachse
    s, s'
    Schnittweiten
    L
    Lichtstrahlen

Claims (11)

  1. Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: - eine Laserlichtquelle (2) zur Erzeugung von Laserlicht; - eine Konvertierungseinheit (4) umfassend eine reflektierende Konvertierungsschicht (5), auf welche im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung (1) von der Laserlichtquelle (2) stammendes Laserlicht derart gerichtet wird, dass eine Weißlichtquelle (Q) auf der Konvertierungsschicht (5) erzeugt wird; - einen Reflektor (6), der eine elliptische Reflexionsfläche (7) umfasst, welche einem Teilbereich eines Ellipsoids (E) entspricht, der einen Scheitelpunkt (SP) des Ellipsoids (E) enthält, wobei der Reflektor (6) derart geformt und angeordnet ist, dass innerhalb der Weißlichtquelle (Q) ein erster Brennpunkt (f1) des Ellipsoids (E) liegt und mittels des Reflektors (6) die Weißlichtquelle (Q) in der Form eines reellen Zwischenbilds (Q') optisch abgebildet wird, das einen zweiten Brennpunkt (f2) des Ellipsoids (E) umfasst; - eine Sekundäroptik (9), durch welche aus dem reellen Zwischenbild (Q') eine Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, wobei am Ort des reellen Zwischenbilds (Q') eine Blende (8) zur Begrenzung der Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis eines ersten Abstands (s'), der den Abstand einer Zielebene (E2) zum Scheitelpunkt (SP) der elliptischen Reflexionsfläche (7) des Reflektors (6) repräsentiert, zu einem zweiten Abstand (s), der den Abstand einer Quellebene (E1) zum Scheitelpunkt (SP) der elliptischen Reflexionsfläche (7) des Reflektors (6) repräsentiert, in einem Wertebereich zwischen 0,8 und 1,2 liegt, wobei der erste Brennpunkt (f1) in der Quellebene (E1) angeordnet ist und sich die Quellebene (E1) senkrecht zu der durch den Scheitelpunkt (SP) der elliptischen Reflexionsfläche (7) verlaufenden Halbachse (b) des Ellipsoids erstreckt und wobei der zweite Brennpunkt (f2) in der Zielebene (E2) angeordnet ist und sich die Zielebene (E2) senkrecht zu der durch den Scheitelpunkt (SP) der elliptischen Reflexionsfläche (7) verlaufenden Halbachse (b) des Ellipsoids (E) erstreckt.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des ersten Abstands (s') zum zweiten Abstand (s) im Wesentlichen bei Eins liegt.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Paar aus Halbachse (b) des Ellipsoids (E), die durch den Scheitelpunkt (SP) der elliptischen Reflexionsfläche (7) verläuft, und Halbachse (a) des Ellipsoids, welche durch den ersten und zweiten Brennpunkt (f1, f2) verläuft, die durch den Scheitelpunkt (SP) verlaufende Halbachse (b) die kleine Halbachse ist.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) einen Frontscheinwerfer für ein Kraftfahrzeug umfasst, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, als Lichtverteilung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs zumindest einen Teil einer Abblendlichtverteilung und/oder Fernlichtverteilung zu erzeugen.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elliptische Reflexionsfläche (7) des Reflektors (6) einen Reflexionsgrad von 90% oder mehr und vorzugsweise von 95% oder mehr aufweist.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) einen optischen Lichtleiter (3) umfasst, über den von der Laserlichtquelle (2) stammendes Laserlicht zu der reflektierenden Konvertierungsschicht (5) geleitet wird.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundäroptik (9) einen oder mehrere weitere Reflektoren und/oder eine oder mehrere Linsen umfasst.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiterer Reflektor eine Reflexionsfläche (7) mit einem Reflexionsgrad von 90% oder mehr und vorzugsweise von 95% oder mehr aufweist und/oder dass zumindest eine Linse eine Antireflexionsbeschichtung aufweist.
  10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Elemente ausgewählt aus dem Reflektor (6), der Blende (8) und zumindest einem Teil der Sekundäroptik (9) ein integrales Bauteil bilden.
  11. Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Beleuchtungsvorrichtungen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE102018201980.0A 2018-02-08 2018-02-08 Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug Pending DE102018201980A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018201980.0A DE102018201980A1 (de) 2018-02-08 2018-02-08 Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
CN201980005828.7A CN111373195B (zh) 2018-02-08 2019-01-14 用于机动车的照明设备
PCT/EP2019/050732 WO2019154587A1 (de) 2018-02-08 2019-01-14 Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug
US16/968,220 US11287099B2 (en) 2018-02-08 2019-01-14 Lighting device for a motor vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018201980.0A DE102018201980A1 (de) 2018-02-08 2018-02-08 Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018201980A1 true DE102018201980A1 (de) 2019-08-08

Family

ID=65200788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018201980.0A Pending DE102018201980A1 (de) 2018-02-08 2018-02-08 Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11287099B2 (de)
CN (1) CN111373195B (de)
DE (1) DE102018201980A1 (de)
WO (1) WO2019154587A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021083672A1 (de) * 2019-10-29 2021-05-06 HELLA GmbH & Co. KGaA Scheinwerfer für fahrzeuge

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023039904A1 (zh) * 2021-09-18 2023-03-23 华域视觉科技(上海)有限公司 用于车灯照明装置的光学反射系统和车灯照明装置
CN116897259A (zh) * 2021-11-30 2023-10-17 华域视觉科技(上海)有限公司 用于车灯的照明装置及其车灯

