DE102018206709A1

DE102018206709A1 - Beleuchtungssystem und scheinwerfer

Info

Publication number: DE102018206709A1
Application number: DE102018206709.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hartmann; Thomas Feil; Eugen Pappelheim
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2019-11-07

Abstract

Offenbart ist ein Beleuchtungssystem mit einer ersten Beleuchtungseinheit (22) zur Erzeugung eines asymmetrischen Anteils eines Abblendlichts und einer zweiten Beleuchtungseinheit (24) zur Erzeugung von Fernlicht, welche übereinander angeordnet sind. Jede der Beleuchtungseinheiten (22, 24) weist eine Vielzahl von Strahlungsquellen (26, 28) und Lichtleitern (30, 32) auf, welche sich in Querrichtung erstrecken. Die Lichtleiter (30) der ersten Beleuchtungseinheit (22) und die Lichtleiter (32) der zweiten Beleuchtungseinheit (24) sind auf ihrer strahlungsquellenabgewandten Seite mit einer Fresnel-Linse (34) einstückig verbunden, welche die Auskoppelfläche für die von den Strahlungsquellen (26, 28) emittierte Strahlung bildet, wobei die Fresnel-Linse (34) eine Vielzahl von Facetten (36) aufweist, welche sich im verbauten Zustand in Querrichtung erstrecken.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Beleuchtungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Scheinwerfer mit einem solchen Beleuchtungssystem.
Fahrzeuge sind den gesetzlichen Vorschriften entsprechend mit den Lichtfunktionen „Abblendlicht“ und „Fernlicht“ ausgestattet. Das Abblendlicht dient der sicheren Ausleuchtung der Fahrbahn im Nahbereich vor dem Fahrzeug, ohne dabei andere Verkehrsteilnehmer zu blenden. Das Abblendlicht weist dafür einen symmetrischen und einen asymmetrischen (Licht-)Anteil auf. Der symmetrische Anteil verläuft bei Rechtsverkehr in Fahrtrichtung links einer vertikalen Null-Linie, die Gegenverkehr und eigene Fahrbahn trennt. Der asymmetrische Anteil (auch Kink-Beam oder Zwickel genannt) verläuft bei Rechtsverkehr in Fahrtrichtung rechts der vertikalen Null-Linie und dient der Ausleuchtung der eigenen Fahrbahn und des rechten Fahrbahnrands. Bei dem asymmetrischen Anteil steigt die Lichtverteilung zum Fahrbahnrand hin an. Bei Linkverkehr ist die Lage des symmetrische Anteils und des asymmetrischen Anteils vertauscht.
Beim Fernlicht (auch Aufblendlicht oder High-Beam genannt) erfolgt im Gegensatz zum Abblendlicht eine maximal mögliche Fahrbahnausleuchtung. Fernlicht wird in der Regel eingesetzt, wenn es dunkel ist, eine nicht weit genug einsehbare Straße befahren wird und keine anderen Verkehrsteilnehmer geblendet werden können.
Typischerweise werden das Abblendlicht und das Fernlicht durch zwei getrennte Funktionseinheiten/Module realisiert. Diese getrennten Module müssen für eine korrekte Überlagerung von Abblendlicht und Fernlicht aufeinander einjustiert werden, was zusätzlichen Montageaufwand im Scheinwerfer bedeutet und eine potentielle Fehlerquelle darstellt.
Ferner ist ein Beleuchtungssystem bekannt, in welchem die Beleuchtungseinheiten für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts und für das Fernlicht zusammengefasst sind, wobei eine gemeinsame konvexe Auskoppelfläche vorgesehen ist.
Ein solches bekanntes Beleuchtungssystem 1 ist in 1 schematisch dargestellt. Das Beleuchtungssystem 1 weist eine erste Beleuchtungseinheit 2 zur Erzeugung des asymmetrischen Anteils des Abblendlichts und eine im in einem Scheinwerfer verbauten Zustand darunter angeordnete zweite Beleuchtungseinheit 4 zur Erzeugung von Fernlicht auf. Jede der Beleuchtungseinheiten 2, 4 weist eine sich in Querrichtung erstreckende Reihe von Strahlungsquellen 6, 8 auf, deren Strahlung in Lichtleitern 10, 12 eingekoppelt wird. Die Lichtleiter 10, 12 sowohl der ersten Beleuchtungseinheit 2 für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts als auch der zweiten Beleuchtungseinheit 4 für das Fernlicht münden in eine konvexe, (halb-)kissenförmige Primärlinse 14, deren strahlungsquellenabgewandte Seite eine stetige Auskoppelfläche für sämtliche von den Strahlungsquellen 6, 8 beider Beleuchtungseinheiten 2, 4 emittierte Strahlung bildet. D.h. die nicht näher bezeichnete Auskoppelfläche der konvexen Primärlinse 14 ist jeder Strahlungsquelle 6, 8 und somit jedem von den Strahlungsquellen 6, 8 gebildeten Pixel der erzeugten Lichtverteilung zugeordnet.
