DE102020103096A1

DE102020103096A1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung

Info

Publication number: DE102020103096A1
Application number: DE102020103096.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Licht; Joachim Knittel
Original assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2020-02-06
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2021-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung (13), umfassend ein Gehäuse (102) und ein darin angeordnetes Lichtmodul (105) zur Erzeugung der abgeblendeten Lichtverteilung (13), das Lichtmodul (105) umfassend eine Lichtquelle (11) zum Aussenden von Licht und einen Reflektor (10) mit Mikrofacetten zum Bündeln des ausgesandten Lichts und zum Erzeugen der abgeblendeten Lichtverteilung (13). Es wird vorgeschlagen, dass der Reflektor (10) eine Basisfläche (10b), vorzugsweise in Form einer unfacettierten Freiformfläche, die zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung (13) geeignet ist, und darauf zumindest bereichsweise aufgebrachte Mikrofacetten umfasst, wobei die Mikrofacetten in mehrere Gruppen (6) unterteilt sind, wobei jede der Gruppen (6) mehrere Mikrofacetten aufweist, die zusammen eine der abgeblendeten Lichtverteilung (13) entsprechende Teillichtverteilung mit einer geringeren Intensität als die abgeblendete Lichtverteilung (13) erzeugen und sich die abgeblendete Lichtverteilung (13) des Scheinwerfers (101) durch eine Überlagerung der Teillichtverteilungen der Mikrofacettengruppen (6) ergibt. Bevorzugt weist jede Mikrofacettengruppe (6) mehrere Klassen (5) an Mikrofacetten auf, wobei jede Mikrofacettenklasse (5) zur Ausleuchtung eines bestimmten Bereichs (4) der von der Mikrofacettengruppe (6) erzeugten Teillichtverteilung ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung. Der Scheinwerfer umfasst ein Gehäuse und ein darin angeordnetes Lichtmodul zur Erzeugung der abgeblendeten Lichtverteilung. Das Lichtmodul umfasst eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht und einen Reflektor mit Mikrofacetten zum Bündeln des ausgesandten Lichts und zum Erzeugen der abgeblendeten Lichtverteilung.
Derartige Kraftfahrzeugscheinwerfer sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart bspw. die WO 2015/ 031 925 A1 eine optische Struktur für einen Reflektor eines Scheinwerfers für Kraftfahrzeuge mit einer Mikrofacettierung zur Glättung bzw. Homogenisierung der Lichtverteilung.
Ferner ist aus der DE 10 2007 063 569 A1 ein Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem facettierten Reflektor bekannt. Reflektoren, die eine komplette Lichtverteilung erzeugen, sind üblicherweise als Freiformreflektoren mit mehreren Facetten aufgebaut, wobei in der Regel jede Facette einen bestimmten Teilbereich der Lichtverteilung des Scheinwerfers erzeugt und sich die Lichtverteilung des Scheinwerfers durch eine Überlagerung bzw. Ergänzung der durch die Facetten ausgeleuchteten Teilbereiche ergibt. Dabei können sich die durch die einzelnen Facetten erzeugten Lichtverteilungsbereiche überlappen oder sogar nahezu gleich sein. An den Facettenübergängen kommt es jedoch oftmals zu Stufen oder Kanten, welche die Herstellbarkeit des Reflektors erschweren und daher wertvolle nicht sinnvoll nutzbare Reflexionsfläche beanspruchen. Zudem wird an den Stufen oder Kanten der Facettenübergänge oftmals auch nur sehr schwer kontrollierbares Streulicht erzeugt, das nicht sinnvoll zur Erzeugung der Lichtverteilung des Scheinwerfers genutzt werden kann. Dieses Problem kann durch die Ausbildung von Mikrofacetten auf der Reflexionsfläche des Reflektors statt der herkömmlichen Facetten teilweise gelöst werden.
Mikrofacetten sind definierte und bewusst ausgebildete Strukturen auf der Reflexionsfläche, um gezielt eine vorgegebene Lichtverteilung zu erzeugen. Es handelt sich also nicht um zufällig ausgebildete und auf einer Basisfläche des Reflektors angeordnete Reflexionselemente. Mikrofacetten zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Reflexionsflächen Abweichungen von der Basisfläche des Reflektors im Mikrometerbereich aufweisen. So können die Reflexionsflächen der Mikrofacetten bspw. um bis zu etwa 500 µm von der Basisfläche abweichen. Vorzugsweise liegen die Abweichungen im Bereich von 20 - 100 µm. Die Abmessungen der Mikrostruktur in einer Draufsicht auf die Reflexionsfläche liegen im Bereich von bis zu einigen Millimetern, vorzugsweise im Bereich von unter 1 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 1,0 mm, ganz besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0,2 und 0,6 mm.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen bekannten Scheinwerfer mit mikrofacettiertem Reflektor dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass er eine abgeblendete Lichtverteilung erzeugen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Kraftfahrzeugscheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Insbesondere wird ausgehend von dem Scheinwerfer der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass der Reflektor eine Basisfläche, vorzugsweise in Form einer unfacettierten Freiformfläche, die zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung geeignet ist, und darauf zumindest bereichsweise aufgebrachte Mikrofacetten umfasst, wobei die Mikrofacetten in mehrere Gruppen unterteilt sind, wobei jede der Gruppen mehrere Mikrofacetten aufweist, die zusammen eine der abgeblendeten Lichtverteilung entsprechende Teillichtverteilung mit einer geringeren Intensität als die abgeblendete Lichtverteilung des Scheinwerfers erzeugen und sich die abgeblendete Lichtverteilung des Scheinwerfers durch eine Überlagerung der Teillichtverteilungen der Mikrofacettengruppen ergibt.
Die abgeblendete Lichtverteilung hat vorzugsweise eine im Wesentlichen horizontale Helldunkelgrenze. Die Helldunkelgrenze kann entweder symmetrisch (mit einer ausschließlich horizontalen Erstreckung) oder asymmetrisch (mit einer zum Teil horizontalen Erstreckung und mit einem Anstieg, bspw. einem 15°-Anstieg) sein. Ein solcher Scheinwerfer kann bspw. zur Erzeugung eines Abblendlichts, eines Nebellichts oder von Teilen davon genutzt werden. Die abgeblendete Lichtverteilung könnte aber auch eine vertikale Helldunkelgrenze aufweisen.
Die unfacettierte Basisfläche, die bspw. als eine Freiformfläche ausgebildet ist, erzeugt die Helldunkelgrenze. Auf diese Basisfläche werden die Mikrofacetten aufgebracht. Die Reflexionsflächen der einzelnen Mikrofacetten sind derart ausgebildet und/oder ausgerichtet, dass die von dem mikrofacettierten Reflektor erzeugte Helldunkelgrenze erhalten bleibt. Dazu kann bspw. das von den Reflexionsflächen der Mikrofacetten reflektierte Licht unterhalb einer horizontalen Helldunkelgrenze oder auf der ausgeleuchteten Seite neben einer vertikalen Helldunkelgrenze gelenkt werden. In diesem Sinne wird vorgeschlagen, dass jede Mikrofacette so weit gegenüber der Flächennormalen der Basisfläche nach unten gekippt ist, dass das von der Mikrofacette reflektierte Licht in einen Bereich unterhalb einer horizontalen Helldunkelgrenze der abgeblendeten Lichtverteilung gelangt. Besonders bevorzugt ist es, wenn jede Mikrofacette um ihren halben Streuwinkel gegenüber der Flächennormalen der Basisfläche nach unten gekippt ist. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, dass ein geringer Teil des von dem Reflektor bzw. von einer oder mehreren Mikrofacetten reflektierten Lichts in einen Overheadbereich oberhalb einer horizontalen Helldunkelgrenze reflektiert wird, um die vorgeschriebenen minimalen Intensitäten im Overheadbereich einer abgeblendeten Lichtverteilung zu erzielen. Die gesetzlichen Messpunkte in diesem Bereich erstrecken sich bis zu 4° oberhalb des Horizontes und werden durch Mindest- beziehungsweise durch Maximalwerte sowie sogenannte Summenwerte für die sich jeweils in den Messpunkten einstellende Beleuchtungsstärke charakterisiert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mehrere Mikrofacettengruppen verteilt über eine Reflexionsfläche des Reflektors angeordnet sind. Dabei kann nur ein Teil der Reflexionsfläche des Reflektors mit Mikrofacettengruppen versehen sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn über die gesamte Reflexionsfläche des Reflektors Mikrofacettengruppen angeordnet sind.
Die verteilt über die Reflexionsfläche angeordneten Mikrofacettengruppen können die gleiche oder unterschiedliche Zusammensetzungen an Mikrofacetten aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass jede Mikrofacettengruppe mehrere Klassen an Mikrofacetten aufweist, wobei jede Mikrofacettenklasse mindestens eine Mikrofacette aufweist und zur Ausleuchtung eines bestimmten Bereichs der von der Mikrofacettengruppe erzeugten Teillichtverteilung ausgebildet ist und wobei sich die Teillichtverteilung der Mikrofacettengruppe durch eine Überlagerung der verschiedenen durch die Mikrofacettenklassen ausgeleuchteten Bereiche ergibt. So ist es bspw. denkbar, dass eine Mikrofacettengruppen zehn Mikrofacetten einer ersten Klasse, fünf Mikrofacetten einer zweiten Klasse, drei Mikrofacetten einer dritten Klasse und eine Mikrofacette einer vierten Klasse aufweist. Die verschiedenen Mikrofacettenklassen können sich bspw. durch ihre Hauptreflexionsrichtung (Ausrichtung der Flächennormalen), ihren Streuwinkel in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, eine Form des durch die Mikrofacettenklassen ausgeleuchteten Bereichs der Teillichtverteilung der Mikrofacettengruppe, durch ihre Form und/oder Flächenabmessung oder durch andere optische oder strukturelle Parameter voneinander unterscheiden. Besonders bevorzugt ist es, wenn sich die durch die verschiedenen Mikrofacettenklassen ausgeleuchteten Bereiche der Teillichtverteilung durch den Lichtstrom in dem jeweiligen Bereich voneinander unterscheiden.
Die Anzahl, Anordnung, Ausrichtung und Ausgestaltung der Mikrofacettenklassen ist derart gewählt, dass die Mikrofacettengruppe die gewünschte Teillichtverteilung erzeugt, von ihrer Erstreckung und relativen Intensitätsverteilung der resultierenden Lichtverteilung des Scheinwerfers entspricht, allerdings mit einer geringeren absoluten Intensität. Eine Überlagerung der Teillichtverteilungen bildet dann die resultierende Lichtverteilung des Scheinwerfers. Vorteilhafterweise ist die Anzahl der Mikrofacetten einer bestimmten Mikrofacettenklasse pro Mikrofacettengruppe abhängig von dem Lichtstrom in dem durch die Mikrofacettenklasse ausgeleuchteten Bereich der Teillichtverteilung gewählt. Das bedeutet, dass eine Mikrofacettengruppe mehr Mikrofacetten einer bestimmten Klasse umfasst, je höher der Lichtstrom in dem durch die Mikrofacetten der entsprechenden Klasse ausgeleuchteten Bereich ist. Von den Mikrofacetten zur Ausleuchtung von helleren Bereichen der Teillichtverteilung sind also eine größere Anzahl in einer Mikrofacettengruppe vorgesehen.
Vorzugsweise ist die Anzahl der einzelnen Mikrofacettenklassen pro Mikrofacettengruppe für den gesamten Reflektor bestimmt und bleibt unabhängig von der Ausgestaltung der Basisfläche des Reflektors über die gesamte Reflexionsfläche erhalten. Innerhalb der verschiedenen Mikrofacettengruppen ist die Anzahl der einzelnen Mikrofacettenklassen vorzugsweise ebenfalls gleich. Denkbar wäre jedoch auch, dass die die Anzahl der einzelnen Mikrofacettenklassen innerhalb der verschiedenen Mikrofacettengruppen unterschiedlich ist. Dabei bleibt dann aber vorzugsweise das Verhältnis der Mikrofacettenklassen zueinander über die gesamte Reflexionsfläche erhalten. Denkbar wäre es jedoch auch, dass die Basisfläche des Reflektors in mehrere Unterbereiche unterteilt ist, wobei sich die Mikrofacettengruppen in den verschiedenen Unterbereichen des Reflektors hinsichtlich Anzahl und/oder Ausgestaltung und/oder Anordnung der Mikrofacetten oder Mikrofacettenklassen voneinander unterscheiden.
Die Lichtquelle des erfindungsgemäßen Scheinwerfers umfasst vorzugsweise eine weiße Halbleiterlichtquelle, vorzugsweise eine weiße Hochleistungsleuchtdiode, oder eine Laserlichtquelle, insbesondere eine Halbleiterlaserlichtquelle, die weißes Licht aussendet. In diesem Sinne umfasst die Lichtquelle einen oder mehrere Halbleiterlichtquellen, die Licht einer ersten Wellenlänge (z.B. blaues Licht) auf ein Konvertermaterial strahlen, das von dem Konvertermaterial teilweise in Licht einer zweiten Wellenlänge (z.B. gelbes Licht) umgewandelt wird. Eine Überlagerung des unkonvertierten und konvertierten Lichts der beiden Wellenlängen erzeugt dann das gewünschte weiße Licht der Lichtquelle. Eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen und das Konvertermaterial können in einem einzigen Halbleiterchip zusammengefasst sein. Die von dem Reflektor reflektierte bzw. abgebildete Leuchtfläche der Lichtquelle wird somit vorzugsweise durch die Fläche des Konvertermaterials gebildet, die eine quadratische oder rechteckige Form aufweist.
Hinsichtlich der Form der Basisfläche des Reflektors wird vorgeschlagen, dass die Basisfläche des Reflektors in einem Horizontalschnitt und/oder in einem Vertikalschnitt parabelartig oder ellipsenartig ausgebildet ist. Ausgehend von einer parabelartigen oder ellipsenartigen Basisfläche kann durch punktuelle oder bereichsweise Variation der Reflexionsfläche ein Freiformreflektor generiert werden, der eine gewünschte abgeblendete Lichtverteilung mit der Helldunkelgrenze erzeugt. Bevorzugt ist die Basisflache in horizontaler Richtung parabelartig bzw. ellipsenartig ausgebildet und folgt in vertikaler Richtung vorzugsweise einer Freiformfläche.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mindestens eine der Mikrofacettenklassen um 15 ̊ zur Horizontalen gedrehte Abbilder der Lichtquelle bzw. deren Leuchtfläche erzeugt, die zur Ausleuchtung eines Bereichs unterhalb eines 15°-Anstiegs einer horizontalen Helldunkelgrenze der Teillichtverteilung bzw. der resultierenden Lichtverteilung des Scheinwerfers dienen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei können die einzelnen nachfolgend beschriebenen und in den Figuren gezeigten Merkmale in beliebiger Kombination miteinander realisiert werden, selbst wenn sie in anderen Kombinationen beschreiben bzw. gezeigt sind. Es zeigen:

1 einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
2 eine beispielhaft anhand von Standard Isolux-Linien in verschiedene Bereiche unterteilte Fernlichtspot-Verteilung;
3 eine beispielhaft anhand von Isolux-Konturlinien in verschiedene Bereiche unterteilte Fernlichtspot-Verteilung;
4 eine auf Grundlage der Unterteilung der Fernlichtspot-Verteilung aus 3 anhand von Isolux-Konturlinien in verschiedene Bereiche unterteilte Fernlichtspot-Verteilung;
5 ein Beispiel für eine Gruppe mehrerer Mikrofacetten, die verschiedenen Mikrofacettenklassen zugeordnet sind;
6 eine Basisfläche eines Reflektors des erfindungsgemäßen Scheinwerfers in einer perspektivischen Ansicht;
7 eine Basisfläche des Reflektors aus 6 mit aufgebrachten Mikrofacetten in einer Draufsicht entgegen einer Lichtaustrittsrichtung;
8 eine mit dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer mit einem Reflektor mit der vorgeschlagenen mikrofacettierten Reflexionsfläche erzielte Lichtverteilung;
9 eine Basisfläche eines Reflektors des erfindungsgemäßen Scheinwerfers;
10 durch die Basisfläche aus 9 erzeugte beispielhaft eingezeichnete Abbilder einer Leuchtfläche der Lichtquelle des Scheinwerfers als Bestandteil einer abgeblendeten Lichtverteilung mit symmetrischer Helldunkelgrenze;
11 eine anhand der 4 beschriebene Unterteilung einer abgeblendeten Lichtverteilung mit symmetrischer Helldunkelgrenze in mehrere Bereiche;
12 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers in einem Vertikalschnitt;
13 eine Unterteilung einer abgeblendeten Lichtverteilung mit asymmetrischer Helldunkelgrenze in mehrere Bereiche; und
14 eine Basisfläche eines Reflektors eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers in einer Draufsicht entgegen einer Lichtaustrittsrichtung.