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60317254T2 (de) * 2002-04-25 2008-08-28 Valeo Vision Elliptische Beleuchtungsbaugruppe ohne Lichtblende zur Erzeugung eines Abblendlichtes und Scheinwerfer mit einer derartigen Beleuchtungsbaugruppe
DE102016108061A1 (de) * 2016-04-29 2017-11-02 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer
JP6266796B2 (ja) * 2014-09-01 2018-01-24 シャープ株式会社 発光装置、照明装置、スポットライト、車両用前照灯、および内視鏡

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2849158B1 (fr) * 2002-12-20 2005-12-09 Valeo Vision Module d'eclairage pour projecteur de vehicule
JP4124445B2 (ja) 2003-02-03 2008-07-23 株式会社小糸製作所 光源及び車両用前照灯
JP4047266B2 (ja) 2003-11-19 2008-02-13 株式会社小糸製作所 灯具
JP4737133B2 (ja) * 2007-04-25 2011-07-27 市光工業株式会社 車両用灯具
JP5657357B2 (ja) * 2010-12-01 2015-01-21 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
AT512591B1 (de) * 2012-03-12 2014-06-15 Zizala Lichtsysteme Gmbh Fahrzeugscheinwerfer mit Laserlichtquelle
DE102014202863A1 (de) * 2014-02-17 2015-08-20 Osram Gmbh Beleuchtungsvorrichtung mit Konversionseinrichtung
DE102014208504A1 (de) * 2014-05-07 2015-11-12 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Beleuchtungseinrichtung
DE102014226668A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-23 Osram Gmbh Leuchtvorrichtung
KR102266738B1 (ko) * 2015-02-03 2021-06-17 엘지이노텍 주식회사 조명 장치
TWI535971B (zh) * 2015-04-16 2016-06-01 隆達電子股份有限公司 車用燈具
FR3063795B1 (fr) * 2017-03-13 2019-04-05 Valeo Vision Dispositif lumineux, notamment d'eclairage et/ou de signalisation, pour vehicule automobile

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60317254T2 (de) * 2002-04-25 2008-08-28 Valeo Vision Elliptische Beleuchtungsbaugruppe ohne Lichtblende zur Erzeugung eines Abblendlichtes und Scheinwerfer mit einer derartigen Beleuchtungsbaugruppe
JP6266796B2 (ja) * 2014-09-01 2018-01-24 シャープ株式会社 発光装置、照明装置、スポットライト、車両用前照灯、および内視鏡
DE102016108061A1 (de) * 2016-04-29 2017-11-02 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021083672A1 (de) * 2019-10-29 2021-05-06 HELLA GmbH & Co. KGaA Scheinwerfer für fahrzeuge
AU2020374239B2 (en) * 2019-10-29 2021-09-30 HELLA GmbH & Co. KGaA Headlight for vehicles
US11572997B2 (en) 2019-10-29 2023-02-07 HELLA GmbH & Co. KGaA Headlight for vehicles

Also Published As

Publication number Publication date
CN111373195A (zh) 2020-07-03
CN111373195B (zh) 2022-12-30
WO2019154587A1 (de) 2019-08-15
US11287099B2 (en) 2022-03-29
US20210033254A1 (en) 2021-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2799761B1 (de) Lichtmodul für einen kraftfahrzeugscheinwerfer
DE602004002043T2 (de) Elliptische Beleuchtungseinheit ohne Lichtblende zur Erzeugung eines Abblendlichtbündels und Scheinwerfer mit einer derartigen Belleuchtungseinheit
DE102012202290B4 (de) Lichtmodul für ein blendungsfreies Kraftfahrzeug-Fernlicht
AT516836B1 (de) Beleuchtungsvorrichtung mit Strahlenblende sowie Kraftfahrzeugscheinwerfer
EP1792118A1 (de) Optisches system für einen kraftfahrzeugscheinwerfer, beleuchtungseinheit für einen kraftfahrzeugscheinwerfer und kraftfahrzeugscheinwerfer
EP2505910B1 (de) Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer halbleiterlichtquelle
EP0623780B1 (de) Fahrzeugscheinwerferprojektionslinse
DE102009037698A1 (de) Fahrzeugbeleuchtungseinheit und Fahrzeugleuchte
EP2730836B1 (de) Lichtmodul für einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs
DE102010035767A1 (de) Projektionsscheinwerfer mit gezielt abgeschwächtem Lichtintensitätsgradienten an der Hell-Dunkel-Grenze
DE19919704A1 (de) Lampe
EP3830473B1 (de) Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem ellipsoid-reflektor und kollimator
WO2019154587A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug
EP2963334A2 (de) Lichtleiter-anordnung zum einsatz in einer beleuchtungseinrichtung eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit einer solchen lichtleiter-anordnung
EP3653926A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer sowie kraftfahrzeugscheinwerfer
DE102015201856B4 (de) Kfz-Scheinwerfer
DE202014003075U1 (de) Beleuchtungseinrichtung
AT517173B1 (de) Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge
DE102015204735A1 (de) Lichtleiterelement einer Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung und Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung mit einem solchen Lichtleiterelement
DE102012215124A1 (de) Beleuchtungseinrichtung mit Lichtquelle, Lichtleitkörper und Reflektor
EP3385609B1 (de) Lichtmodul für einen kraftfahrzeugscheinwerfer
EP3473918B1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer
DE102019112343A1 (de) Kraftfahrzeugleuchte
EP3719391B1 (de) Teilfernlichtmodul für einen kraftfahrzeugscheinwerfer
DE102018113151B4 (de) Leuchtenmodul für eine Kraftfahrzeugleuchte

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed