DE102019218776A1

DE102019218776A1 - Leuchte für Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019218776A1
Application number: DE102019218776.5A
Authority: DE
Inventors: Hyeong Do Kim; Jong Woon Kim; Chang Ho RYU
Original assignee: SL Corp
Current assignee: SL Corp
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2039-12-04
Also published as: KR20200068247A; CN111271679B; CN111271679A; DE102019218776B4

Abstract

Eine Leuchte für ein Fahrzeug, die eine Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, und eine optische Einheit zum Leiten des Lichts aufweist. Die Lichtquelleneinheit umfasst mehrere Lichtquellen, die in einer Matrixform angeordnet sind, und die optische Einheit umfasst mehrere optische Elemente, die in einer Fortbewegungsrichtung des Lichts angeordnet sind. Das von den mehreren Lichtquellen erzeugte Licht durchläuft die optische Einheit, um ein Strahlmuster zu erzeugen.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leuchte für ein Fahrzeug und insbesondere eine Leuchte für ein Fahrzeug, um unter Verwendung mehrerer Lichtquellen, mehrerer optischer Elemente und eines Abschirmelements ein Strahlmuster mit hoher Auflösung zu erzeugen.
Im Allgemeinen ist ein Fahrzeug mit verschiedenen Arten von Fahrzeugleuchten ausgerüstet, die eine Beleuchtungsfunktion, um die Erkennung eines Objekts in der Nachbarschaft des Fahrzeugs bei schlechten Lichtbedingungen (z.B. nachts) zu unterstützen, und eine Signalfunktion, um andere Fahrzeug- oder Straßennutzer über den Betriebszustand des Fahrzeugs zu benachrichtigen, haben. Zum Beispiel ist ein Fahrzeug im Allgemeinen zu dem Zweck der Beleuchtungsfunktion mit einem Scheinwerfer und einer Nebelleuchte ausgerüstet und mit einer Blinkleuchte, einer Heckleuchte, einer Bremsleuchte, Seitenmarkierungen für die Signalfunktionen oder ähnliches. Diese Fahrzeugleuchten werden durch Gesetze und Bestimmungen bezüglich ihrer Installationsnormen und Spezifikationen vorgeschrieben, um zu ermöglichen, dass jede Funktion voll genutzt wird. Unter den Leuchten für das Fahrzeug bildet der Scheinwerfer ein Abblendmuster oder ein Fernlichtmuster, um die Sicht des Fahrers nach vom sicherzustellen, wenn er das Fahrzeug in einer schlecht beleuchteten Umgebung, wie etwa nachts, betreibt, und er spielt eine wichtige Rolle für das sichere Fahren.
Die Leuchten für das Fahrzeug werden durch ein Leuchtenmodul mit einem Scheinwerfer bereitgestellt, um abhängig von der Bereitstellung des Abschirmelements wahlweise ein Abblendlichtmuster oder ein Fernlichtmuster zu erzeugen. In manchen Fällen können ein Scheinwerfer, der ein Abblendlichtmuster erzeugt, und ein Scheinwerfer, der ein Fernlichtmuster erzeugt, als getrennte Leuchtenmodule bereitgestellt werden.
Die Leuchte für das Fahrzeug unterhält normalerweise ein Abblendlichtmuster, um eine Blendung des Fahrers eines entgegenkommenden Fahrzeugs oder eines vorherausfahrenden Fahrzeugs zu verhindern, und erzeugt nach Bedarf ein Fernlichtmuster, wenn mit hohen Geschwindigkeiten gefahren wird oder wenn in einer schlecht beleuchteten Umgebung gefahren wird, wodurch die Sicherheit erhöht wird.
Folglich werden in den letzten Jahren, adaptive Fernlicht- (ADB-) Scheinwerfer, d.h. adaptive Scheinwerfer, bereitgestellt, bei denen, wenn das entgegenkommende Fahrzeug oder das vorausfahrende Fahrzeug erfasst wird, während mit dem erzeugten Fernlichtmuster gefahren wird, der ADB-Scheinwerfer den Beleuchtungswinkel, die Helligkeit, die Breite, die Länge oder Ähnliches der Leuchte automatisch angepasst, wodurch verhindert wird, dass der Fahrers des entgegenkommenden Fahrzeugs oder des vorherausfahrenden Fahrzeugs geblendet wird.
Wenn in dem Strahlmuster jedoch ein Schattenbereich erzeugt wird, um gemäß der Konfiguration eine Blendung des Fahrers zu verhindern, wird der Schattenbereich in einem großen Anteil der erzeugten Strahlmuster erzeugt und die Sicht nach vom kann unzureichend sichergestellt werden.
Die Erfindung ist durch den unabhängigen Patentanspruch definiert. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen spezifiziert.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung stellen eine Leuchte für ein Fahrzeug bereit, um ein Strahlmuster mit hoher Auflösung zu erzeugen. Aspekte der vorliegenden Offenbarung stellen eine Leuchte für ein Fahrzeug bereit, die ein Abblendlichtmuster und ein Strahlmuster mit einem Schattenbereich erzeugt. Jedoch sind Aspekte der vorliegenden Offenbarung nicht auf die hier dargelegten beschränkt. Die obigen und andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden für jemanden mit gewöhnlichen Kenntnissen der Technik, den die vorliegende Offenbarung betrifft, unter Referenz auf die detaillierte Beschreibung der vorliegenden Offenbarung, die nachstehend gegeben wird, offensichtlicher.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Leuchte für ein Fahrzeug eine Lichtquelleneinheit, die Licht erzeugt, und eine optische Einheit zum Leiten des Lichts aufweisen. Die Lichtquelleneinheit kann mehrere Lichtquellen, die in einer Matrixform angeordnet sind, aufweisen, und die optische Einheit kann mehrere optische Elemente, die in einer Ausbreitungsrichtung des Lichts angeordnet sind, aufweisen. Das von den mehreren Lichtquellen erzeugte Licht kann die optische Einheit durchlaufen, um ein Strahlmuster zu bilden.
Eine Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hat einen oder mehrere der folgenden Vorteile. Unter Verwendung einer Lichtquelleneinheit mit etwa 1000 oder mehr Lichtquellen kann ein Strahlmuster mit hoher Auflösung erzeugt werden. Wenn die Lichtquelleneinheit um eine Mittelachse der Lichtquelleneinheit gedreht wird, um zu ermöglichen, dass eine Seite der Lichtquelleneinheit geneigt wird, kann ein Hell-Dunkel-Grenzbereich des Abblendlichtmusters wirksam erzeugt werden. Da das Abschirmelement eine Aberration und/oder einen Teil des von der Lichtquelleneinheit erzeugten Lichts abschirmt, kann ein Strahlmuster mit einer hellen Mitte und einer hohen Auflösung erzeugt werden.
Die Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorstehend erwähnten Vorteile beschränkt, und andere nicht erwähnte Vorteile können von einer Person mit Kenntnissen der Technik aus den Patentansprüchen klar verstanden werden.
Figurenliste
Die vorstehenden und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden durch die detaillierte Beschreibung ihrer beispielhaften Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlicher, wobei:

1 eine Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 eine Querschnittansicht einer Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Strahlmuster einer Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 einen Teil einer Lichtquelleneinheit einer Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
5A und 5B eine Lichtquelle der Lichtquelleneinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen;
6 ein Bildpunktstrahlmuster zeigt, das durch eine Trennung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt wird;
7 ein Bildpunktstrahlmuster zeigt, das erzeugt wird, wenn es keine Trennung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gibt;
8 erste bis dritte Bildpunktstrahlmuster einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
9A und 9B eine Lichtquelleneinheit zeigen, wobei ein Teil einer Lichtquelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeschaltet ist;
10 einen Hell-Dunkel-Grenzbereich, der von einer Lichtquelleneinheit erzeugt wird, zeigt;
11 die Drehung einer Lichtquelleneinheit in Bezug auf eine Mittelachse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
12 einen Hell-Dunkel-Grenzbereich, der durch eine gedrehte Lichtquelleneinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt wird, zeigt;
13 Lichtwege, die in einer Lichtquelleneinheit einer Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt werden, zeigt;
14 ein erstes beispielhaftes optisches System vor der Abschirmung zeigt;
15 ein Strahlmuster, das durch das erste beispielhafte optische System erzeugt wird, zeigt;
16 einen Schattenbereich, der durch das erste beispielhafte optische System erzeugt wird, zeigt;
17 ein abgeschirmtes zweites beispielhaftes optisches System zeigt;
18 ein Strahlmuster, das durch das zweite beispielhafte optische System erzeugt wird, zeigt;
19 einen Schattenbereich, der durch das zweite beispielhafte optische System erzeugt wird, zeigt;
20 bis 22 schematisch Wege eines ersten Lichts in Abhängigkeit von einer Position eines Abschirmelements gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen;
23A-23C optische Elemente, die sich aufgrund einer Temperaturänderung ausdehnen oder zusammenziehen, zeigen;
24A und 24B Strahlwege, die in Abhängigkeit von der Anzahl optischer Kunststoffelemente erzeugt werden, zeigen;
25A und 25 Strahlwege, die in Abhängigkeit von einem konvergierenden optischen Kunststoffelement und einem divergierenden optischen Kunststoffelement erzeugt werden, zeigen; und
26A-26C zeigen, dass manche Lichtquellen einer Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gesteuert werden.

Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung und Verfahren zur Erreichung dieser werden unter Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen und der begleitenden Zeichnungen leichter verstanden. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden. Vielmehr werden diese beispielhaften Ausführungsformen bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich und vollständig sein wird und Fachleuten der Technik das Konzept der Erfindung vollkommen übermittelt wird, und die vorliegende Offenbarung wird nur durch die beigefügten Patentansprüche definiert. Über diese Spezifikation hinweg bezeichnen gleiche Bezugszahlen in den Zeichnungen gleiche Elemente. In einigen beispielhaften Ausführungsformen werden wohlbekannte Schritte, Strukturen und Verfahren nicht im Detail beschrieben, um zu verhindern, dass die Offenbarung verschleiert wird.
Die hier verwendete Terminologie dient dem Zweck, lediglich bestimmte beispielhafte Ausführungsformen zu beschreiben und ist nicht dafür gedacht, die Erfindung zu beschränken. Wie sie hier verwendet werden, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“ und „das“ auch die Pluralformen enthalten, es sei denn, der Kontext zeigt klar anderes an. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „weist auf“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Spezifikation verwendet werden, das Vorhandensein dargelegter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Betriebe, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Betriebe, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie er hier verwendet wird, umfasst der Begriff „und/oder“ jegliche und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen aufgelisteten Objekte.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier unter Bezug auf Drauf- und Querschnittdarstellungen beschrieben, die schematische Darstellungen idealisierter beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind. Als solches sind Abweichungen von den Formen der Darstellungen zum Beispiel als ein Ergebnis von Herstellungsverfahren und/oder Toleranzen zu erwarten. Folglich sollten beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht als auf die bestimmten Formen von Bereichen, die hier dargestellt sind, beschränkt ausgelegt werden, sondern sollen Abweichungen in den Formen, die sich um Beispiel aus der Herstellung ergeben, umfassen. In den Zeichnungen können jeweilige Komponenten, der einfachen Erklärung halber, vergrößert oder verkleinert sein.
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Kraftwagen“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie er hier verwendet wird, Motorfahrzeuge im Allgemeinen, wie etwa Personenkraftwagen, einschließlich Geländewagen (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene gewerbliche Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielfalt an Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und Ähnliche einschließt und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Verbrennungs-, Plugin-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Alternativbrennstofffahrzeuge (z.B. Brennstoffe, die von anderen Quellen als Erdöl abstammen) einschließt.
Wenn nicht eigens angegeben oder aus dem Kontext offensichtlich, versteht sich der Begriff „etwa“ als innerhalb eines Bereichs normaler Toleranz in der Technik, zum Beispiel innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittels. „Etwa“ kann als innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Werts verstanden werden. Wenn nicht aus dem Kontext anderes deutlich wird, werden alle hier bereitgestellten numerischen Werte durch den Begriff „etwa“ modifiziert.
Hier nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen einer Leuchte für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
1 zeigt eine Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, 2 ist eine Querschnittansicht einer Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, 3 zeigt ein Strahlmuster einer Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, und 4 zeigt einen Teil einer Lichtquelleneinheit einer Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 1 und 2 gezeigt, kann eine Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Lichtquelleneinheit 10 und eine optische Einheit 100 umfassen. Die Lichtquelleneinheit 10 kann mehrere Lichtquellen umfassen, die in einer Matrix- (z.B. Anordnungs-) Form angeordnet sind. Die optische Einheit kann mehrere optische Elemente umfassen, die in einer Richtung eines Lichtausbreitungswegs angeordnet sind. Die Lichtquelle 12 kann ausgebildet sein, um Licht mit einer Lichtmenge und/oder Farbe für die Leuchte für das Fahrzeug einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu erzeugen. Das optische Element kann eine Linse und/oder einen Spiegel und/der ein Prisma umfassen. Folglich kann das Licht, das von den mehreren Lichtquellen erzeugt wird, die optische Einheit durchlaufen, um ein Strahlmuster P, wie in 3 gezeigt, zu erzeugen.
Die Leuchte für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Abblendlichtmuster und/oder ein Fernlichtmuster und/oder ein Kommunikationsstrahlmuster in dem in 3 gezeigten Strahlmuster erzeugen, in dem wenigstens eine der mehreren Lichtquellen ausgeschaltet oder gesteuert (z.B. eingestellt) werden kann, um in dem Strahlmuster einen Schattenbereich zu erzeugen. Zum Beispiel kann wenigstens ein Teil der mehreren Lichtquellen von einer in dem Fahrzeug bereitgestellten (nicht gezeigten) Steuerung gesteuert oder ausgeschaltet werden, um ein Abblendlichtmuster zu erzeugen. Um zu verhindern, dass eine Blendung eines Fahrers eines erfassten vorherausfahrenden oder entgegenkommenden Fahrzeugs bewirkt wird, kann die Steuerung wenigstens eine Lichtquelle einstellen, um den Schattenbereich in einem Teilbereich des Strahlmusters, der einer Position des erfassten Fahrers entspricht, zu erzeugen.
Das Strahlmuster P einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann entsprechend einem Bild erzeugt werden, in dem ein lichtemittierendes Bild der Lichtquelle 10 vertikal (z.B. in einer Oben-Untenrichtung) und horizontal (z.B. in einer Links-Rechtsrichtung) invertiert wird. Wenn zum Beispiel eine lichtemittierende Oberfläche der Lichtquelleneinheit 10, wie in 4 auf der linken Seite gezeigt ist, als ein Bild ausgebildet wird, in dem ein Teil der mehreren Lichtquellen 12 ausgeschaltet ist, kann das Strahlmuster P derart ausgebildet werden, dass es dem lichtemittierenden Bild der Lichtquelleneinheit 10 einschließlich des Schattenbereichs S entspricht und, wie in 4 auf der rechten Seite gezeigt ist, vertikal und horizontal invertiert ist. Schwarze Abschnitte in 4 entsprechen Bereichen, in denen die Lichtquelleneinheit ausgeschaltet ist.
Hier nachstehend werden die optische Lichtquelleneinheit 10 und die optische Einheit 100 einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben. Zuerst wird die Lichtquelle beschrieben.
Die Lichtquelleneinheit 10 kann mehrere (z.B. etwa 1000 oder mehr) Lichtquellen umfassen, um ein Strahlmuster mit hoher Auflösung zu erzeugen, und eine charakteristische Abmessung (z.B. Länge, Breite, Durchmesser oder Ähnliches) jeder Lichtquelle 12 kann etwa 100 µm oder weniger sein. Wenn das von jeder der mehreren Lichtquellen 12 erzeugte Licht die optische Einheit 100 durchläuft, kann ein pixeliges Bildpunktstrahlmuster PP, das in dem Strahlmuster P enthalten ist, erzeugt werden, in dem eine Größe des Bildpunktstrahlmusters PP in Bezug zu der Größe der Lichtquelle 12 stehen kann. Je kleiner die Größe des Bildpunktstrahlmusters ist, desto höher kann die Auflösung sein. Wenn daher die Größe der Lichtquelle, wie in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, klein gemacht wird, kann eine Auflösung des Bildpunktstrahlmusters PP erhöht werden. Außerdem kann die Größe der Lichtquelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weniger als etwa 60 µm sein. Die Lichtquelle 12 kann eine lichtemittierende Diode (LED), eine Mikro-LED oder Ähnliches sein. Die Art der Lichtquelle 12 ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Wenn die Anzahl von Lichtquellen etwa 1000 oder mehr ist, kann die Größe des Bildpunktstrahlmusters, das von jeder Lichtquelle erzeugt wird, 0,25 Grad oder weniger sein, und ein ADB, ein Hell-Dunkel-Grenzbereich des Abblendlichtstrahlmusters, eine Kommunikationsleuchte oder Ähnlichem kann effizienter erzeugt und gesteuert werden. Außerdem kann die Anzahl von Lichtquellen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung etwa 10000 oder mehr sein.
Eine Breite der Lichtquelleneinheit 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann größer als eine Länge der Lichtquelleneinheit sein. Mit anderen Worten kann die Lichtquelleneinheit 10 ausgebildet sein, um ein Verhältnis der Breite zur Länge (z.B. ein Seitenverhältnis) größer als etwa 1 zuzulassen. Da das Strahlmuster P in einem optischen Kraftfahrzeugsystem im Allgemeinen bei 40 Grad für Links und Rechts und 10 Grad für Oben und Unten erzeugt wird, kann das Verhältnis der Breite und der Länge der Lichtquelleneinheit 10 etwa 4:1 sein.
5A und 5B zeigen eine Lichtquelle der Lichtquelleneinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 6 zeigt ein Bildpunktstrahlmuster, das durch jede Lichtquelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt wird. Wie in 5A gezeigt, kann die Lichtquelleneinheit 10 ferner eine Trennung 14 umfassen, die zwischen den mehreren Lichtquellen 12 angeordnet ist und die mehreren Lichtquellen voneinander trennt, und jede der mehreren Lichtquellen 12 kann einen LED-Chip 12a, um eine Lichtmenge einzustellen, und einen Leuchtstoff 12b zum Emittieren von Licht umfassen. Herkömmlicherweise wird, wie in 5B gezeigt, ein Klümpchen Leuchtstoff 12b auf die mehreren LED-Chips 12a aufgebracht. Jedoch kann die Lichtquelleneinheit 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mehrere Leuchtstoffe 12b umfassen, die der Anzahl mehrerer LED-Chips 12a entsprechen, um zu ermöglichen, dass die mehreren Lichtquellen 12 voneinander beabstandet sind, und die Trennung 14 kann zwischen den mehreren Lichtquellen 12 bereitgestellt werden.
Da jede Lichtquelle 12 mit dem Chip 12a und dem Leuchtstoff 12b versehen ist und die Trennung 14 zwischen den Lichtquellen vorhanden ist, kann die Erzeugung des blendenden Lichts in dem Bildpunktstrahlmuster PP, wie in 6 gezeigt, gesteuert werden, und eine Größe des Leuchtstoffs 12b, der durch die Trennung 14 angeregt wird, kann definiert und begrenzt werden. Da ferner eine Form des blendenden Lichts gesteuert werden kann, kann das Strahlmuster P einschließlich des Schattenbereichs und des Hell-Dunkel-Grenzbereichs des Abblendlichtstrahlmusters erzeugt werden, um ein Strahlmuster mit hoher Auflösung zu erzeugen.
Wenn es, wie in 7 gezeigt, keine Trennung 14 zwischen den mehreren Lichtquellen 12 gibt, kann das blendende Licht in dem von der Lichtquelle ausgebildeten Bildpunktstrahlmuster PP0 erzeugt werden und somit kann das Strahlmuster weniger scharf (z.B. verschwommen) sein und Störungen können auftreten. Als ein Ergebnis können die Strahlmuster, wie etwa der Schattenbereich oder die Hell-Dunkel-Grenzbereiche des Abblendlichtmusters weniger effizient erzeugt werden.
Die Größe des Bildpunktstrahlmusters PP gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann größer werden, wenn es weiter von einer Mitte des Strahlmusters weggeht. Insbesondere kann das Bildpunktstrahlmuster, das in einem Bereich innerhalb etwa 5 Grad von der Mitte des Strahlmusters enthalten ist, eine ähnliche Größe haben, und eine Größe des Bildpunktstrahlmusters, das in einem Bereich außerhalb der etwa 5 Grad von der Mitte des Strahlmusters enthalten ist, kann größer sein als die Größe des Bildpunktstrahlmusters, das innerhalb der etwa 5 Grad angeordnet ist.
Zum Beispiel zeigt 8 erste bis dritte Bildpunktstrahlmuster einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Größe des Bildpunktstrahlmusters kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in Richtung eines Außenrands des Strahlmusters vergrößert sein. Zum Beispiel kann, wie in 8 gezeigt, eine Größe des ersten Bildpunktstrahlmusters PP1, das in der Mitte des Strahlmusters erzeugt wird, etwa 0,1 Grad sein und Größen des zweiten Bildpunktstrahlmusters PP2 und des dritten Bildpunktstrahlmusters PP3, die an dem Außenrand des Strahlmusters ausgebildet werden, können jeweils etwa 0,11 und 0,12 Grad sein, und die Größe des Bildpunktstrahlmusters kann in Richtung des Außenrands des Strahlmusters zunehmen. Wenn die Größe des Bildpunktstrahlmusters abnimmt, nehmen die Helligkeit und Auflösung zu. Wenn im Gegensatz dazu die Größe des Bildpunktstrahlmusters zunimmt, nehmen die Helligkeit und die Auflösung jeweils ab. Außerdem erfordert die Mitte des Strahlmusters eine höhere Auflösung als der Außenrand. Daher kann die Leistung der heißen Zone verbessert werden, indem die Größe des Bildpunktstrahlmusters in der Mitte des Strahlmusters verringert wird, und ein Steuerverfahren kann verbessert werden, indem die Größe des Bildpunktstrahlmusters in dem Außenrand des Strahlmusters vergrößert wird.