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 101 bezeichnet. Der Scheinwerfer 101 umfasst ein Gehäuse 102, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. In einer Lichtaustrittsrichtung 103 weist das Scheinwerfergehäuse 102 eine Lichtaustrittsöffnung auf, die durch eine transparente Abdeckscheibe 104 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 104 ist aus farblosem Kunststoff oder Glas gefertigt. Die Scheibe 104 kann ohne optisch wirksame Profile als sogenannte klare Scheibe ausgebildet sein. Alternativ kann die Scheibe 104 zumindest bereichsweise mit optisch wirksamen Profilen (z.B. Zylinderlinsen oder Prismen) versehen sein, die eine Streuung des hindurchtretenden Lichts, vorzugsweise in horizontaler Richtung bewirken. Der Scheinwerfer 101 ist zum Einbau an einer Anbauseite eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Zwei der gezeigten Scheinwerfer 101, die an verschiedenen Anbauseiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, bilden eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung. Dabei sind die an unterschiedlichen Anbauseiten eingebauten Scheinwerfer 101 bezüglich ihres allgemeinen geometrischen äußeren Erscheinungsbildes vorzugsweise spiegelsymmetrisch bezüglich einer Vertikalebene durch eine Längsachse des Kraftfahrzeugs ausgebildet.
Im Inneren des Scheinwerfergehäuses 102 sind in dem dargestellten Beispiel zwei Lichtmodule 105, 106 angeordnet. Die Lichtmodule 105, 106 sind fest oder relativ zu dem Gehäuse 102 bewegbar angeordnet. Durch eine Relativbewegung der Lichtmodule 105, 106 zum Gehäuse 102 in horizontaler Richtung kann eine dynamische Kurvenlichtfunktion oder eine adaptive Lichtverteilung (z.B. Teil-, Dauer- oder blendfreies Fernlicht; Spot- oder Markierungslicht) realisiert werden. Bei einer Bewegung der Lichtmodule 105, 106 um eine horizontale Achse, also in vertikaler Richtung, kann eine Leuchtweitenregelung oder eine adaptive Lichtverteilung realisiert werden. Selbstverständlich können in dem Scheinwerfergehäuse 102 auch mehr oder weniger als die dargestellten zwei Lichtmodule 105, 106 vorgesehen sein. Eines oder mehrere der Lichtmodule 105, 106 des Scheinwerfers 101 können als Reflexionsmodul im Sinne der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein. Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand des Lichtmoduls 105 beschrieben.
Das Lichtmodul 105 ist zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung mit einer horizontalen und/oder vertikalen Helldunkelgrenze ausgebildet. Die horizontale Helldunkelgrenze einer abgeblendeten Lichtverteilung kann symmetrisch (streng horizontaler Verlauf) oder asymmetrisch (mit einem Anstieg, bspw. einer Stufe oder einem 15°-Anstieg auf der eigenen Verkehrsseite) ausgebildet sein. Die abgeblendete Lichtverteilung kann bspw. ein Abblendlicht oder ein Nebellicht oder ein Teil davon sein. Es ist denkbar, dass sich die Lichtverteilungen der Scheinwerfer 101 an verschiedenen Anbauseiten des Kraftfahrzeugs zu der resultierenden abgeblendeten Lichtverteilung des Scheinwerfers 101 ergänzen.
An der Außenseite des Scheinwerfergehäuses 102 ist ein Steuergerät 107 in einem Steuergerätegehäuse 108 angeordnet. Selbstverständlich kann das Steuergerät 107 auch an einer beliebig anderen Stelle des Scheinwerfers 101 angeordnet sein. Insbesondere kann für jedes der Lichtmodule 105, 106 ein eigenes Steuergerät vorgesehen sein, wobei die Steuergeräte integraler Bestandteil der Lichtmodule 105, 106 sein können. Selbstverständlich kann das Steuergerät 107 auch entfernt von dem Scheinwerfer 101, bspw. im Motorraum des Kraftfahrzeugs, angeordnet sein. Das Steuergerät 107 dient zur Steuerung und/oder Regelung der Lichtmodule 105, 106 bzw. von Teilkomponenten der Lichtmodule 105, 106, wie beispielsweise von Licht- und/oder Strahlungsquellen, beweglichen Blenden, Schrittmotoren, Stellmagneten, etc. der Lichtmodule 105, 106. Die Ansteuerung der Lichtmodule 105, 106 bzw. der Teilkomponenten durch das Steuergerät 107 erfolgt über Verbindungsleitungen 110, die in 1 durch eine gestrichelte Linie lediglich symbolisch dargestellt sind. Über die Leitungen 110 kann auch eine Versorgung der Lichtmodule 105, 106 und deren Teilkomponenten mit elektrischer Energie erfolgen. Die Leitungen 110 sind aus dem Inneren des Scheinwerfers 101 durch eine Öffnung im Scheinwerfergehäuse 102 in das Steuergerätegehäuse 108 geführt und dort an die Schaltung des Steuergerätes 107 angeschlossen. Falls Steuergeräte als integraler Bestandteil der Lichtmodule 105, 106 vorgesehen sind, können die Leitungen 110 und die Öffnung in dem Scheinwerfergehäuse 102 entfallen. Das Steuergerät 107 umfasst ein Steckerelement 109 zum Anschluss eines Verbindungskabels zu einer übergeordneten Steuereinheit (z.B. in Form einer sog. Body Controller Unit) und/oder einer Energiequelle (z.B. in Form einer Fahrzeugbatterie).
Obwohl die vorliegende Erfindung auf Scheinwerfer zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung gerichtet ist, wird nachfolgend die Erfindung und insbesondere die Ausgestaltung der Reflexionsfläche mit den Mikrofacetten unter Bezugnahme auf die 2 bis 8 zunächst anhand der Ausgestaltung der Mikrofacetten auf der Reflexionsfläche eines Reflektors eines Scheinwerfers zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung erläutert. Anschließend werden dann unter Bezugnahme auf die 9 bis 14 die Besonderheiten in Bezug auf einen Scheinwerfer zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung näher erläutert.
Das Lichtmodul 105 des erfindungsgemäßen Scheinwerfers 101 umfasst eine Reflexionsfläche, die zumindest bereichsweise mit Mikrofacetten versehen ist. Dabei werden vorzugsweise verschiedene Mikrofacetten mit jeweils eigenen Unterlichtverteilungen (sie leuchten verschiedene Bereiche 4 der Teillichtverteilung aus) zu einer Gruppe zusammengefasst, und dann wird diese Gruppe zumindest bereichsweise auf der Reflexionsfläche wiederholt verteilt angeordnet. Die Gruppen erzeugen dabei jeweils die für den Gesamt-Reflektor bzw. das Lichtmodul 105 vorgesehene Lichtverteilung, lediglich in gedimmter Form, d.h. mit geringerer Beleuchtungsstärke oder Intensität.
Solche Mikrofacetten lassen sich auf einer Basisfläche mit einem stetigen Übergang herstellen, wodurch der Reflektor keine Stufen oder Kanten mehr aufweist, so dass Streulicht verringert und die Effizienz des Lichtmoduls 105 bzw. des Scheinwerfers 101 gesteigert wird. Ferner fallen lokale Fehlstellen im Reflektor weniger stark ins Gewicht bzw. beeinträchtigen nicht nur einen bestimmten Bereich der Lichtverteilung, da jede Mikrofacettengruppe die gesamte Lichtverteilung erzeugt und dadurch die Auswirkungen der Fehlstellen abgeschwächt werden.
Insbesondere hebt sich die Erfindung von dem bekannten Stand der Technik dadurch hervor, dass hier eine besondere Anordnung der Mikrofacetten auf dem Reflektor vorgeschlagen wird, die für einen allgemeinen Reflektor anwendbar ist und dessen Herstellbarkeit und Effizienz verbessert. Die besondere Anordnung der Mikrofacetten verfolgt insbesondere nicht das primäre Ziel, einen besonders hohen C6-Wert oder bei bestimmtes Lichtmuster auf einer Projektionslinse oder einer Abdeckscheibe zu erzeugen.
Bei den üblichen Lichtmodulen bzw. Scheinwerfern besteht die Basisfläche des Reflektors üblicherweise aus einer Freiform mit mehreren herkömmlichen Facetten, wobei jede einzelne Facette eine vorgegebene Einzellichtverteilung erzeugt, die üblicherweise nicht der resultierenden Lichtverteilung des Scheinwerfers, sondern lediglich einem Teilbereich der Lichtverteilung entspricht. Die resultierende Gesamtlichtverteilung ergibt sich aus der Überlagerung bzw. Ergänzung der Einzellichtverteilungen der Facetten. Die Facetten sind dabei meist in horizontaler Richtungen nebeneinander angeordnet und erstrecken sich in vertikaler Richtung des Reflektors, mit einer überwiegend vertikalen Trennlinie zwischen den Facetten. Die Trennung zwischen den Facetten fällt dabei umso stärker aus, je unterschiedlicher der vertikale Verlauf und damit die Einzellichtverteilungen in vertikaler Richtung sind. Annähernd folgt dabei die Form einer Facette einer Ellipsoid-Fläche.
Die Erfindung schlägt vor, eine unfacettierte Basisfläche mit einer bestimmten Anordnung von Mikrofacetten zu modulieren, wobei jeweils mehrere Mikrofacetten zu einer Gruppe zusammengefasst sind, die eine Teillichtverteilung erzeugt - die bis auf die geringere Intensität (Beleuchtungsstärke) - der resultierenden Gesamtlichtverteilung des Scheinwerfers entspricht. Die Gesamtlichtverteilung wird durch eine Überlagerung der Teillichtverteilungen der Mikrofacettengruppen erzeugt. Für ein Lichtmodul bzw. einen Scheinwerfer zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung ist die Reflektorbasisfläche dabei bevorzugt ein Ellipsoid, kann aber auch eine unfacettierte Freiformfläche oder ein Paraboloid sein.
Zur Ausgestaltung und Anordnung der Mikrofacetten auf der Basisfläche wird bspw. das nachfolgende Verfahren vorgeschlagen:

Eine Lichtverteilung 2 (vgl. z.B. eine Fernlichtspot-Verteilung aus den 2 bis 4) wird in verschiedene Bereiche 4 unterteilt. Als Grundlage für die Bereiche 4 dienen z.B. die Isolux-Konturlinien der Lichtverteilung. In 2 ist die Standard-Isollux-Darstellung und in 3 die Isolux-Darstellung mit den Isolux-Konturlinien 3 gezeigt, wobei Konturlinie 3a = 10 Ix, Konturlinie 3b = 50 Ix, Konturlinie 3c = 100 Ix und Konturlinie 3d = 140 Ix. Aus den Konturlinien 3 erfolgt anschließend eine Zerlegung der Lichtverteilung 2 in entsprechende Bereiche 4, wobei Bereich 4a der Konturlinie 3a, Bereich 4b der Konturlinie 3b, Bereich 4c der Konturlinie 3c und Bereich 4d der Konturlinie 3d angenähert ist. In dem gezeigten Beispiel wäre es vorteilhaft, die Konturlinien 3 als Bereiche 4 zu wählen, im Allgemeinen ist dies aber nicht notwendig. Ebenso müssen die Bereiche 4 nicht rechteckig sein, sondern können nahezu jede beliebige Form aufweisen.

Für jeden Bereich 4 wird eine horizontale und vertikale Ausdehnung sowie der Lichtstrom innerhalb des Bereichs definiert. In diesem Beispiel ergibt sich folgendes:

Bereich Horizontal Vertikal Lichtstrom

10 Ix ± 2,8° ± 2,0° 196 Im

50 Ix ± 1,6° ± 1,0° 93 Im

100 Ix ± 0,8° ± 0,6° 42 Im

140 Ix ± 0,3° ± 0,3° 10 Im

Für jeden Bereich 4a bis 4d wird eine Klasse 5a bis 5d an Mikrofacetten definiert, welche die jeweilige Lichtverteilung des Bereichs 4 erzeugt. In diesem Beispiel erzeugt bspw. die Klasse 5b eine Streubreite von horizontal ± 1,6° und vertikal ± 1,0°. Die verschiedenen Mikrofacettenklassen 5 sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

Nr.	Anzahl	Höhe	Min./max. Winkel hor.	Min./ max. Winkel vert.	Rmin
1	5470	14,381 µm	-0,98°/ 0,98°	-0,64°/ 0,64°	7,144 mm
2	2742	7,407 µm	-0,54°/ 0,54°	-0,30°/ 0,30°	13,00 mm
3	1371	1,948 µm	-0,20°/ 0,20°	-0,02°/ 0,02°	35,79 mm
4	457	0,000 µm	0,00°/ 0,00°	0,00°/ 0,00°	>100 mm

Die „Anzahl“ bezieht sich auf die Anzahl der Mikrofacettenklasse auf der gesamten Reflexionsfläche und nicht in der Mikrofacettengruppe.
Anschließend wird eine Gruppe 6 von Mikrofacetten festgelegt. Dazu wird in einem ersten Schritt aus den Lichtstromwerten in den Bereichen 4 die relative Anzahl der Klassen 5 in der Gruppe 6 festgelegt: Im Bereich 4d müssen durch Klasse 5d 10 Im Licht „generiert“ werden. Da der Bereich 4d innerhalb des Bereiches 4c liegt, müssen durch die Klasse 5c nur noch der Lichtstrom erzeugt werden, der nach Abzug des Lichtstroms der Klasse 5d in dem Bereich 4c noch fehlt, also in diesem Fall 42 Im - 10 Im = 32 Im usw. Dies wird anhand der nachfolgenden Tabelle verdeutlicht.

Klasse 5a 5b 5c 5d

Lichtstrom 196 - 93 Im = 103 Im 93 - 42 = 51 Im 42 - 10 = 32 Im 10 Im
Gerundet ergibt sich ein Verhältnis der Mikrofacettenklassen 5 zu:
5a : 5b : 5c : 5d = 100 : 50 : 32 : 10 bzw. 10 : 5 : 3 : 1
Eine Gruppe 6 umfasst in diesem Beispiel also 10 Stück Mikrofacetten der Klasse 5a, 5 Stück Mikrofacetten der Klasse 5b, 3 Stück Mikrofacetten der Klasse 5ca und 1 Stück Mikrofacetten der Klasse 5d. Dies sind insgesamt 19 Mikrofacetten. Eine entsprechende Gruppe 6 ist beispielhaft in 5 gezeigt. In dem Beispiel betragen die Kantenlängen a, b einer Facette 1,0 mm. Es versteht sich, dass die Anzahl, Anordnung, Form und/oder Abmessungen der einzelnen Mikrofacetten innerhalb einer Gruppe kann abhängig von den Anforderungen an die Lichtverteilung oder den Wünschen des Kunden (Kraftfahrzeugherstellers) von dem gezeigten Beispiel abweichen kann.
Die Gruppe 6 erzeugt bereits die gesamte resultierende Lichtverteilung des Scheinwerfers 101 (hinsichtlich Ausdehnung und relativer Intensitätsverteilung), allerdings mit geringerer absoluter Intensität. Indem die Mikrofacettengruppe 6 wiederholt auf mehreren Bereichen, vorzugsweise auf dem gesamten Reflektor angeordnet wird, ergibt sich die resultierende Lichtverteilung mit der gewünschten Intensität. Ein entsprechender Reflektor 1 ist in 7 in einer Draufsicht entgegen der Lichtaustrittsrichtung 103 gezeigt. 6 zeigt die entsprechende Basisfläche 1b. Auf diese Basisfläche 1b werden die Mikrofacetten der verteilt angeordneten Gruppen 6 aufmoduliert. Der schwarze Rand in 7 bildet die Reflektorkontur. Selbstverständlich kann die Kontur falls gewünscht oder aufgrund von Platzproblemen im Innenraum des Gehäuses 102 erforderlich von der gezeigten rechteckigen Form abweichen.
Der Reflektor 1 erzeugt die durch die Mikrofacettengruppen 6 vorgegebene Lichtverteilung des Lichtmoduls 105 bzw. des Scheinwerfers 101. Da die Lichtverteilung durch jede über die Reflexionsfläche verteilt angeordnete Gruppe 6 kommt, ist die Anfälligkeit für Fehler stark reduziert. Ebenso ist das Toleranzverhalten des Reflektors 1 deutlich verbessert, die Lichtverteilung wird weniger stark verzerrt, sondern bleibt in ihrer Form und in den Lichtwerten deutlich stabiler.
In 4 ist eine Soll-Lichtverteilung 2 eines Fernlicht-Spotlichts gezeigt, die mit einem konventionellen aus dem Stand der Technik bekannten Reflektor erzielt wird, und in 8 ist zum Vergleich eine Lichtverteilung 2 eines Fernlicht-Spotlichts gezeigt, die mit dem oben beschriebenen Mikrofacetten-Reflektor 1 erzeugt wird.
Die Bereiche 4 können dabei, abhängig von der Lichtverteilung zusammenhängende Bereiche, die sich gegenseitig überlagern, aber auch voneinander getrennte Bereiche sein. Die Bereiche 4 müssen auch nicht quadratisch oder rechteckig sein, sondern können auch andere Formen aufweisen.
Die Aufteilung der Lichtverteilung in die Bereiche 4 kann im Wesentlichen unter zwei Gesichtspunkten erfolgen: Die Bereiche 4 sollten so gewählt werden, dass sich die Charakteristik der resultierenden Gesamtlichtverteilung in den Teillichtverteilungen der Bereiche 4 widerspiegelt, und dass sich die Teillichtverteilung eines Bereiches 4 durch die Mikrofacetten des Bereichs 4 erzeugen lässt. Da die Mikrofacetten untereinander nach Möglichkeit einen stetigen Übergang aufweisen sollten, kann die Streubreite, die sich mit einer einzelnen Mikrofacette erzeugen lässt, limitiert sein.
Mikrofacetten sind definierte und bewusst auf der Basisfläche 1b des Reflektors 1 ausgebildete Strukturen, um gezielt eine vorgegebene Lichtverteilung zu erzeugen. Es handelt sich also nicht um zufällig ausgebildete und auf einer Basisfläche 1b des Reflektors 1 angeordnete Reflexionselemente. Mikrofacetten zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Reflexionsflächen Abweichungen von der Basisfläche 1b des Reflektors 1 im Mikrometerbereich aufweisen. So können die Reflexionsflächen der Mikrofacetten bspw. um bis zu etwa 500 µm von der Basisfläche 1b abweichen. Vorzugsweise liegen die Abweichungen im Bereich von 20 - 100 µm. Eine Mikrofacette kann in der Draufsicht Abmessungen von ca. 0,5 mm x 0,5 mm bis ca. 5 mm x 5 mm haben. Diese müssen auch nicht quadratische sein, sondern können auch rechteckig oder anders geformt sein, bspw. rund, oval, dreieckig, mehr-alsviereckig, etc.
Allgemein ausgedrückt, ergibt sich die relative Anzahl der Mikrofacettenklassen 5 in einer Gruppe 6 zueinander aus dem Verhältnis der Lichtströme der zugeordneten Bereiche 4 der Lichtverteilung 2 zueinander, jeweils abzüglich des Lichtstroms, der in einem Bereich 4 schon durch eine überlappende bzw. in dem Bereich liegende andere Mikrofacettenklasse 5 erzeugt wird.
In der Realität ist es nur selten möglich, das exakte Verhältnis der Klassen 5 in einer Gruppe 6 zu realisieren. In dem oben beschriebenen Beispiel hat die Gruppe 6 4x5=20 Gruppenelemente zur Verfügung, aber aus dem relativen Verhältnis werden nur 19 Elemente benötigt. Das Problem kann dadurch entschärft werden, dass das Element, das in der Gruppe überzählig ist, eine geringfügig vergrößerte Streubreite gegenüber dem ursprünglich vorgegebenen Sollwert des Bereichs 4 aufweist.
Es ist denkbar, einen mehrere konventionelle Facetten aufweisenden Reflektor mit der beschriebenen Methode zur Mikrofacettierung zu kombinieren, indem bspw. nur eine oder einige konventionelle Facetten erfindungsgemäß mit Mikrofacetten ausgeführt werden.
Die Zusammenstellung der Klassen 5 innerhalb der Gruppe 6 ist bevorzugt möglichst abwechslungsreich. Die Mikrofacetten können auch statistisch verteilt auf dem gesamten Reflektor verteilt werden, allerdings ist eine wiederholende Anordnung der Gruppen 6 einfacher zu konstruieren. Ferner können die Klassen 5 in der Gruppe 6 nicht nur als Rechteck oder Quadrat angeordnet werden, sondern auch zeilen- oder spaltenweise.
Es kann sinnvoll sein, die Kantenlänge der Klassen 5 zum Randbereich des Reflektors 1 hin zu vergrößern, so dass jede Mikrofacette den gleichen Lichtstrom erhält, auch wenn sie nicht im direkten Abstrahlkegel der Lichtquelle liegt, sondern seitlich am Rand.
Mit der vorliegenden Erfindung (vgl. 9 bis 14) wird der oben beschriebene mikrofacettierte Reflektor 1 zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung 2 durch die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen verbessert, so dass der Reflektor 10 des erfindungsgemäßen Scheinwerfers 101 zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung (vgl. 11 und 13) geeignet ist.
Bei dem Reflektor 10 der Erfindung wird von einer Basisfläche ausgegangen, die ausgebildet ist, eine abgeblendete Lichtverteilung 13 (vgl. 11) mit einer Helldunkelgrenze 17 zu erzeugen. Die Helldunkelgrenze 17 kann symmetrisch sein (vgl. 11), wobei sie dann einen im Wesentlichen kontinuierlich horizontalen Verlauf aufweist. Denkbar wäre auch, dass die Helldunkelgrenze 17 asymmetrisch ausgebildet ist (vgl. 13), wobei sie dann einen im Wesentlichen horizontalen Verlauf 17a auf der Gegenverkehrsseite und einen ansteigenden Verlauf 17b auf der eigenen Verkehrsseite aufweist.
Die Basisfläche 10b ist vorzugsweise eine Freiformfläche. Sie kann mit konventionellen Facetten versehen oder unfacettiert sein. Auf diese Basisfläche 10b werden die Mikrofacetten derart aufgebracht, dass für den mikrofacettierten Reflektor 10 die Helldunkelgrenze 17 erhalten bleibt. In diesem Sinne können bspw. die Mikrofacetten bezüglich der Flächennormalen 15 der Basisfläche 10b (vgl. 12) nach unten gekippt werden. Vorzugsweise werden die Mikrofacetten um ihren halben Streuwinkel gegenüber der Flächennormalen 15 nach unten gekippt.
Der Mikrofacettenreflektor 10 zur Erzeugung der Abblendlichtverteilung 13 wird nach dem gleichen Schema aufgebaut, wie der oben beschriebene Mikrofacettenreflektor 1 zur Erzeugung der Fernlichtverteilung 2. Für einen herkömmlichen Abblendlichtreflektor ist es wichtig, dass er aus sich heraus die Helldunkelgrenze 17 erzeugen kann. Dies wird im Stand der Technik üblicherweise dadurch gelöst, dass der Reflektor konventionelle Facetten aufweist, deren Reflexionsflächen derart ausgebildet, angeordnet und/oder ausgerichtet sind, dass sich Oberkanten von Abbildern 12 der Lichtquelle 11 des Lichtmoduls 105 überlagern (vgl. 9) und so die Helldunkelgrenze 17 bilden (vgl. 10). Vorzugsweise sind die Reflexionsflächen solcher konventioneller Facetten dementsprechend Freiformflächen. Ein solcher herkömmlicher Reflektor kann als Basisfläche 10b für den mikrofacettierten Reflektor 10 herangezogen werden.
Auf die Basisfläche 10b werden die Mikrofacetten aufgebracht. Die Darstellung der Lichtquellenbilder 12 der Lichtverteilung einer solchen Basisflache 10b ist in 10 gezeigt. Die Lichtquelle 11 hat in dem Beispiel eine rechteckige Leuchtfläche, gebildet bspw. durch das Konvertermaterial einer Halbleiterlichtquelle. Selbstverständlich kann die Leuchtfläche der Lichtquelle 11 auch eine andere Form aufweisen, die sich in einer entsprechenden Form der Lichtquellenbilder 12 auswirken kann. Bei den Lichtquellenbildern 12 handelt es sich allgemein um Abbilder einer beliebig ausgestalteten und geformten Leuchtfläche der Lichtquelle 11.
Die Basisflache 10b ist in horizontaler Richtung bevorzugt parabelartig bzw. ellipsenartig. Deshalb liegen in 10 alle Lichtquellenbilder 12 horizontal zentriert. In vertikaler Richtung folgt die Basisfläche 10b vorzugsweise einer Freiformfläche, sodass alle oberen Kanten der Lichtquellenbilder 12 an der Helldunkelgrenze 17 liegen. Anschließend werden die Anzahl der benötigten Mikrofacettenklassen 5 pro Mikrofacettengruppe 6 und die benötigte Anzahl an Mikrofacetten pro Klasse 5 bzw. das Verhältnis der Anzahl an Mikrofacetten pro Klasse 5 zueinander analog zu dem Fernlichtreflektor 1 bestimmt.
Dazu wird die Lichtverteilung 13, die in 11 als eine symmetrische Abblendlichtverteilung ausgebildet ist, in mehrere Bereiche 4, hier im Beispiel in die Bereiche 4a bis 4d, unterteilt und entsprechend des in den Bereichen 4 liegenden Lichtstroms die Anzahl der Mikrofacetten für jede Klasse 5 einer Mikrofacettengruppe 6 berechnet. Dabei ist jedem Bereich 4x (x = a...d) eine entsprechende Klasse 5x an Mikrofacetten zugeordnet. Jede Gruppe 6 mit den Klassen 5 an Mikrofacetten ist ausgebildet, eine Teillichtverteilung zu erzeugen, die der resultierenden Lichtverteilung des Lichtmoduls 105 entspricht, nur dass sie eine geringere Intensität aufweist. Eine Überlagerung der von den Gruppen 6 gebildeten Teillichtverteilungen ergibt die resultierende Lichtverteilung des Lichtmoduls 105 bzw. des Scheinwerfers 101.
Dann werden die Gruppen 6 mit den Klassen 5 an Mikrofacetten auf der Basisfläche 10b verteilt angeordnet. Vorzugsweise wird die gesamte Basisflache 10b mit den Mikrofacetten überzogen. Aufgrund der vertikalen Streubreite einer Mikrofacettenklasse 5x, können die Lichtquellenbilder 12 über die Helldunkelgrenze 17 gelenkt werden, wodurch diese aufgeweicht wird. Dies ist in der Regel unerwünscht. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, wird für jede Mikrofacettenklasse 5x (x = a...d) ein Winkel 13 (vgl. 12) bestimmt, wie weit ein Streukegel 16 die Lichtquellenbilder 12 über die Helldunkelgrenze 17 schieben würde. Jede Mikrofacette dieser Klasse 5x wird dann um diesen Winkel 13 oder einen Teil davon, bspw. um die Hälfte des Winkels 13, relativ zur Flächennormalen 15 abgesenkt auf die Basisflache 10b aufmoduliert. Bei einer symmetrischen Streubreite der Mikrofacetten lässt sich der Winkel 13 relativ einfach bestimmen, denn er beträgt genau die Hälfte des gesamten Öffnungswinkels des Streukegels 16. Durch dieses Vorgehen können zwar Kanten an den Mikrofacettenübergangen entstehen, deren Auswirkung auf die resultierende Lichtverteilung 13 ist jedoch vernachlässigbar gering.
In einer Weiterbildung können auf der Basisfläche 10b Unterbereiche 18 definiert werden (vgl. 14), z.B. in Unterbereiche, die Lichtquellenbilder 12 mit einer ähnlichen Orientierung erzeugen. Für jeden Unterbereich 18 des Reflektors 10 wird eine eigene Zusammensetzung der Mikrofacettenklassen 5 bestimmt. Die Gesamthäufigkeit der Mikrofacetten einer jeden Klasse 5 wird jedoch wie bisher für den gesamten Reflektor 10 bestimmt und bleibt insgesamt erhalten. So kann es z.B. für eine Abblendlichtverteilung 12 mit 15°-Anstieg sinnvoll sein, die Lichtquellenbilder 12 der Klasse 5c, die eine Drehung von ca. 15° bezüglich der Horizontalen aufweisen, bevorzugt zur Erzeugung dieses Teils 17b der Helldunkelgrenze 17 zu verwenden. Beispielhaft könnte in einem solchen Fall eine Aufteilung in Mikrofacettenklassen 5a ... 5d mit den in 13 dargestellten Teillichtverteilungen sein.
Beträgt für den gesamten Reflektor 10 das Verhältnis der Häufigkeiten der Mikrofacettenklassen 5 zueinander z.B. 5a : 5b : 5c : 5d = 10 : 5 : 3 : 1, so ist es in dieser Variante vorteilhaft, das Verhältnis in den Bereichen 18a ... 18d auf z.B. 5a : 5b : 5c : 5d = 10 : 5 : 10 : 1 zu ändern, sodass dieser Teil 17b der Helldunkelgrenze 17 überproportional stark günstig orientierten Lichtquellenbilder 12 von den Mikrofacetten der Klasse 5c nutzt. Dadurch lasst sich einfacher ein Maximum erzeugen, bzw. die Schärfe der Helldunkelgrenze 17 wird verbessert.
In einer anderen Weiterbildung können die Mikrofacettenklassen 5 auch mit asymmetrischen Streuwinkeln ausgelegt werden, so dass der Kippwinkel für die Mikrofacetten bereits in der Auslegung mit berücksichtigt werden kann. Durch Glätten der Übergänge zwischen den Mikrofacetten können die Übergänge zwischen den Mikrofacetten fließend (ohne Knicke und/oder Stufen) gestaltet werden. Allerdings ergibt sich in dieser Variante durch den fließenden Übergang immer auch ein Anteil an Licht, der gezwungenermaßen über die Helldunkelgrenze 17 gelenkt wird. Dieser Anteil kann jedoch in vorteilhafter Weise gezielt zur Ausleuchtung eines Overheadbereichs der Lichtverteilung 13 oberhalb der Helldunkelgrenze 17 genutzt werden.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Erfindung ein Verfahren zur Ausgestaltung eines mikrofacettierten Reflektors 10 zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung 13 sowie einen nach dem Verfahren hergestellten Reflektor 10, ein Lichtmodul 105 mit einem solchen Reflektor 10 und einen Scheinwerfer 101 mit einem solchen Reflektor 10 vorschlägt. Das Verfahren nutzt als Basisfläche 10b vorzugsweise eine Freiformfläche, die aus einer einzigen Facette eine Abblendlichtverteilung 13 erzeugt und auf die die Mikrofacetten aufmoduliert werden. Ein solcher Reflektor 10 ist empfindlich für mechanische Toleranzen und Verschmutzungen. Um diesen Nachteil zu verringern, schlägt die Erfindung vor, Mikrostrukturen auf den Reflektor 10 aufzubringen, welche die Lichtquellenbilder 12 verbreitern und die Lichtverteilung 13 glätten. Wird die Lichtverteilung 13 auch in vertikaler Richtung verbreitert, sollte sie durch Neigen der Mikrofacetten abgesenkt werden, um nicht die Helldunkelgrenze 17 zu überschreiten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/031925 A1 [0002]
DE 102007063569 A1 [0003]

Claims

Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung (13), umfassend ein Gehäuse (102) und ein darin angeordnetes Lichtmodul (105) zur Erzeugung der abgeblendeten Lichtverteilung (13), das Lichtmodul (105) umfassend eine Lichtquelle (11) zum Aussenden von Licht und einen Reflektor (10) mit Mikrofacetten zum Bündeln des ausgesandten Lichts und zum Erzeugen der abgeblendeten Lichtverteilung (13), dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (10) eine Basisfläche (10b) in Form einer unfacettierten Freiformfläche, die zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung (13) geeignet ist, und darauf zumindest bereichsweise aufgebrachte Mikrofacetten umfasst, wobei die Mikrofacetten in mehrere Gruppen (6) unterteilt sind, wobei jede der Gruppen (6) mehrere Mikrofacetten aufweist, die zusammen eine der abgeblendeten Lichtverteilung (13) entsprechende Teillichtverteilung mit einer geringeren Intensität als die abgeblendete Lichtverteilung (13) erzeugen und sich die abgeblendete Lichtverteilung (13) des Scheinwerfers (101) durch eine Überlagerung der Teillichtverteilungen der Mikrofacettengruppen (6) ergibt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mikrofacettengruppen (6) verteilt über eine Reflexionsfläche des Reflektors (10) angeordnet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die gesamte Reflexionsfläche des Reflektors (10) Mikrofacettengruppen (6) angeordnet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Mikrofacette so weit gegenüber einer Flächennormalen (15) der Basisfläche (10b) nach unten gekippt ist, dass das von der Mikrofacette reflektierte Licht in einen Bereich unterhalb einer horizontalen Helldunkelgrenze (17) der abgeblendeten Lichtverteilung (13) gelangt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Mikrofacette um ihren halben Streuwinkel (13) gegenüber der Flächennormalen (15) der Basisfläche (10b) nach unten gekippt ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (11) eine weiße Halbleiterlichtquelle, vorzugsweise eine weiße Hochleistungsleuchtdiode, oder eine Laserlichtquelle, insbesondere eine Halbleiterlaserlichtquelle, umfasst, die weißes Licht aussendet.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisfläche (10b) des Reflektors (10) in einem Horizontalschnitt und/oder in einem Vertikalschnitt parabelartig oder ellipsenartig ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Mikrofacettengruppe (6) mehrere Klassen (5) an Mikrofacetten aufweist, wobei jede Mikrofacettenklasse (5) mindestens eine Mikrofacette aufweist und zur Ausleuchtung eines bestimmten Bereichs (4) der von der Mikrofacettengruppe (6) erzeugten Teillichtverteilung ausgebildet ist und wobei sich die Teillichtverteilung der Mikrofacettengruppe (6) durch eine Überlagerung der verschiedenen durch die Mikrofacettenklassen (5) ausgeleuchteten Bereiche (4) ergibt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die durch die verschiedenen Mikrofacettenklassen (5) ausgeleuchteten Bereiche (4) der Teillichtverteilung durch den Lichtstrom in dem jeweiligen Bereich (4) voneinander unterscheiden.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Mikrofacetten einer bestimmten Mikrofacettenklasse (5) pro Mikrofacettengruppe (6) abhängig von dem Lichtstrom in dem durch die Mikrofacettenklasse (5) ausgeleuchteten Bereich (4) der Teillichtverteilung gewählt ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Reflexionsfläche des Reflektors (10) verteilt angeordnete Mikrofacettengruppen (6) eine identische Ausgestaltung und Anordnung der Mikrofacetten aufweisen.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisfläche (10b) des Reflektors (10) in mehrere Unterbereiche (18) unterteilt ist, wobei sich die Mikrofacettengruppen (6) in den verschiedenen Unterbereichen (18) des Reflektors (10) hinsichtlich Anzahl und/oder Ausgestaltung und/oder Anordnung der Mikrofacetten voneinander unterscheiden.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der einzelnen Mikrofacettenklassen (5) pro Mikrofacettengruppe (6) für den gesamten Reflektor (10) bestimmt ist und unabhängig von der Ausgestaltung der Basisfläche (10b) des Reflektors (10) erhalten bleibt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Mikrofacettenklassen (5c) um 15 ̊ zur Horizontalen gedrehte Abbilder (12) der Lichtquelle (11) erzeugt, die zur Ausleuchtung eines Bereichs unterhalb eines 15°-Anstiegs (16b) einer Helldunkelgrenze (16) der Teillichtverteilung dienen.