Werden die erste Beleuchtungseinheit 2 und die zweite Beleuchtungseinheit 4 des bekannten Beleuchtungssystems 1 gleichzeitig betrieben, das heißt, werden gleichzeitig der asymmetrische Anteil des Abblendlichts und das Fernlicht erzeugt, so soll es keinen sichtbaren Übergang zwischen Abblendlicht und Fernlicht geben.
2 bis 5 zeigen die mit dem bekannten Beleuchtungssystem 1 mit konvexer Primärlinse 14, d.h. stetiger Auskoppelfläche, erzielbaren Lichtverteilungen bzw. Pixelformen. Beispielhaft werden bei der ersten und zweiten Beleuchtungseinheit 2, 4 jeweils nur eine Strahlungsquelle 6, 8 betrieben, die übereinander angeordnet und aufeinander ausgerichtet sind.
2a) zeigt in Draufsicht die nur mit der ersten Beleuchtungseinheit 2 für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts erzielte Pixelform, d.h. die mit einer Strahlungsquelle 6 ausgeleuchtete Fläche. Wie aus 2a) erkennbar ist, ist die vom Scheinwerfer weiter entfernte Kante des Pixels unscharf (siehe den Pfeil in 2a).
Wird nun zusätzlich die zweite Beleuchtungseinheit 4 zur Erzeugung von Fernlicht betrieben, so ergibt sich die in 2b) gezeigte Pixelform. Wie aus 2b) ersichtlich ist, ist der Übergang zwischen dem asymmetrischen Anteil des Abblendlichts und dem Fernlicht bzw. deren jeweiliger Lichtverteilung homogen. Allerdings zeigt der in 3 dargestellte, in Längsrichtung und mittig durch die in den 2a) und 2b) durchgeführte Schnitt, dass der vertikale Übergang zwischen dem asymmetrischen Teil des Abblendlichts (gestrichelte Linie) und dem Fernlicht (durchgezogene Linie) zwar homogen (durchgezogener Pfeil) ist, aber die vom Scheinwerfer weiter entfernte Kante des asymmetrischen Anteils des Abblendlichts unscharf (gestrichelter Pfeil) ist, d.h. einen niedrigen Gradienten hat. 3 zeigt den Logarithmus der Intensität der Lichtverteilung über dem Abstand. Wünschenswert wäre jedoch eine scharfe Kante bei homogenem Übergang.
Alternativ lassen sich mit dem in 1 dargestellten bekannten Beleuchtungssystem 1, welches eine konvexe Primärlinse 14 und somit eine stetige Auskoppelfläche aufweist, die in den 4a) und 4b) gezeigten Pixelformen erzeugen. 4a) zeigt die mit dem asymmetrischen Anteil des Abblendlichts erzielte Pixelform. 4b) zeigt die Pixelform, welche mit der Kombination des asymmetrischen Anteils des Abblendlichts und des Fernlichts erzeugt wird. Wie aus 4a) ersichtlich ist, ist zwar die von dem Scheinwerfer weiter entfernte Kante der mit dem asymmetrischen Anteil des Abblendlichts erzeugten Pixelform scharf. Jedoch ist der Übergang zwischen der von dem asymmetrischen Anteil des Abblendlichts erzeugten Lichtverteilung und der von dem Fernlicht erzeugten Lichtverteilung nicht homogen, sondern deutlich sichtbar (vgl. 4b)). D.h. die von dem asymmetrischen Anteil des Abblendlichts und dem Fernlicht jeweils erzeugten Lichtverteilungen/jeweils ausgeleuchteten Flächen sind gut sichtbar getrennt.
Diese Trennung der jeweils ausgeleuchteten Flächen ist auch in 5 erkennbar, welche in Längsrichtung und mittig durch die in den 4a) und 4b) durchgeführte Schnitte zeigt. Zwar ist die vom Scheinwerfer weiter entfernte Kante des asymmetrischen Anteils des Abblendlichts (gestrichelte Linie; die durchgezogene Linie zeigt das Fernlicht) scharf (hoher Gradient; durchgezogener Pfeil). Jedoch sind die jeweiligen Lichtverteilungen sichtbar in vertikaler Richtung getrennt (gestrichelter Pfeil). Wie 3 zeigt 5 den Logarithmus der Intensität der Lichtverteilung über dem Abstand. Wünschenswert wäre jedoch ein homogener, nicht sichtbarer Übergang.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Beleuchtungssystem bereitzustellen, mit welchem sowohl der asymmetrische Anteil des Abblendlichts als auch Fernlicht erzeugt werden kann, wobei bei gleichzeitiger Erzeugung der Übergang von der Lichtverteilung des asymmetrischen Anteils des Abblendlichts zu der Lichtverteilung des Fernlichts insbesondere in vertikaler Richtung nicht sichtbar sein soll, während beim asymmetrischen Anteil des Abblendlichts die Lichtverteilung an ihrer strahlungsquellenfernen Kante einen hohen Gradienten aufweisen, d.h. scharfkantig sein soll.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Beleuchtungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Scheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Das Beleuchtungssystem gemäß der Erfindung weist eine erste Beleuchtungseinheit zur Erzeugung eines asymmetrischen Anteils eines Abblendlichts (auch Kink-Beam oder Zwickel genannt) und eine zweiten Beleuchtungseinheit zur Erzeugung von Fernlicht (auch High-Beam genannt) auf, welche im verbauten Zustand - vorzugsweise bündig - übereinander angeordnet sind. Die erste Beleuchtungseinheit zur Erzeugung eines asymmetrischen Anteils eines Abblendlichts wird auch erste Beleuchtungseinheit für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts genannt. Die zweite Beleuchtungseinheit zur Erzeugung von Fernlicht wird auch zweite Beleuchtungseinheit für Fernlicht genannt. Vorzugsweise ist die erste Beleuchtungseinheit für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts oberhalb der zweiten Beleuchtungseinheit für das Fernlicht angeordnet. Zwischen der ersten Beleuchtungseinheit und der zweiten Beleuchtungseinheit ist eine (imaginäre) Trennungsebene definiert, die sich im verbauten Zustand senkrecht zur vertikalen Richtung erstreckt. Die Trennungsebene entspricht einer Schnittfläche zwischen den Pixeln (Bildpunkten) des asymmetrischen Anteils des Abblendlichts und den Pixeln des Fernlichts.
