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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere einen Scheinwerfer, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine Beleuchtungsvorrichtung der vorgenannten Art ist aus der
WO 2017/066818 A1 bekannt. Die darin beschriebene Beleuchtungsvorrichtung ist als Scheinwerfer ausgebildet und umfasst eine aus Leuchtdioden gebildete Lichtquelle, von der im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung Licht ausgeht. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Kollimationsoptik, durch die das von der Lichtquelle ausgehende Licht hindurchtritt. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Projektionsoptik, durch die das von den Kollimationsoptiken ausgehende Licht hindurchtritt. Dabei weist die Projektionsoptik ein Substrat mit einem Array von Linsen auf einer den Kollimationsoptiken zugewandten Eintrittsfläche und mit einem Array von Linsen auf einer gegenüberliegenden Austrittsfläche auf. Weiterhin sind zwischen den beiden Arrays von Linsen zwei Arrays von Blenden vorgesehen, wobei jeder der Linsen des ersten und des zweiten Arrays zwei Blenden der Arrays von Blenden zugeordnet sind, durch die das von den einzelnen Linsen des ersten Arrays ausgehende Licht nacheinander hindurchtritt. Die Arrays von Blenden können durch komplizierte Aufdampfprozesse und anschließende laserstrahlinduzierte Materialabtragungen auf die Substrate aufgebracht werden, die als Träger für die Arrays von Linsen dienen. Als nachteilig bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist anzusehen, dass die Herstellung vergleichsweise aufwendig ist.
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Eine weitere Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug ist aus der
DE 10 2018 107 213 A1 bekannt Die darin beschriebene Beleuchtungsvorrichtung ist als Scheinwerfer ausgebildet und umfasst drei als Leuchtdioden (LED) ausgebildete Lichtquellen, von denen im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung Licht ausgeht. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin drei Kollimationsoptiken, wobei jeweils einer der Lichtquellen eine der Kollimationsoptiken zugeordnet ist, so dass das von einer der Lichtquellen ausgehende Licht durch die zugeordnete Kollimationsoptik hindurchtritt. Dabei weist jede der Kollimationsoptiken eine der zugeordneten Lichtquelle zugewandte Eintrittsfläche und eine dieser gegenüberliegende Austrittsfläche auf. Auf der Eintrittsfläche einer jeder der Kollimationsoptiken ist eine Blende angeordnet. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Projektionsoptik, durch die das von den Kollimationsoptiken ausgehende Licht hindurchtritt. Dabei weist die Projektionsoptik ein Substrat mit einem Array von Zylinderlinsen auf einer den Kollimationsoptiken zugewandten Eintrittsfläche und mit einem Array von Prismen auf einer gegenüberliegenden Austrittsfläche auf. Dabei bildet eine jede der Kollimationsoptiken die auf ihrer Eintrittsfläche befindliche, durch die Blende gegebene Abbildungsebene in den Außenraum des Fahrzeugs in das Unendliche ab. Die Zylinderlinsen weisen vertikal ausgerichtete Zylinderachsen auf, so dass das Array von Zylinderlinsen eine horizontale Spreizung der Lichtverteilung bewirkt. Die Prismen lenken das Licht in vertikaler Richtung ab, so dass die Prismen zusammen mit den Kollimationsoptiken und der Anordnung der Leuchtdioden die gewünschte Ausleuchtung in vertikaler Richtung realisieren. Als nachteilig bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist anzusehen, dass beispielsweise eine als Zwickel ausgebildete in der Abbildungsebene befindliche Abblendlichtgeometrie durch die Zylinderlinsen ebenfalls gespreizt und somit verschmiert dargestellt wird.
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Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der mit einfachen Mitteln eine gewünschte Lichtverteilung im Außenraum des Fahrzeugs realisierbar ist.
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Dies wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Blende vor dem ersten Array von Linsen angeordnet ist, so dass im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung das Licht erst nach dem Hindurchtritt durch die Blende auf das erste Array von Linsen auftrifft. Da auf diese Weise die Blende nicht mehr in Form eines Arrays zwischen den beiden Arrays von Linsen angeordnet werden muss, ergibt sich eine wesentlich einfachere Herstellung der Beleuchtungsvorrichtung. Die Blende kann auch wesentlicher einfacher ausgebildet sein als im Stand der Technik gemäß
WO 2017/066818 A1 . Im Gegensatz zu den darin beschriebenen Arrays von Blenden kann eine einfache rechteckige Apertur verwendet werden.
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Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Blende an der Kollimationsoptik angeordnet ist. Beispielsweise kann die Blende auf der Eintrittsfläche der Kollimationsoptik angeordnet sein, insbesondere auf die Eintrittsfläche aufgedampft sein. Durch die Anordnung der Blende an der Kollimationsoptik ergibt sich eine einfach zu realisierende Positionierung der Blende.
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Es besteht die Möglichkeit, dass das erste Array von Linsen eine Mehrzahl von Zwischenbildern der Blende in dem Zwischenraum zwischen den beiden Arrays von Linsen erzeugt, insbesondere wobei das zweite Array von Linsen die Zwischenbilder im in das Fahrzeug eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in den Außenraum des Fahrzeugs, insbesondere in das Unendliche, abbilden kann. Dabei kann durch das zweite Array von Linsen die Lichtverteilung im Außenraum des Fahrzeugs gezielt gesteuert werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die beiden Arrays von Linsen auf einem Substrat ausgebildet sind, wobei das erste Array von Linsen auf der Eintrittsfläche und das zweite Array von Linsen auf der Austrittsfläche des Substrats angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein sehr kompakter und robuster Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung. Beispielsweise kann das Substrat mit den darauf angeordneten Arrays als einstückiges Spritzgussteil ausgebildet sein.
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Es besteht die Möglichkeit, dass die Linsen mindestens eines der beiden Arrays, insbesondere die Linsen beider Arrays, als Zylinderlinsen ausgebildet sind. Dabei können die Zylinderlinsen im in das Fahrzeug eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in der horizontalen Richtung nebeneinander angeordnet sein und die Zylinderachsen der Zylinderlinsen sich in der vertikalen Richtung erstrecken. Damit kann die Ausleuchtung im Außenraum des Fahrzeugs in der horizontalen Richtung durch die Zylinderlinsen gezielt gesteuert werden.
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Es besteht alternativ die Möglichkeit, dass die Linsen mindestens eines der beiden Arrays, insbesondere die Linsen beider Arrays, als Linsen ausgebildet sind, die in zwei zueinander und zur mittleren Ausbreitungsrichtung des Lichts senkrechten Richtungen eine Brechkraft aufweisen. Beispielsweise können die Linsen sphärisch ausgebildet sein. Derartig gestaltete Linsen können die Ausleuchtung im Außenraum des Fahrzeugs in der horizontalen und der vertikalen Richtung gezielt steuern.
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Es kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei, insbesondere sämtliche, Linsen des zweiten Arrays voneinander verschiedene Krümmungsradien beziehungsweise voneinander verschiedene Brennweiten aufweisen. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass die Abbildungen der Zwischenbilder in dem unteren Endbereich der im Außenraum des Fahrzeugs erzeugten Lichtverteilung vergrößert werden, so dass ein Anschluss an eine vor dem Fahrzeug erzeugte Vorfeldbeleuchtung hergestellt wird.
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Es besteht die Möglichkeit, dass die Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode und/oder mindestens eine Laserdiode umfasst.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Mehrzahl von Lichtquellen sowie eine Mehrzahl von Kollimationsoptiken und eine Projektionsoptik oder eine Mehrzahl von Projektionsoptiken umfasst, die jeweils im in das Fahrzeug eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in der horizontalen Richtung nebeneinander angeordnet sind. Dabei kann jeweils einer der Lichtquellen eine Kollimationsoptik und die oder eine der Projektionsoptiken derart zugeordnet sein, dass das von der Lichtquelle ausgehende Licht nacheinander durch die zugeordnete Kollimationsoptik und die Projektionsoptik oder die zugeordnete Projektionsoptik hindurchtritt.
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Durch die Wahl einer Mehrzahl von in der horizontalen Richtung nebeneinander angeordneten Lichtquellen und Kollimationsoptiken können die Stärke und Breite der Lichtverteilung vergrößert werden.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
- 2 eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
- 3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
- 4 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
- 5 eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 4;
- 6 eine schematische Verdeutlichung unterschiedlich großer Abbildungen unterschiedlich geformter Linsen;
- 7 eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
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In den Figuren sind gleiche und funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in den 1 und 2 abgebildete Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine lediglich schematisch dargestellte Lichtquelle 1, von der Licht 2 ausgeht. Die Lichtquelle 1 kann mindestens eine Leuchtdiode und/oder mindestens eine Laserdiode aufweisen.
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Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Kollimationsoptik 3 mit einer Eintrittsfläche 4 und einer Austrittsfläche 5, durch die das von der Lichtquelle 1 ausgehende Licht 2 nacheinander hindurchtritt. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Blende 6, die auf der Eintrittsfläche 4 der Kollimationsoptik 3 angeordnet ist. Die Blende 6 kann auf die Eintrittsfläche 4 aufgedampft sein. Die Blende 6 kann eine rechteckige Apertur aufweisen, deren untere Kante in der im Außenraum des Fahrzeugs erzeugten Lichtverteilung eine Hell-Dunkel-Grenze definieren kann.
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Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Projektionsoptik 7, die ein erstes Array 8 von Linsen 9 und ein zweites Array 10 von Linsen 11 umfasst. Dabei tritt das von der Kollimationsoptik 3 ausgehende Licht zuerst durch das erste Array 8 von Linsen 9 und danach durch das zweite Array 10 von Linsen 11 hindurch.
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Die Linsen 9, 11 des ersten und des zweiten Arrays 8, 10 sind jeweils als Zylinderlinsen ausgebildet. Die Zylinderlinsen sind im in das Fahrzeug eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in der horizontalen Richtung nebeneinander angeordnet, wobei die Zylinderachsen der Zylinderlinsen sich in der vertikalen Richtung erstrecken. Die Linsen 9, 11 des ersten und des zweiten Arrays 8, 10 wirken also nur auf die horizontale Richtung.
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Das erste Array 8 von Linsen 9 erzeugt eine Mehrzahl von Zwischenbildern der Blende 6 in einer Abbildungsebene 12 in dem Zwischenraum zwischen den beiden Arrays 8, 10. Das zweite Array 10 von Linsen 11 bildet die Zwischenbilder im in das Fahrzeug eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in den Außenraum des Fahrzeugs in das Unendliche ab. Damit kann die Ausleuchtung im Außenraum des Fahrzeugs in der horizontalen Richtung durch die Zylinderlinsen gezielt gesteuert werden. Die Verteilung in vertikaler Richtung wird durch die Divergenz der Lichtquelle 1, die Blende 6 und die Kollimationsoptik 3 vorgegeben.
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3 zeigt eine Ausführungsform, bei der drei Lichtquellen 1 sowie drei Kollimationsoptiken 3 und eine Projektionsoptik 7 vorgesehen sind, wobei die Lichtquellen 1 und die Kollimationsoptiken 3 jeweils im in das Fahrzeug eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in der horizontalen Richtung nebeneinander angeordnet sind. Dabei ist jeweils einer der Lichtquellen 1 eine Kollimationsoptik derart zugeordnet, dass das von der Lichtquelle 1 ausgehende Licht 2 durch die zugeordnete Kollimationsoptik und anschließend durch die Projektionsoptik 7 hindurchtritt. Dabei sind die Linsen 9, 11 des ersten und des zweiten Arrays 8, 10 der Projektionsoptik 7 wie bei der ersten Ausführungsform gemäß den 1 und 2 als Zylinderlinsen ausgebildet, deren Zylinderachsen sich in der vertikalen Richtung erstrecken.
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Anstelle einer gemeinsamen Projektionsoptik 7 für sämtliche der Lichtquellen 1 und Kollimationsoptiken 3 können auch drei jeweils den einzelnen Lichtquellen 1 und Kollimationsoptiken 3 zugeordnete Projektionsoptiken 7 vorgesehen sein.
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Die in 4 und 5 abgebildete dritte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten, in 1 und 2 abgebildeten Ausführungsform. Im Unterschied dazu sind bei der Ausführungsform gemäß 4 und 5 die Linsen 9, 11 der Arrays 8, 10 nicht als Zylinderlinsen ausgebildet sondern als Linsen 9, 11, die sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Richtung eine Brechkraft aufweisen. Beispielsweise sind die Linsen 9, 11 sphärische Linsen. Dadurch können insbesondere die Linsen 11 des zweiten Arrays 10 gezielt die Ausleuchtung im Außenraum des Fahrzeugs in der horizontalen und der vertikalen Richtung steuern.
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Bei der Ausführungsform gemäß 4 und 5 weisen mindestens zwei, insbesondere sämtliche, Linsen 11 des zweiten Arrays 10 voneinander verschiedene Krümmungsradien beziehungsweise voneinander verschiedene Brennweiten auf. Dabei ist der Krümmungsradius und damit die Brennweite der in 5 weiter unten angeordneten Linsen 11 größer als der Krümmungsradius und damit die Brennweite der in 5 weiter oben angeordneten Linsen 11. Beispielsweise ist der Krümmungsradius der in 5 obersten Linse 11a deutlich kleiner als der Krümmungsradius der in 5 untersten Linse 11g.
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6 verdeutlicht schematisch, dass durch unterschiedliche Krümmungsradien unterschiedlich große Abbildungen des auf die Linsen 11 auftreffenden Lichts 2 beziehungsweise der in der Ebene 12 erzeugten Zwischenbilder erzeugt werden. Beispielsweise könnte ein kleines Abbild, wie das in 6 mit dem Bezugszeichen 13a versehene Abbild, durch eine Linse mit einem kleinen Krümmungsradius wie die Linse 11a erzeugt werden. Weiterhin könnte ein großes Abbild, wie das in 6 mit dem Bezugszeichen 13g versehene Abbild, durch eine Linse mit einem großen Krümmungsradius wie die Linse 11g erzeugt werden.
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Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass die , der Zwischenbilder in dem unteren Endbereich der im Außenraum des Fahrzeugs erzeugten Lichtverteilung vergrößert werden, so dass ein Anschluss an eine vor dem Fahrzeug erzeugte Vorfeldbeleuchtung hergestellt wird.
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7 zeigt den Strahlengang des Lichts 2 durch eine Ausführungsform, bei der drei Lichtquellen 1 sowie drei Kollimationsoptiken 3 und eine Projektionsoptik 7 vorgesehen sind, wobei die Lichtquellen 1 und die Kollimationsoptiken 3 jeweils im in das Fahrzeug eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in der horizontalen Richtung nebeneinander angeordnet sind. Dabei ist jeweils einer der Lichtquellen 1 eine Kollimationsoptik derart zugeordnet, dass das von der Lichtquelle 1 ausgehende Licht 2 durch die zugeordnete Kollimationsoptik und anschließend durch die Projektionsoptik 7 hindurchtritt. Dabei sind die Linsen 9, 11 des ersten und des zweiten Arrays 8, 10 der Projektionsoptik 7 wie bei der dritten Ausführungsform gemäß den 4 und 5 als Linsen 9, 11 ausgebildet, die sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Richtung eine Brechkraft aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtquelle
- 2
- von der Lichtquelle 1 ausgehendes Licht
- 3
- Kollimationsoptik
- 4
- Eintrittsfläche der Kollimationsoptik 3
- 5
- Austrittsfläche der Kollimationsoptik 3
- 6
- Blende
- 7
- Projektionsoptik
- 8
- erstes Array der Projektionsoptik 7
- 9
- Linse des erstes Arrays 8
- 10
- zweites Array der Projektionsoptik 7
- 11, 11a, 11g
- Linse des zweiten Arrays 8
- 12
- Abbildungsebene
- 13a, 13g
- ,
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/066818 A1 [0002, 0006]
- DE 102018107213 A1 [0003]