Wie vorstehend beschrieben, können mehrere Lichtquellen durch die Lichtquelleneinheit, welche die mehreren LED-Chips enthält, teilweise ausgeschaltet werden, um den Hell-Dunkel-Grenzbereich des Strahlmusters zu erzeugen. In diesem Fall kann, wie in 9A gezeigt, eine Anzahl der Lichtquellen, die ausgeschaltet werden, von der oberen Reihe startend und sich in Richtung der unteren Reihe fortsetzend in einem Bereich der Lichtquelleneinheit, der dem Hell-Dunkel-Grenzbereich entspricht, um eins pro Reihe erhöht werden. In diesem Fall kann der Hell-Dunkel-Grenzbereich jedoch mit einem Neigungswinkel von 45 Grad erzeugt werden und kann somit rechtliche Anforderungen für den Hell-Dunkel-Grenzbereich nicht erfüllen. Folglich kann der Hell-Dunkel-Grenzbereich des Strahlmusters, wie in 9B gezeigt, erzeugt werden, indem die Anzahl von Lichtquellen, die ausgeschaltet werden soll, um zwei erhöht wird, um einen Winkel des ausgeschalteten Bereichs der Lichtquelleneinheit von etwa 26 Grad zu erzeugen. In 9A und 9B stellen schwarze Abschnitte die ausgeschalteten Bereiche der Lichtquelleneinheit dar. Der Hell-Dunkel-Grenzbereich des Strahlmusters kann, wie in 10 gezeigt, durch die in 9B gezeigte Lichtquelleneinheit erzeugt werden.
Selbst wenn die Anzahl der Lichtquellen, die ausgeschaltet ist, wie in 9A gezeigt, um eins erhöht wird, kann alternativ der Hell-Dunkel-Grenzbereich, der dem Gesetz entspricht, erzeugt werden, indem die Lichtquelleneinheit 10 in Bezug auf eine Mittelachse Ax der Lichtquelleneinheit 10 (rechtwinklig zur Zeichenebene in 9A, 9B und 11) gedreht wird und indem, wie in 11 gezeigt, ein Teil oder die gesamte Lichtquelleneinheit geneigt wird. Zum Beispiel kann ein gedrehter und geneigter Winkel basierend auf einer Konstruktion der Leuchte für das Fahrzeug zwischen etwa 0 Grad und etwa 37 Grad liegen. Der Hell-Dunkel-Grenzbereich des von der Lichtquelleneinheit erzeugten Strahlmusters, das, wie in 11 gezeigt, um die Mittelachse gedreht ist, kann, wie in 12 gezeigt, erzeugt werden.
Hier nachstehend wird die optische Einheit 100 beschrieben. 13 zeigt Lichtwege, die in einer Lichtquelleneinheit einer Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt werden. Erneut bezugnehmend auf 1 und 2 kann die optische Einheit 100, wie vorstehend beschrieben, die mehreren optischen Elemente und ein Abschirmelement 110, das einen Teil des von der Lichtquelleneinheit erzeugten Lichts abschirmt, aufweisen. Folglich kann das von der Lichtquelleneinheit 10 erzeugte Licht, wie in 15 gezeigt, die mehreren optischen Elemente und das Abschirmelement 110 durchlaufen, um das Strahlmuster P zu erzeugen. Entsprechend kann das Abschirmelement 110 eine Öffnung umfassen, durch die etwas Licht hindurchgehen kann.
Hier nachstehend wird auf Licht, das von einer Lichtquelle erzeugt wird, die von den mehreren Lichtquellen an dem Außenrand der Lichtquelleneinheit 10 angeordnet ist, d.h. eine Lichtquelle am weitesten weg von der Mittelachse Ax der Lichtquelleneinheit ist, als erstes Licht L1 Bezug genommen, und auf Licht, das von einer Lichtquelle 12, die von den mehreren Lichtquellen 12 auf der Mittelachse Ax der Lichtquelleneinheit 10 angeordnet ist, erzeugt wird, wird als zweites Licht L2 Bezug genommen. Daher kann das Strahlmuster P durch das erste Licht L1, das zweite Licht L2 oder Ähnliche erzeugt werden.
Die mehreren optischen Elemente können, wie in den Zeichnungen gezeigt, unterschiedlich ausgebildet sein, und in einer Lichtfortbewegungsrichtung angeordnet sein. Außerdem können die mehreren optischen Elemente in der Reihenfolge einer Fortbewegungsrichtung des von der Lichtquelleneinheit 10 erzeugten Lichts ein erstes optisches Element 120, ein zweites optisches Element 130, ein drittes optisches Element 140, ein viertes optisches Element 150, ein fünftes optisches Element 160 und ein sechstes optisches Element 170 aufweisen. Zum Beispiel kann die Anzahl der optischen Elemente sechs sein, aber die Anzahl kann gemäß der Konstruktion der Leuchte für das Fahrzeug geändert werden. Ferner können die Größen der ersten bis sechsten optischen Elemente 120, 130, 140, 150, 160 und 170 zueinander verschieden sein, und sie sind nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten Größen und Formen beschränkt.
Zum Beispiel können das erste optische Element 120, das dritte optische Element 140, das vierte optische Element 150 und das sechste optische Element 170 als ein konvergierendes optisches Element ausgebildet sein und das zweite optische Element 130 und das fünfte optische Element 160 können als ein divergierendes optisches Element ausgebildet sein. Wenn auf eine Einfallsoberfläche des optischen Elements paralleles Licht einfällt und von einer emittierenden Oberfläche des optischen Elements in Richtung eines Punkts (z.B. Brennpunkt) emittiert wird, kann auf das optische Element als das konvergierende optische Element Bezug genommen werden. Wenn auf die Einfallsoberfläche des optischen Elements paralleles Licht einfällt und von der emittierenden Oberfläche des optischen Elements divergiert, kann auf das optische Element als das divergierende optische Element Bezug genommen werden.
Um, wie in dem Strahlmuster P einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Sicht des Fahrers zu verbessern, kann es gemäß den Automobilvorschriften- und Leistungsanforderungen erforderlich sein, dass der mittlere Bereich des Strahlmusters P heller als ein äußerer Seitenbereich ist.
Anforderungen des Gesetzgebers zur Verhinderung von blendendem Licht für entgegenkommende Fahrzeuge und/oder Fußgänger betreffen in erster Linie den mittleren Bereich. Daher ist es wichtig, ein Strahlmuster zu erzeugen, das die Auflösungsleistung verbessern und die Helligkeit des Mittelbereichs des Strahlmusters aufrechterhalten kann, indem ein Abschnitt des Lichts in dem äußeren Randbereich abgeschirmt wird, ohne das in Richtung der Mitte des Strahlmusters gerichtete Licht abzuschirmen.
Die Leuchte für das Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann, unter Verwendung des ersten optischen Elements und des sechsten optischen Elements (oder letzten optischen Elements), Licht von der Mitte der Lichtquelleneinheit in Richtung des äußeren Rands allmählich abschirmen. Mit anderen Worten kann ein Maß der Abschirmung des von der Lichtquelleneinheit abgestrahlten Lichts durch Durchmesser des ersten optischen Elements und des sechsten optischen Elements (letztes optisches Element) eingestellt werden. Wenn zum Beispiel ein Durchmesser des optischen Elements verringert wird, kann das Maß der Abschirmung von dem äußeren Rand erhöht werden, und wenn der Durchmesser des optischen Elements vergrößert wird, kann das Maß der Abschirmung von dem äußeren Rand verringert werden. Da der Einfluss auf das Maß der Abschirmung in dem ersten optischen Element und dem sechsten optischen Element (letztes optisches Element) maximal ist, kann das Maß der Abschirmung eingestellt werden, indem die Durchmesser des ersten optischen Elements und des sechsten optischen Elements (letztes optisches Element) eingestellt werden.
Zum Beispiel wird ein Strahlmuster, das abhängig davon erzeugt wird, ob Licht abgeschirmt wird oder nicht, unter Bezug auf 14 und 17 wie folgt beschrieben. 14 zeigt ein erstes beispielhaftes optisches System, in dem ein Durchmesser des ersten optischen Elements, in das Licht einfällt, 13 mm oder mehr ist, und ein Durchmesser des letzten optischen Elements (d.h. drittes optisches Element) 30 mm oder mehr ist. 15 zeigt ein Strahlmuster und einen Schattenbereich, die in dem ersten beispielhaften optischen System erzeugt werden, und 16 zeigt den Schattenbereich S, der eine Lichtintensität unter etwa 300 cd hat.
17 zeigt ein zweites beispielhaftes optisches System, in dem der Durchmesser des ersten optischen Elements, in das Licht einfällt, kleiner als 13 mm ist, und der Durchmesser des letzten optischen Elements (d.h. drittes optisches Element) kleiner als 30 mm ist. 18 zeigt ein Strahlmuster und einen Schattenbereich, die in dem zweiten beispielhaften optischen System erzeugt werden, und 19 zeigt den Schattenbereich S, der eine Lichtintensität unter etwa 300 cd hat.
Vergleicht man 14 und 17 kann in dem zweiten beispielhaften optischen System, in dem das erste optische Element und das letzte optische Element kleiner sind (17), im Vergleich zu dem ersten beispielhaften optischen System ein Teil des von dem äußeren Rand der Lichtquelleneinheit erzeugten Lichts abgeschirmt werden. Folglich kann der Schattenbereich S in dem zweiten beispielhaften optischen System schärfer ausgebildet werden. Wenn mit anderen Worten ein Lichtempfangswinkel des ersten Lichts in der Lichtquelleneinheit 10 verringert wird, können die Auflösung des Strahlmusters und die Helligkeit der Mitte des Strahlmusters verbessert werden.
20 bis 22 zeigen schematisch einen Weg des ersten Lichts, das einen Mittelabschnitt der Öffnung des Abschirmelements 110 durchläuft, in Abhängigkeit von einer Position des Abschirmelements 110 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wenigstes ein Teil des ersten Lichts kann sich durch den Mittelabschnitt der Öffnung des Abschirmelements fortbewegen. Wenn das Abschirmelement 110, wie in 20 gezeigt, näher an der Lichtquelleneinheit 10 bereitgestellt wird, kann eine Größe des letzten optischen Elements von den mehreren optischen Elementen entlang eines Wegs des ersten Lichts L1 vergrößert werden, und somit können die Auflösung und der Helligkeitsleistung des Strahlmusters P verringert werden. Wenn das Abschirmelement 110, wie in 21 gezeigt, in der Nähe des letzten optischen Elements angeordnet ist, kann die Größe des ersten optischen Elements 120 vergrößert werden und somit kann es schwierig sein, das Strahlmuster zu steuern. Daher kann das Abschirmelement 110 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wie in 22 gezeigt, in der Nähe der Mitte der optischen Einheit angeordnet werden. Zum Beispiel kann das Abschirmelement 110 zwischen dem dritten optischen Element 140 und dem vierten optischen Element 150 angeordnet werden.
Folglich kann das zweite Licht L2, das an der Mittelachse Ax der Lichtquelleneinheit 10 einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt wird, durch die optischen Elemente in der Nähe des Abschirmelements 110, aufgrund der Positionen der mehreren optischen Elemente und des Abschirmelements 110, divergiert werden. Um das Strahlmuster P einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung effizient zu erzeugen, kann das zweite Licht L2 als paralleles Licht eingestrahlt werden. Um das divergierende zweite Licht L2 als das parallele Licht zu erzeugen, kann das zweite Licht L2 gebrochen werden, so dass es konvergiert, und daher kann das optische Element benachbart zu dem Abschirmelement 110 entlang der Lichtfortbewegungsrichtung als das größte optische Element ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann das vierte optische Element 150 als das Größte von den mehreren optischen Elementen ausgebildet sein.
Als ein Ergebnis kann das zweite Licht L2 durch das Abschirmelement 110 zu dem größten optischen Element von den mehreren optischen Elementen divergiert werden, und kann das größte optische Element durchlaufen. Anschließend kann das zweite Licht L2 bis zu dem letzten optischen Element in der Lichtfortbewegungsrichtung zwischen den mehreren optischen Elementen konvergieren und kann das letzte optische Element durchlaufen, um das parallele Licht zu erzeugen. Das zweite Licht L2 kann als das Licht mit dem größten Winkel in Bezug auf die Mittelachse von dem Licht, das von der Lichtquelleneinheit erzeugt wird, ausgebildet werden. Mit anderen Worten kann ein Lichtempfangswinkel (j) des zweiten Lichts L2 am größten sein.
Insbesondere kann das zweite Licht L2 von der Mittelachse Ax weg divergiert werden, bis es das vierte optische Element 150 erreicht, da das zweite Licht L2 das erste optische Element 120, das zweite optische Element 130 und das dritte optische Element 140 durchläuft, und anschließend kann das zweite Licht L2 durch das vierte optische Element 150 und das fünfte optische Element 160 in Richtung der Mittelachse Ax konvergiert werden und nach dem Durchlaufen des sechsten optischen Elements 170 als das parallele Licht ausgebildet werden.
Ein Durchmesser des von dem sechsten optischen Element 170 emittierten Lichts kann basierend auf dem Lichtempfangswinkel (j) des zweiten Lichts L2 und dem Durchmesser der Lichtquelleneinheit 10 bestimmt werden. Insbesondere kann er durch Gleichung 1 wie folgt bestimmt werden. $D 1 = \frac{Y}{t a n θ} s i n ϕ$
Wobei ϕ der Lichtempfangswinkel des zweiten Lichts L2 ist, θ ein Winkel ist, der von dem ersten Licht L1, das von dem sechsten optischen Element emittiert wird, und der Mittelachse Ax gebildet wird, d.h. ein Winkel des Strahlmusters ist, Y der Durchmesser der Lichtquelleneinheit 10 ist und D1 ein Durchmesser des parallelen Lichts ist. Der Durchmesser des parallelen Lichts ist der Durchmesser einer Fläche, durch welche das parallele Licht geht, und das sechste optische Element ist ein optisches Element, das das letzte der mehreren optischen Elemente in Bezug auf die Lichtfortbewegungsrichtung ist.
Wenn eine Größe der LED als solche bestimmt wird, kann der Durchmesser D1 des parallelen Lichts bestimmt werden, und entsprechend gibt es eine Grenze, auf welche die Größe des sechsten optischen Elements 170 verringert werden kann. Daher kann die Größe des sechsten optischen Elements 170 verringert werden, indem das Abschirmelement 110 bereitgestellt wird. Das Abschirmelement kann als eine Blende ausgebildet werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann unter erneuter Bezugnahme auf 13 ein Verhältnis einer ersten Länge B, die ein Abstand von der Mitte der Lichtquelleneinheit 10 zu dem ersten optischen Element 120 entlang der Mittelachse Ax ist, und dem Durchmesser D2 des ersten optischen Elements 120 zwischen 0 und 1 erzeugt werden. Insbesondere kann der Durchmesser D2 des ersten optischen Elements 120 basierend auf der ersten Länge B bestimmt werden. Zum Beispiel kann der minimale Lichtempfangswinkel 45 Grad sein. Folglich kann der Durchmesser D2 des ersten optischen Elements 120, der basierend auf dem minimalen Lichtempfangswinkel bestimmt werden kann, durch eine trigonometrische Funktion gewonnen werden.
Da jedoch auch Licht mit dem minimalen Lichtempfangswinkel an dem äußeren Rand der Lichtquelleneinheit 10 erzeugt werden kann, kann der Durchmesser D2 des ersten optischen Elements 120 größer oder gleich einem Wert sein, der durch die trigonometrische Funktion gewonnen wird. Außerdem kann die Einfallsoberfläche des ersten optischen Elements 120 aus einer kugelförmigen Oberfläche, einer asphärischen Oberfläche oder einer flachen Oberfläche ausgebildet werden.
Wenn die Einfallsoberfläche des ersten optischen Elements 120 gemäß den vorstehenden Bedingungen eine flache Oberfläche ist, kann ein minimal möglicher Radius (d.h. eine Hälfte des Durchmessers D2) des ersten optischen Elements 120 gleich wie die erste Länge B sein. Daher kann ein Verhältnis E zwischen der ersten Länge B und dem Durchmesser D2 des ersten optischen Elements aus der folgenden Gleichung 0,5 sein. $B = X, D 2 = 2 X, E = \frac{X}{2 X} = 0,5$
Wobei B die erste Länge ist, D2 der minimal mögliche Durchmesser des ersten optischen Elements ist und E das Verhältnis zwischen der ersten Länge B und dem Durchmesser D2 des ersten optischen Elements darstellt.
Wenn die Einfallsoberfläche des ersten optischen Elements 120 die kugelförmige Oberfläche ist, wird ein minimal möglicher Radius (d.h. eine Hälfte des Durchmessers D2) des ersten optischen Elements das Minimum, wenn er die Hälfte der ersten Länge B ist. Folglich kann das Verhältnis zwischen der ersten Länge B und dem Durchmesser D2 des ersten optischen Elements aus der folgenden Gleichung 1 werden. $B = 2 X, D 2 = 2 X, E = \frac{2 X}{2 X} = 1$
Wobei B die erste Länge ist, D2 der Durchmesser des ersten optischen Elements, der als das Minimum ausgebildet werden kann, ist, und E das Verhältnis zwischen der ersten Länge B und dem Durchmesser D2 des ersten optischen Elements darstellt. Außerdem kann die erste Länge 0 sein.
Das Vorstehende zusammenfassend kann das Verhältnis E zwischen der ersten Länge B und dem Durchmesser D2 des ersten optischen Elements 120 zwischen 0 und 1 erzeugt werden.
Die mehreren Lichtquellen einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können Licht erzeugen, und jede der mehreren Lichtquellen kann Mittellicht erzeugen, das den Mittelabschnitt der Öffnung des Abschirmelements 110 durchläuft, und peripheres Licht, das am weitesten von dem Mittellicht beabstandet ist und in der Nähe eines Rands der Öffnung des Abschirmelements 110 durchgeht. Mit anderen Worten kann sowohl das erste Licht als auch das zweite Licht jeweils das Mittellicht und das periphere Licht umfassen.
Da die Lichtquelle gemäß dem Vorangehenden weg von der Mitte der Lichtquelleneinheit 10 angeordnet ist, kann ein Winkel zwischen dem Mittellicht und dem peripheren Licht kleiner werden. Daher können die Auflösung des Strahlmusters und die Helligkeit der Mitte des Strahlmusters wirksam verbessert werden. Insbesondere kann der Winkel zwischen dem Mittellicht und dem peripheren Licht ein Winkel zwischen dem Mittellicht und dem peripheren Licht vor dem Eintritt in die optische Einheit 100 sein. Mit anderen Worten ist er ein Winkel zwischen dem Mittellicht und dem peripheren Licht, der vor dem Eintritt in das erste optische Element 120 gebildet wird. Daher kann der Lichtempfangswinkel des ersten Lichts, das an dem Außenrand der Lichtquelle 10 erzeugt wird, kleiner als der Lichtempfangswinkel des zweiten Lichts, das an der Mittelachse der Lichtquelleneinheit 10 erzeugt wird, sein.
23A-23C zeigen, dass ein optisches Element sich aufgrund einer Temperaturänderung ausdehnen oder zusammenziehen kann. 24A und 24B zeigen Strahlwege, die in Abhängigkeit von der Anzahl optischer Elemente erzeugt werden. 25A und 25B zeigen Strahlwege, die in Abhängigkeit von einem konvergierenden optischen Element und einem divergierenden optischen Element erzeugt werden.
Die mehreren optischen Elemente der Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können einen ersten Satz optischer Elemente, die aus einem ersten Material ausgebildet sind, und einen zweiten Satz optischer Elemente, die aus einem zweiten Material ausgebildet sind, umfassen. Außerdem kann der zweite Satz optischer Elemente, die aus dem zweiten Material ausgebildet sind, eine Wärmeausdehnung und/oder thermische Kontraktion haben, die größer als die des ersten Satzes optischer Elemente ist, die aus dem ersten Material ausgebildet sind. Wenn das optische Element sich aufgrund einer Temperaturänderung ausdehnt und zusammenzieht, können sich eine Krümmung, eine Dicke, ein Brechungsindex oder Ähnliches ebenfalls ändern, wodurch eine Brennpunktverschiebung bewirkt wird.
Zum Beispiel kann das erste Material Glas sein und das zweite Material kann Kunststoff sein. In diesem Fall kann das aus Kunststoff erzeugte optische Element durch Temperatur stärker als das aus Glas ausgebildete optische Element beeinflusst werden. Insbesondere kann sich das optische Kunststoffelement bei einer normalen Temperatur (z.B. Raumtemperatur), wie in 23A gezeigt, nicht zusammenziehen oder ausdehnen und der Brennpunkt kann sich nicht verschieben. Wenn die Temperatur erhöht wird, kann sich das optische Kunststoffelement, wie in gestrichelten Linien in 23B gezeigt, ausdehnen, und wenn die Temperatur verringert wird, kann sich das optische Element, wie in gestrichelten Linien in 23C gezeigt, zusammenziehen, wodurch der Brennpunkt geändert wird.
Abhängig von der Temperaturänderung kann die Anzahl des zweiten Satzes optischer Elemente des zweiten Materials, das sich stärker zusammenzieht und ausdehnt, 0 oder eine geradzahlige Anzahl sein. Wenn, wie in 24A gezeigt, das optische Kunststoffelement und das optische Glaselement in einem 1:1-Verhältnis bereitgestellt werden, kann sich das optische Kunststoffelement stärker ausdehnen, wie vorstehend beschrieben, und es kann unmöglich sein, dass dies kompensiert wird. Wenn die optische Einheit andererseits, wie in 24B gezeigt, aus zwei optischen Kunststoffelementen ausgebildet wird (d.h. die optischen Kunststoffelemente werden in einer geradzahligen Anzahl bereitgestellt), kann die Brennpunktverschiebung aufgrund der Wärmeausdehnung gegenseitig kompensiert werden, wodurch der Einfluss der Temperaturänderung verringert wird.
Wenn jedoch, wie in 25A gezeigt, alle der optischen Kunststoffelemente konvergierende optische Elemente oder divergierende optische Elemente sind, kann es unmöglich sein, eine Aberration zu korrigieren. Daher kann die Aberration, wie in 25B gezeigt, korrigiert werden, indem das Verhältnis der Anzahl divergierender optischer Elemente und der Anzahl konvergierender optischer Elemente gleich 1:1 gemacht wird, d.h. eine Hälfte der optischen Elemente als die konvergierenden optischen Elemente und die andere Hälfte als die divergierenden optischen Elemente ausgebildet wird.
Wenn folglich ein Teil der mehreren optischen Elemente gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aus Kunststoff ausgebildet ist, kann die Auflösung des Strahlmusters erhöht werden, indem sie in geradzahligen Anzahlen bereitgestellt werden und die konvergierenden optischen Elemente und die divergierenden optischen Elemente in einem ausgeglichenen Verhältnis ausgebildet werden. Zum Beispiel können das erste optische Element 120, das zweite optische Element 130, das dritte optische Element 140 und das vierte optische Element 150 aus dem Glas ausgebildet werden, und das fünfte optische Element 160 und das sechste optische Element 170 können aus dem Kunststoff ausgebildet werden. In diesem Fall kann das fünfte optische Element 160 aus dem divergierenden optischen Element ausgebildet werden, und das sechste optische Element 170 kann aus dem konvergierenden optischen Element ausgebildet werden, wie zuvor beschrieben.
Gemäß dem Vorangehenden kann die Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Strahlmuster mit einer hellen Mitte und einer hohen Auflösung effizient erzeugen.
Außerdem kann die vorliegende Offenbarung das blendende Licht verringern, indem die Lichtmenge der Lichtquelleneinheit 10 gesteuert wird, und kann den Schattenbereich wirksam erzeugen, um zu verhindern, dass eine Blendung des Fahrers des entgegenkommenden und/oder vorausfahrenden Fahrzeugs bewirkt wird.
26A-26C zeigen, dass manche Lichtquellen der Leuchte für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gesteuert werden. Wenn, bezugnehmend auf 26A-26C, die Lichtmenge wenigstens einer der mehreren Lichtquellen 12 der Lichtquelleneinheit 10 verringert oder ausgeschaltet wird, kann, wie in 26A gezeigt, der Schattenbereich S in dem Strahlmuster P erzeugt werden. Wie vorstehend beschrieben, können sich jedoch die Krümmung, die Dicke, der Brechungsindex oder Ähnliches des optischen Elements aufgrund der Temperaturänderung ändern, und somit kann das blendende Licht in dem Schattenbereich auftreten.
Folglich kann, wie in 26B gezeigt, die Lichtmenge der Lichtquellen innerhalb eines Bereichs um den Schattenbereich des Strahlmusters P herum verringert werden. Da, mit anderen Worten, das blendende Licht durch die Lichtmenge der Lichtquellen erzeugt wird, die um die Lichtquelle herum angeordnet sind, die gesteuert werden, um den Schattenbereich zu erzeugen, kann das blendende Licht verringert werden, indem die Lichtmenge wenigstens einer Lichtquelle benachbart zu der für die Ausbildung des Schattenbereichs gesteuerten Lichtquelle verringert wird. Wenn die Verringerung des blendenden Lichts durch Verringern der Lichtmenge der benachbarten Lichtquellen ferner unzureichend ist, kann die Lichtmenge der verringerten benachbarten Lichtquellen, wie in 26C gezeigt, weiter verringert oder ausgeschaltet werden. Außerdem kann die Lichtmenge der Lichtquelle, die gesteuert wird, um den Schattenbereich zu erzeugen, weiter verringert oder ausgeschaltet werden. Folglich kann die Lichtquelleneinheit 10 derart gesteuert werden, dass der Schattenbereich S des Strahlmusters P vergrößert wird. Als ein Ergebnis können das Strahlmuster P und der Schattenbereich S, wie in 15 gezeigt, effizient erzeugt werden können, indem die Lichtmenge der Lichtquelleneinheit 10 entsprechend zu Temperaturänderungen gesteuert wird.
Zum Abschluss der detaillierten Beschreibung werden Fachleute der Technik verstehen, dass viele Variationen und Modifikationen an den beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne wesentlich von den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Daher werden die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nur in einem generischen und beschreibenden Sinn und nicht zu Zwecken der Einschränkung verwendet.

Claims

Leuchte für ein Fahrzeug, die aufweist: eine Lichtquelleneinheit (10), die Licht erzeugt; und eine optische Einheit (100) zum Leiten des Lichts, wobei die Lichtquelleneinheit (10) mehrere Lichtquellen (12), die in einer Matrixform angeordnet sind, aufweist, wobei die optische Einheit (100) mehrere optische Elemente (120, 130, 140, 150, 160, 170), die in einer Fortbewegungsrichtung des Lichts angeordnet sind, aufweist, und wobei das von den mehreren Lichtquellen (12) erzeugte Licht die optische Einheit (100) durchläuft, um ein Strahlmuster (P) zu erzeugen.
Leuchte nach Anspruch 1, wobei die mehreren Lichtquellen (12) derart angeordnet sind, dass sie in der Lichtquelleneinheit (10) voneinander beabstandet sind, und wobei die Lichtquelleneinheit (10) vorzugsweise eine zwischen den mehreren Lichtquellen (12) angeordnete Trennung (14) aufweist, um die mehreren Lichtquellen (12) voneinander zu trennen, und/oder wobei jede der mehreren Lichtquellen (12) einen Chip (12a) zur Steuerung einer zu emittierenden Lichtmenge und einen Leuchtstoff (12b) zum Emittieren des Lichts aufweist.
Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede Lichtquelle (12) eine Größe von etwa 100 µm oder weniger hat, und/oder wobei eine Anzahl der mehreren Lichtquellen (12) 1000 oder mehr beträgt.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Breite der Lichtquelleneinheit (10) größer als eine Länge der Lichtquelleneinheit (10) ist, und wobei ein Verhältnis der Breite zur Länge der Lichtquelleneinheit (10) vorzugsweise etwa 4:1 ist.
Leuchte nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Strahlmuster (P) ein Abblendlichtstrahlmuster und/oder ein Fernlichtstrahlmuster und/oder ein Kommunikationsstrahlmuster erzeugt.
Leuchte nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der mehreren Lichtquellen (12) ausgeschaltet wird, um einen Schattenbereich (S) in dem Strahlmuster (P) zu erzeugen.
Leuchte nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelleneinheit (10) um ihre Mittelachse (Ax) gedreht und in einem vorgegebenen Winkel geneigt wird, wobei der vorgegebene Winkel vorzugsweise größer oder gleich etwa 0 Grad ist und kleiner als etwa 37 Grad ist.
Leuchte nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei von jeder der mehreren Lichtquellen (12) erzeugtes Licht ein Bildpunktstrahlmuster (PP, PP1, PP2, PP3) erzeugt, das in dem Strahlmuster (P) enthalten ist, und wobei eine Größe eines Bildpunktmusters (PP2, PP3), das von einer Lichtquelle erzeugt wird, die weiter von einer Mittelachse (Ax) der Lichtquelleneinheit (10) entfernt angeordnet ist, größer ist als eine Größe eines Bildpunktstrahlmusters (PP1), das von einer Lichtquelle, die näher an der Mittelachse der Lichtquelleneinheit angeordnet ist, erzeugt wird, und/oder wobei das Strahlmuster (P) entsprechend einem Bild erzeugt wird, das ein Bild ist, das durch vertikales und horizontales Invertieren eines lichtemittierenden Bilds der Lichtquelleneinheit (10) erzeugt wird.
Leuchte nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die optische Einheit (100) ferner ein Abschirmelement (110) aufweist, um einen Teil des von der Lichtquelleneinheit (10) erzeugten Lichts abzuschirmen, das konfiguriert ist, um eine Helligkeit des Strahlmusters (P) in eine Richtung weg von von einer Mitte des Strahlmusters zu verringern, und wobei das Abschirmelement (110) an wenigstens einer Stelle zwischen den mehreren optischen Elementen (120, 130, 140, 150, 160, 170) angeordnet ist, vorzugsweise in der Nähe einer Mitte der optischen Einheit (100), und/oder wobei ein größtes optisches Element von den mehreren optischen Elementen (120, 130, 140, 150, 160, 170) in Bezug auf die Fortbewegungsrichtung des Lichts benachbart zu dem Abschirmelement (110) angeordnet ist.
Leuchte nach Anspruch 9, wobei ein erstes Licht, das an einem äußersten Abschnitt der Lichtquelleneinheit (10) in Bezug auf eine Mittelachse (Ax) erzeugt wird, eine Mitte des Abschirmelements (110) durchläuft, und Wobei vorzugsweise jede der mehreren Lichtquellen (12) ein Mittellicht, das durch einen Mittelabschnitt einer Öffnung des Abschirmelements (110) geht, und ein peripheres Licht, das am weitesten von dem Mittellicht beabstandet ist und in der Nähe eines Umfangsrands einer Öffnung des Abschirmelements (110) durchgeht, erzeugt, und wobei eine Lichtquelle (12), die weiter von einer Mittelachse der Lichtquelleneinheit (10) entfernt ist, einen kleineren Winkel zwischen dem Mittellicht und dem peripheren Licht bildet als eine Lichtquelle (12), die näher an der Mittelachse (Ax) der Lichtquelleneinheit (10) angeordnet ist.
Leuchte nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein zweites Licht, das von der Lichtquelleneinheit (10) erzeugt wird, zu einem größten optischen Element von den mehreren optischen Elementen (120, 130, 140, 150, 160, 170) emittiert wird, nachdem es das größte optische Element durchlaufen hat, in Richtung einer Mittelachse (Ax) des Lichts konvergiert und nachdem es ein letztes optisches Element durchläuft paralleles Licht bildet.
Leuchte nach Anspruch 11, wobei das zweite Licht Licht mit dem größten Winkel mit der Mittelachse (Ax) von dem Licht, das durch die Lichtquelleneinheit (10) erzeugt wird, ist.
Leuchte nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die mehreren optischen Elemente (120, 130, 140, 150, 160, 170) einen ersten Satz optischer Elemente, die aus einem ersten Material ausgebildet sind, und einen zweiten Satz optischer Elemente, die aus einem zweiten Material ausgebildet sind, vorzugsweise aus Kunststoff, umfassen, und/oder wobei eine Wärmeausdehnung und/oder thermische Kontraktion des zweiten Satzes optischer Elemente, die aus dem zweiten Material ausgebildet sind, größer ist als die Wärmeausdehnung oder thermische Kontraktion des ersten Satzes optischer Elemente, die aus dem ersten Material ausgebildet sind.
Leuchte nach Anspruch 13, wobei der zweite Satz optischer Elemente, die aus dem zweiten Material ausgebildet sind, eine geradzahlige Anzahl hat, wobei eine Hälfte der geradzahligen Anzahl lichtkonvergierende optische Elemente und die andere Hälfte lichtdivergierende optische Elemente sind.
Leuchte nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die mehreren optischen Elemente (120, 130, 140, 150, 160, 170) ein erstes optisches Element (120), das am nächsten zu der Lichtquelleneinheit (10) ist, aufweisen, und wobei eine Einfallsoberfläche des ersten optischen Elements (120), auf welche das Licht einfällt, aus einer kugelförmigen Oberfläche, einer asphärischen Oberfläche oder einer flachen Oberfläche ausgebildet ist, und/oder wobei ein Verhältnis von einem Abstand (B) von der Lichtquelleneinheit (10) zu der Einfallsoberfläche des ersten optischen Elements (120) zu einem Durchmesser (D2) des ersten optischen Elements (120) zwischen 0 und 1 liegt.
Leuchte nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die mehreren optischen Elemente (120, 130, 140, 150, 160, 170) entlang der Fortbewegungsrichtung des von der Lichtquelleneinheit (10) erzeugten Lichts ein erstes optisches Element (120), ein zweites optisches Element (130), ein drittes optisches Element (140), ein viertes optisches Element (150), ein fünftes optisches Element (160) und ein sechstes optisches Element (170) aufweisen, und wobei ein Abschirmelement (110) zwischen dem dritten optischen Element (140) und dem vierten optischen Element (150) angeordnet ist, und wobei ein zweites Licht, das von einer Mittelachse (Ax) der Lichtquelleneinheit (10) erzeugt wird, vorzugsweise von der Mittelachse (Ax) der Lichtquelleneinheit (10) weg divergiert, während es das erste optische Element (120), das zweite optische Element (130) und das dritte optische Element (140) durchläuft, während es das vierte optische Element (150) und das fünfte optische Element (160) durchläuft in Richtung der Mittelachse (Ax) der Lichtquelleneinheit (10) konvergiert und das sechste optische Element (170) durchläuft, um als paralleles Licht ausgebildet zu werden.
Leuchte nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein optisches Element der mehreren optischen Elemente (120, 130, 140, 150, 160, 170), das am nächsten zur Lichtquelleneinheit (10) angeordnet ist, und ein optisches Element, das am weitesten von der Lichtquelleneinheit (10) entfernt angeordnet ist, ausgebildet sind, um das Licht von einer Mitte der Lichtquelleneinheit (10) allmählich abzuschirmen.
Leuchte nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelleneinheit (10) gesteuert wird, um einen Schattenbereich (S) in dem Strahlmuster (P) zu erzeugen, und wobei eine Lichtmenge wenigstens einer benachbarten Lichtquelle, die einen benachbarten Bereich des Schattenbereichs bildet, verringert wird, und wobei die Lichtquelleneinheit (10) gesteuert wird, um den Schattenbereich (S) auszudehnen.