Sowohl die erste Beleuchtungseinheit als auch die zweite Beleuchtungseinheit weisen eine Vielzahl von Strahlungsquellen und eine Vielzahl von Lichtleitern auf, welche sich im verbauten Zustand in Querrichtung erstrecken. Dabei weist jeder Lichtleiter eine strahlungsquellenseitige Einkoppelfläche auf, welcher zumindest eine Strahlungsquelle zuordenbar ist. Die Vielzahl der Lichtleiter kann gleich oder unterschiedlich der Vielzahl der Strahlungsquellen sein. Die Lichtleiter haben vorzugsweise die Eigenschaft der Totalreflexion (TIR - Total Internal Reflection).
Die Strahlungsquellen der ersten Beleuchtungseinheit und die Strahlungsquellen der zweiten Beleuchtungseinheit sind jeweils mittig aufeinander ausgerichtet, so dass, wenn in Querrichtung an einer bestimmten Stelle sowohl die erste als auch die zweite Beleuchtungseinheit eine Strahlungsquelle aufweisen, diese Strahlungsquellen übereinander liegen und vorzugsweise mittig aufeinander ausgerichtet sind. Grundsätzlich können die erste Beleuchtungseinheit und die zweite Beleuchtungseinheit unterschiedlich viele Strahlungsquellen und auch unterschiedlich viele Lichtleiter aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem sind die Lichtleiter der ersten Beleuchtungseinheit und die Lichtleiter der zweiten Beleuchtungseinheit auf ihrer jeweiligen strahlungsquellenabgewandten Seite mit einer Fresnel-Linse einstückig verbunden. D.h. die aus den Lichtleitern austretende Strahlung wird in eine Fresnel-Linse eingekoppelt. Die Fresnel-Linse bildet auf ihrer lichtleiterabgewandten Seite eine Auskoppelfläche für die von den Strahlungsquellen der ersten Beleuchtungseinheit und den Strahlungsquellen der zweiten Beleuchtungseinheit emittierte Strahlung. An der Auskoppelfläche weist die Fresnel-Linse eine Vielzahl von Facetten (d.h. eine Fresnel-Struktur) auf, welche sich im verbauten Zustand des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems in Querrichtung erstrecken. Die Facetten verlaufen linear bzw. geradlinig. Beispielhaft weist die Fresnel-Linse 15 Facetten auf.
Die Fresnel-Linse bildet zusammen mit den Lichtleitern eine Primäroptik (auch Primärlinse genannt), welche bevorzugt als ein Bauteil ausgeführt ist und beispielsweise durch ein Spritzgußverfahren hergestellt wird. Der Primäroptik kann im Strahlengang eine - für die erste Beleuchtungseinheit und die zweite Beleuchtungseinheit gemeinsame - Sekundäroptik in Form z.B. einer Sekundärlinse nachgeschaltet sein, die dazu dient, die von der Primäroptik ausgehende Lichtverteilung auf die Beleuchtungsebene abzubilden.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem ist bevorzugt als eine - insbesondere geschlossene/eigenständige - Funktionseinheit, das heißt ein Modul, ausgebildet (wird auch als Light Engine bezeichnet), sodass es einfach in unterschiedlichen Scheinwerfern eingesetzt und mit anderen Modulen kombiniert werden kann. Dabei kann das Beleuchtungssystem der Erfindung beispielsweise eine zusätzliche Beleuchtungseinheit für den symmetrischen Anteil des Abblendlichts umfassen oder mit einer solchen modulartig kombiniert werden.
Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem die Auskoppelfläche der Primärlinse mit einer Fresnel-Struktur versehen und somit nicht stetig ist, ist es möglich, (i) bei Einsatz von Abblendlicht für dessen asymmetrischen Anteil eine Lichtverteilung zu erhalten, deren strahlungsquellenferne Kante in vertikaler Richtung einen hohen Gradienten aufweist (scharfkantig ist) und (ii) bei gleichzeitigem Einsatz von Abblendlicht und Fernlicht eine Lichtverteilung zu erhalten, bei welcher die jeweiligen von dem asymmetrischen Anteil des Abblendlichts und von dem Fernlicht erzeugten Lichtverteilungen, insbesondere in vertikaler Richtung, homogen und ohne sichtbare Trennung ineinander übergehen.
Zudem lassen sich durch den Einsatz der Primärlinse mit Fresnel-Struktur die Funktionen des asymmetrischen Anteils des Abblendlichts und des Fernlichts vorteilhafterweise mit einer einzigen Funktionseinheit/einem einzigen Modul und somit mit einer einzigen nachgeschalteten Sekundärlinse realisieren.
Ferner lässt sich mittels der Fresnel-Struktur an der Auskoppelfläche der Primärlinse das Licht/die Strahlung besonders genau in einer Orientierungsrichtung kollimieren und fokussieren. Durch den Einsatz einer Fresnel-Linse ergibt sich eine besonders flache Primärlinse mit vorteilhafter Abstrahlcharakteristik, so dass eine möglichst flache Sekundärlinse realisiert werden kann, wodurch Linsenmaterial eingespart wird.
Eine jede Facette der Fresnel-Linse weist eine Wirkflanke und eine Faltungsflanke (auch Totflanke genannt) auf, welche linear/geradlinig verlaufen. Die Wirkflanken bündeln die von den Strahlungsquellen emittierte und über die Lichtleiter in die Fresnel-Linse eingekoppelte Strahlung in Richtung auf die optische Achse der Fresnel-Linse. Die Faltungsflanken brechen die von den Strahlungsquellen emittierte und von den Lichtleitern eingekoppelte Strahlung von der optischen Achse der Fresnel-Linse weg. In Bezug auf die zwischen der ersten Beleuchtungseinheit und die zweite Beleuchtungseinheit definierte Trennungsebene sind die Facetten der Fresnel-Linse entgegengesetzt angeordnet. Dabei ist vorzugsweise ein in vertikaler Richtung (im verbauten Zustand) oberhalb der Trennungsebene liegender, erster Bereich der Fresnel-Linse der ersten Beleuchtungseinheit für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts zugeordnet, während ein in vertikaler Richtung unterhalb der Trennungsebene liegender, zweite Bereich der Fresnel-Linse der zweiten Beleuchtungseinheit für das Fernlicht zugeordnet ist. D.h., die Facetten des Bereichs oberhalb der Trennungsebene und des Bereichs unterhalb der Trennungsebene weisen in entgegengesetzte Richtungen.
Die Faltungsflanken der Facetten der Fresnel-Linse weisen dabei in Richtung auf die Trennungsebene, während die Wirkflanken von der Trennungsebene wegweisen. Angrenzend an die Trennungsebene zwischen erster und zweiter Beleuchtungseinheit sind jedoch vorzugsweise ein oder einige wenige Facetten vorgesehen, bei denen die Wirkflanke zur Trennungsebene hin und die Trennungsflanke von der Trennungsebene weg weist. D.h. bei dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich der Fresnel-Linse ist vorzugsweise angrenzend an deren Verbindungsstelle jeweils eine Facette vorgesehen, die entgegensetzt zu den weiteren Facetten des jeweiligen Bereichs orientiert ist. Die letztgenannten Facetten dienen insbesondere der Fokussierung der Strahlung in dem Fall, in welchem nur Abblendlicht oder nur Fernlicht erzeugt wird.
Gemäß bevorzugter Ausgestaltung nimmt die Steigung der Wirkflanken der Facetten in Richtung auf die Trennungsebene zwischen der ersten Beleuchtungseinheit und der zweiten Beleuchtungseinheit vom oberen bzw. unteren Rand der Fresnel-Linse (im verbauten Zustand) her ab. Dabei nimmt insbesondere die Höhe der Facetten in Richtung auf die Trennungsebene zwischen der ersten Beleuchtungseinheit und der zweiten Beleuchtungseinheit ab. Hierdurch kann das Licht an der Auskoppelfläche der Fresnel-Linse noch besser in der Orientierungsrichtung kollimiert und fokussiert und somit eine noch bessere Lichtverteilung erreicht werden.
Der erste Bereich der Fresnel-Linse ist vorzugsweise der ersten Beleuchtungseinheit für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts zugeordnet. Der zweite Bereich der Fresnel-Linse ist vorzugsweise der zweiten Beleuchtungseinheit für das Fernlicht zugeordnet. Der erste und der zweite Bereich können in Bezug auf ihre Verbindungsstelle bzw. die Trennungsebene symmetrisch aufgebaut sein, müssen dies aber nicht sein. So kann sich beispielsweise die Anzahl der Facetten des ersten Bereich und des zweiten Bereichs unterscheiden. Dadurch ergeben sich mehr Freiheitsgrade für die Einstellung der Lichtverteilungen für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts und das Fernlicht.
Die Vielzahl der Strahlungsquellen der ersten Beleuchtungseinheit und der zweiten Beleuchtungseinheit sind vorzugsweise jeweils in einer Reihe angeordnet, wobei sich die jeweiligen Reihen im verbauten Zustand in Querrichtung erstrecken und übereinander angeordnet sind. Entsprechendes gilt für die Lichtleiter der ersten und der zweiten Beleuchtungseinheit.
Selbstverständlich können die erste Beleuchtungseinheit und/oder die zweite Beleuchtungseinheit mehr als eine Reihe von Strahlungsquellen aufweisen, wobei die Reihen der jeweiligen Beleuchtungseinheit in Form einer Matrix angeordnet sind. Auch hier gilt wiederum entsprechendes für die Lichtleiter der ersten und der zweiten Beleuchtungseinheit.
Bei den Strahlungsquellen der ersten und der zweiten Beleuchtungseinheit handelt es sich vorzugsweise jeweils um lichtemittierende Dioden (LEDs), wobei besonders bevorzugt sogenannte MicroLEDs (auch micro-LEDs, mLEDs oder µLEDs genannt) eingesetzt werden. Mikro-LEDs zeichnen sich durch einen besonderes geringen Bauraumbedarf aus, was wiederum eine besonders kompakte Bauweise des Beleuchtungssystems der Erfindung ermöglicht. MicroLEDs haben typischerweise einen Durchmesser von 40 bis 60 µm.
Jede Strahlungsquelle kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten LED oder in Form mindestens eines LED-Chips, der eine oder mehrere Leuchtdioden aufweist, vorliegen. Es können mehrere LED-Chips auf einem gemeinsamen Substrat („Submount“) montiert sein und eine Strahlungsquelle bilden, oder einzeln oder gemeinsam beispielsweise auf einer Platine (z.B. FR4, Metallkernplatine, etc.) befestigt sein („CoB“ = Chip on Board) . Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen LEDs, beispielsweise auf Basis von AlInGaN oder InGaN oder AlInGaP, sind grundsätzlich auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Die LED-Chips können direkt emittierend sein oder einen vorgelagerten Leuchtstoff aufweisen. Alternativ kann die lichtemittierende Komponente der Strahlungsquelle eine Laserdiode oder Laserdiodenanordnung sein. Denkbar ist auch, eine OLED-Leuchtschicht oder mehrere OLED-Leuchtschichten oder einen OLED-Leuchtbereich vorzusehen. Die Emissionswellenlängen der lichtemittierenden Komponenten der Strahlungsquellen können grundsätzlich im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich liegen. Die lichtemittierenden Komponenten der Strahlungsquellen können zusätzlich mit einem eigenen Konverter ausgestattet sein. Bevorzugt emittieren die Strahlungsquellen, welche vorzugsweise als LED-Chips ausgebildet sind, weißes Licht im genormten ECE-Weißfeld der Automobilindustrie, beispielsweise realisiert durch einen blauen Emitter und einen gelb/grünen Konverter.
Die Strahlungsquellen der ersten und der zweiten Beleuchtungseinheit sind vorzugsweise einzeln/separat oder in Gruppen ansteuerbar und dadurch ein- und ausschaltbar sowie vorzugsweise dimmbar. Auf diese Weise können beispielsweise von einem Kamerasystem und einer bildverarbeitenden Elektronik erfasster Gegenverkehr oder/und vorausfahrende Fahrzeuge zumindest bereichsweise ausgeblendet werden. D.h. es kann verhindert werden, dass andere Verkehrsteilnehmer geblendet werden. Ein solcher situationsgemäß angepasster Lichtstrahl wird auch als Adaptive Driving Beam (ADB) bezeichnet.
Bei den Lichtleitern der ersten und zweiten Beleuchtungseinheit handelt es sich bevorzugt um sogenannte Taper, d.h. um in Strahlungsrichtung gezogene und insbesondere konisch verlaufende Glasfasern, die sich in Strahlungsrichtung aufweiten.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem kann insbesondere in einem Scheinwerfer, vorzugsweise einem Frontscheinwerfer, eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein landgebundene Fahrzeug wie ein Kraftfahrzeug. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Personenkraftwagen oder ein Kraftrad. Das Fahrzeug kann des Weiteren als nichtautonomes, teil-autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgestaltet sein.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines bekannten Beleuchtungssystems mit stetiger Auskoppelfläche,
2 Pixelformen des in 1 dargestellten bekannten Beleuchtungssystems für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts (2a)) und den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts zusammen mit dem Fernlicht (2b)),
3 eine Darstellung eines vertikalen Schnitts durch die in 2 dargestellten Pixelformen,
4 alternative Pixelformen des in 1 dargestellten bekannten Beleuchtungssystems für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts ( 4a)) und den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts zusammen mit dem Fernlicht (4b)),
5 eine Darstellung eines vertikalen Schnitts durch die in 4 dargestellten Pixelformen,
6 eine schematische Darstellung eines Beleuchtungssystems gemäß der Erfindung,
7 eine isometrische Ansicht eines Beleuchtungssystems gemäß der Erfindung,
8 eine Darstellung eines Längsschnitts eines Beleuchtungssystems gemäß der Erfindung, wobei der Schnitt zwischen in Querrichtung benachbarten Strahlungsquellen einer jeden Beleuchtungseinheit verläuft,
9 eine Darstellung eines Längsschnitts eines Beleuchtungssystems gemäß der Erfindung, wobei der Schnitt mittig durch jeweils eine Strahlungsquelle einer jeden Beleuchtungseinheit verläuft,
10 Pixelformen des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts (10a)) und den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts zusammen mit dem Fernlicht (10b)) und
11 eine Darstellung eines vertikalen Schnitts durch die in 10 dargestellten Pixelformen.

Die 1 bis 5 wurden bereits in der Beschreibungseinleitung beschrieben und es wird auf die obigen Beschreibungsteile verwiesen.
Die 6, 7, 8 und 9 zeigen jeweils ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem 20 mit einer ersten Beleuchtungseinheit 22 für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts und einer zweiten Beleuchtungseinheit 24 für das Fernlicht. Die erste Beleuchtungseinheit 22 und die zweite Beleuchtungseinheit 24 sind im verbauten Zustand übereinander angeordnet, wobei die erste Beleuchtungseinheit 22 für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts vorzugsweise oberhalb der zweiten Beleuchtungseinheit 24 für das Fernlicht angeordnet ist.
Die erste Beleuchtungseinheit 22 und die zweite Beleuchtungseinheit 24 weisen jeweils eine sich in Querrichtung (im verbauten Zustand) erstreckende Reihe von Strahlungsquellen 26, 28 auf, von denen in den Figuren einzelne beispielhaft mit Bezugsziffern versehen sind. Die Strahlungsquellen 26, 28 sind vorzugsweise als lichtemittierende Dioden (LEDs) ausgebildet. Eine jede Strahlungsquelle 26 der ersten Beleuchtungseinheit 22 ist dabei vorzugsweise mittig zentriert über einer jeweiligen Strahlungsquelle 28 der zweiten Beleuchtungseinheit 24 angeordnet, wobei sich die Anzahl der Strahlungsquellen 26, 28 nicht entsprechen muss. Ist die Anzahl der Strahlungsquellen 26, 28 unterschiedlich, so bleibt der über bzw. unter einer überzähligen Strahlungsquelle 26, 28 vorgesehene Platz der Strahlungsquellenreihe der anderen Beleuchtungseinheit 24, 22 leer. Durch die unterschiedliche Strahlungsquellenanzahl lassen sich die Freiheitsgrade bei der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems 20 erhöhen.
Während die 6 und 7 jeweils perspektivische Darstellungen des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems 20 zeigen, zeigt 8 einen Längsschnitt zwischen zwei in Querrichtung benachbarten Strahlungsquellen 26, 28 einer jeden Strahlungsquellenreihe der ersten und der zweiten Beleuchtungseinheit 22, 24, während 9 einen Längsschnitt mitten durch eine Strahlungsquelle 26, 28 einer jeden Strahlungsquellenreihe der ersten und der zweiten Beleuchtungseinheit 22, 24 zeigt.
Die von den Strahlungsquellen 26, 28 emittierte Strahlung wird in Lichtleiter 30, 32 der ersten und der zweiten Beleuchtungseinheit 22, 24 eingekoppelt. Die Lichtleiter 30, 32 sind vorzugsweise als Taper ausgebildet.
An die Lichtleiter 30, 32 schließt sich an deren strahlungsquellenabgewandter Seite eine Fresnel-Linse 34 an. Die lichtleiterabgewandte Seite der Fresnel-Linse 34 bildet eine (Strahlungs-)Auskoppelfläche und weist eine Vielzahl von linear in Querrichtung (im verbauten Zustand) verlaufenden Facetten 36 auf, die an der Auskoppelfläche der Fresnel-Linse 34 eine Fresnel-Struktur bilden.
Die Fresnel-Linse 34 weist einen ersten Bereich 34.1 und einen zweiten Bereich 34.2 auf, die an einer nicht näher bezeichneten Verbindungstelle miteinander verbunden sind bzw. ineinander übergehen. Der erste Bereich 34.1 der Fresnel-Linse 34 ist der ersten Beleuchtungseinheit 22 zur Erzeugung des asymmetrischen Anteils des Abblendlichts zugeordnet. Der zweite Bereich 34.2 der Fresnel-Linse 34 ist der zweiten Beleuchtungseinheit 24 zur Erzeugung des Fernlichts zugeordnet.
Die erste Beleuchtungseinheit 22 und die zweite Beleuchtungseinheit 24 sind in vertikaler Richtung (im verbauten Zustand) über eine (imaginäre) Trennungsebene 42 getrennt. Vorzugsweise sind die erste Beleuchtungseinheit 22 und die zweite Beleuchtungseinheit 24 in vertikaler Richtung gleich weit von der Trennungsebene 42 beabstandet, wobei der vertikale Abstand zwischen der ersten und der zweiten Beleuchtungseinheit 22, 24 bevorzugt möglichst gering ist, sodass das Beleuchtungssystem 20 wenig Bauraum benötigt. Der erste Bereich 34.1 und der zweite Bereich 34.2 der Fresnel-Linse 34 gehen an der Trennungsebene 42 ineinander über (siehe 8 und 9). Der erste Bereich 34.1 und der zweite Bereich 34.2 können gleich oder unterschiedlich ausgestaltet sein, insbesondere was Anzahl und Form der Facetten 36 angeht.
Jede Facette 36 weist eine Wirkflanke 38 und eine Faltungsflanke 40 (auch Totflanke genannt) auf. Die Wirkflanken 38 bündeln das Licht in Richtung der optischen Achse der Fresnel-Linse 34. Die Faltungsflanken 40 brechen das Licht von der optischen Achse weg. In Bezug auf die Trennungsebene 42 sind die Facetten 36 des ersten Bereichs 34.1 der Fresnel-Linse 34 entgegengesetzt zu den Facetten 36 des zweiten Bereichs 34.2 der Fresnel-Linse 34 ausgerichtet. D.h. die Faltungsflanken 40 der Facetten 36 des ersten Bereichs 34.1 und des zweiten Bereichs 34.2 der Fresnel-Linse 34 weisen zueinander, während die Wirkungsflanken 38 der Facetten 36 des ersten Bereichs 34.1 und 34.2 voneinander wegweisen.
Gemäß bevorzugter Ausgestaltung nimmt die Steigung der Wirkflanken 38 der Facetten 36 vom oberen Rand des ersten Bereichs 34.1 und vom unteren Rand des zweiten Bereichs 34.2 der Fresnel-Linse 34 in Richtung auf die Trennungsebene 42 hin ab. Die Begriffe „oberer“ und „unterer“ beziehen sich dabei auf den verbauten Zustand. Entsprechend werden die Facetten 36 vom oberen Rand des ersten Bereichs 34.1 und vom unteren Rand des zweiten Bereichs 34.2 der Fresnel-Linse 34 in Richtung auf die Trennungsebene 42 hin flacher, während sie zu den jeweiligen Rändern hin steiler und schmaler werden. Hierdurch lassen sich eine bessere Kollimierung und eine bessere Fokussierung der ausgekoppelten Strahlung erreichen.
Vorzugsweise weisen sowohl der erste Bereich 34.1 als auch der zweite Bereich 34.2 in vertikaler Richtung (im verbauten Zustand) angrenzend an deren Verbindungsstelle bzw. an die Trennungsebene 42 wenigstens eine Facette 36' auf, welche entgegengesetzt zu den restlichen Facetten 36 des jeweiligen Bereichs 34.1, 34.2 ausgerichtet ist. Diese mittigen Facetten 36' sind vorzugsweise flach mit geringer Steigung von deren nicht näher bezeichneten Wirkflanken ausgebildet. Die Facetten 36' sind insbesondere für die Kollimierung/Fokussierung des Lichts in dem Fall vorgesehen, in welchem nur die erste Beleuchtungseinheit 22 für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts oder nur die zweite Beleuchtungseinheit 24 für das Fernlicht betrieben wird.
10 und 11 zeigen die mit dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem 20, welches eine Primärlinse 34 umfasst, die eine Fresnel-Struktur an der Auskoppelfläche aufweist, erzielbaren Lichtverteilungen. Beispielhaft werden bei der ersten und zweiten Beleuchtungseinheit 22, 24 jeweils nur eine Strahlungsquelle 26, 28 betrieben, welche übereinander angeordnet und aufeinander ausgerichtet sind.
10a) zeigt in Draufsicht die nur mit der ersten Beleuchtungseinheit 22 für den asymmetrischen Anteil des Abblendlichts erzielte Pixelform, d.h. die mit einer Strahlungsquelle 26 ausgeleuchtete Fläche. Wie aus 10a) erkennbar ist, ist die vom Scheinwerfer weiter entfernte Kante (die beispielhaft bei 0,5° liegt) des erzeugten Pixels scharf (siehe den Pfeil in 10a)).
Wird nun zusätzlich die zweite Beleuchtungseinheit 24 zur Erzeugung von Fernlicht betrieben, so ergibt sich die in 10b) gezeigte Pixelform. Wie aus 10b) ersichtlich ist, ist der Übergang zwischen asymmetrischem Anteil des Abblendlichts und Fernlicht bzw. deren jeweiligen Lichtverteilungen homogen.
Dies ergibt sich auch aus 11. 11 zeigt überlagert in Längsrichtung und mittig durch die 10a) und 10b) geführte Schnitte, wobei der Logarithmus der Intensität der Lichtverteilung über dem Abstand dargestellt ist. Es ist ohne weiteres erkennbar, dass der vertikale Übergang zwischen dem asymmetrischen Anteil des Abblendlichts (gestrichelte Linie) und dem Fernlicht (durchgezogene Linie) homogen (oberer durchgezogener Pfeil) ist. Außerdem weist der asymmetrische Anteil des Abblendlichts an der Übergangsstelle an dessen scheinwerferfernen Kante einen hohen Gradienten auf, d.h. weist eine scharfe Kante auf (unterer durchgezogener Pfeil).
Bezugszeichenliste

Beleuchtungssystem	1; 20
Erste Beleuchtungseinheit zur Erzeugung eines asymmetrischen Anteils eines Abblendlichts	2; 22
Zweite Beleuchtungseinheit zur Erzeugung von Fernlicht	4; 24
Strahlungsquellen	6, 8; 26, 28
Lichtleiter	10, 12; 30, 32
Konvexe Primärlinse	14
Fresnel-Linse	34
Erster Bereich der Fresnel-Linse	34.1
Zweiter Bereich der Fresnel-Linse	34.2
Facette	36, 36'
Wirkflanke	38
Faltungsflanke	40
Trennungsebene	42

Claims

Beleuchtungssystem mit einer ersten Beleuchtungseinheit (22) zur Erzeugung eines asymmetrischen Anteils eines Abblendlichts und einer zweiten Beleuchtungseinheit (24) zur Erzeugung von Fernlicht, welche im verbauten Zustand übereinander angeordnet sind, wobei - jede der Beleuchtungseinheiten (22, 24) eine Vielzahl von Strahlungsquellen (26, 28) und eine Vielzahl von Lichtleitern (30, 32) aufweist, welche sich im verbauten Zustand in Querrichtung erstrecken, - jeder Lichtleiter (30, 32) eine strahlungsquellenseitige Einkoppelfläche aufweist, welcher zumindest eine Strahlungsquelle (26, 28) zuordenbar ist und - die Strahlungsquellen (26) der ersten Beleuchtungseinheit (22) und die Strahlungsquellen (28) der zweiten Beleuchtungseinheit (24) jeweils mittig aufeinander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiter (30) der ersten Beleuchtungseinheit (22) und die Lichtleiter (32) der zweiten Beleuchtungseinheit (24) auf ihrer strahlungsquellenabgewandten Seite mit einer Fresnel-Linse (34) einstückig verbunden sind, welche die Auskoppelfläche für die von den Strahlungsquellen (26) der ersten Beleuchtungseinheit (22) und den Strahlungsquellen (28) der zweiten Beleuchtungseinheit (24) emittierte Strahlung bildet, wobei die Fresnel-Linse (34) eine Vielzahl von Facetten (36) aufweist, welche sich im verbauten Zustand in Querrichtung erstrecken.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei eine jede Facette (36) der Fresnel-Linse (34) eine Wirkflanke (38) und eine Faltungsflanke (40) aufweist, wobei die Wirkflanken (38) die von den Strahlungsquellen (26, 28) emittierte Strahlung in Richtung auf die optische Achse der Fresnel-Linse (34) bündeln, während die Faltungsflanken (40) die von den Strahlungsquellen (26, 28) emittierte Strahlung von der optischen Achse der Fresnel-Linse (34) weg brechen, wobei die Facetten (36) in Bezug auf eine Trennungsebene (42) zwischen der ersten Beleuchtungseinheit (22) und der zweiten Beleuchtungseinheit (24) entgegengesetzt angeordnet sind.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 2, wobei die Steigung der Wirkflanken (38) der Facetten (36) in Richtung auf die Trennungsebene (42) zwischen der ersten Beleuchtungseinheit (22) und der zweiten Beleuchtungseinheit (24) abnimmt.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, wobei die Höhe der Facetten (36) in Richtung auf die Trennungsebene (42) zwischen der ersten Beleuchtungseinheit (22) und der zweiten Beleuchtungseinheit (24) abnimmt.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Beleuchtungseinheit (22) und/oder die zweite Beleuchtungseinheit (24) eine oder mehrere im verbauten Zustand übereinander angeordnete Reihen von Strahlungsquellen (26, 28) und eine entsprechende Anzahl von Reihen von Lichtleitern (30, 32) aufweisen.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlungsquellen (26, 28) einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine weitere Beleuchtungseinheit zur Erzeugung eines symmetrischen Anteils des Abblendlichts vorgesehen ist.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches als eine Funktionseinheit ausgebildet ist.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlungsquellen (26, 28) als lichtemittierende Dioden ausgebildet sind.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtleiter (30) der ersten Beleuchtungseinheit (22) und die Lichtleiter (32) der zweiten Beleuchtungseinheit (24) zusammen mit der Fresnel-Linse (34) eine Primäroptik bilden und eine Sekundäroptik vorgesehen ist, welche der Primäroptik im Strahlengang nachgeschaltet ist und sowohl der ersten Beleuchtungseinheit (22) als auch der zweiten Beleuchtungseinheit (24) zugeordnet ist.
Scheinwerfer mit wenigstens einem Beleuchtungssystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug mit wenigstens einem Scheinwerfer nach Anspruch 11.