DE102021100977A1

DE102021100977A1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer mit Lamellen

Info

Publication number: DE102021100977A1
Application number: DE102021100977.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Licht; Martin Reichelt; Uwe Schotten
Original assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2022-07-21

Abstract

Vorgestellt wird ein Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einem Gehäuse und mit einer Abdeckscheibe, die eine Lichtaustrittsöffnung des Gehäuses lichtdurchlässig abdeckt, einer im Gehäuse angeordneten Lichtquelle und mit wenigstens einer Lichtsammel- und formungs-Optik, die dazu eingerichtet ist, einen von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrom als eine regelkonforme Scheinwerferlichtverteilung durch die Abdeckscheibe hindurch abzustrahlen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer eine Vielzahl von in dem Lichtstrom angeordneten Lamellen aufweist, die durch ihre Anordnung und ihre Beschaffenheit dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht räumlich zu filtern, indem sie auf die Lamellen einfallendes Licht absorbieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Kraftfahrzeugscheinwerfer weist ein Gehäuse, eine Abdeckscheibe, eine Lichtquelle und wenigstens ein optisches Element auf. Die Abdeckscheibe deckt eine Lichtaustrittsöffnung des Gehäuses lichtdurchlässig ab. Das optische Element ist dazu eingerichtet, einen von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrom als eine regelkonforme Scheinwerferlichtverteilung durch die Abdeckscheibe hindurch abzustrahlen.
Kraftfahrzeugscheinwerfer mit Lamellen sind aus den Druckschriften DE 10 2005 036 017 A1 , DE 10 2012 024 625 A1 und DE 10 2014 110 702 A1 bekannt. Bei den bekannten Kraftfahrzeugscheinwerfern werden makroskopische Lamellen in einer Anzahl verwendet, die kleiner als 10 ist. Aus der EP 165 944 A1 und der WO 2020/0311140 sind Lamellenstrukturen aufweisende Sichtschutzfolien bekannt. Solche Folien filtern durch eine Anordnung von Lamellen die Lichttransmission durch die Folie auf einen Einfallswinkel von ca. ±30° und werden z.B. als Blickschutzfolien für Bildschirmdisplays verwendet. Bei Anwendungen als Blickschutzfolie wird z.B. die Sichtbarkeit zur Seite hin abgeschirmt, nach oben und unten jedoch nicht. So kann verhindert werden, dass jemand von der Seite das Display betrachten kann.
Der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugscheinwerfer unterscheidet sich von den bekannten Kraftfahrzeugscheinwerfern durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Diese sehen vor, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer eine Vielzahl von in dem Lichtstrom angeordneten Lamellen aufweist, die durch ihre Anordnung und ihre Beschaffenheit dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht räumlich zu filtern, indem sie auf die Lamellen einfallendes Licht absorbieren.
Es hat sich gezeigt, dass die Lichtaustrittsflächen erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugscheinwerfer dem Betrachter im Vergleich zu Kraftfahrzeugscheinwerfern, die solche Lamellen nicht aufweisen, ansonsten aber baugleich sind, kleiner erscheinen. Dies ist eine aufgrund von Design-Vorgaben derzeit angestrebte Eigenschaft. Vorteilhaft ist auch, dass die Erfindung eine Verringerung von unerwünschtem Streulicht erlaubt. Solches Streulicht kann sonst zum Beispiel in einem über der Hell-Dunkel-Grenze einer Abblendlichtverteilung liegenden Winkelbereich unerwünscht sein. Dazu geeignete Anordnungen von Lamellen sind vorgefertigt als Folie oder auf Trägerplatten erhältlich.
Die Lamellen können so angeordnet sein, dass das zur Erzeugung einer regelkonformen Scheinwerferlichtverteilung dienende Licht ungehindert durch die Lamellen hindurchtritt und dass das austretende Licht gleichzeitig auf vorbestimmte Maximalwinkel eingegrenzt wird. Durch eine solche Anordnung von Lamellen kann der Blick in den Kraftfahrzeugscheinwerfer für einen nah am Fahrzeug stehenden Betrachter verhindert werden.
So kann z.B. nur der Bereich des Abblendlichts/Fernlichts mit der Anordnung von Lamellen versehen sein. Dadurch erscheinen diese Bereiche trotz eingeschalteter Lichtfunktion für den nahestehenden Betrachter dunkel. Die Erkennbarkeit/Overheadwerte könnten dann z.B. durch ein gedimmtes Positionslicht erzeugt werden. Dies wäre von Vorteil, um ein möglichst ähnliches Erscheinungsbild des Kraftfahrzeugscheinwerfers bei Tag und Nacht, also ein stimmiges Tag-Nacht-Design zu erzielen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lamellen einen Abstand voneinander aufweisen, der zwischen 10 Mikrometern und 100 Mikrometern, insbesondere zwischen 50 Mikrometern und 70 Mikrometern liegt.
Bevorzugt ist auch, dass die Lamellen in Transmissionsrichtung eine Breite aufweisen, die zwischen 50 Mikrometern und 500 Mikrometern, insbesondere zwischen 100 Mikrometern und 200 Mikrometern liegt.
Weiter ist bevorzugt, dass ein Absorptionsgrad der Lamellen größer als 80%, insbesondere größer als 90% ist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lamellen auf der Innenseite der Abdeckscheibe angeordnet sind.
Bevorzugt ist auch, dass die Lamellen auf einem transparenten Träger angeordnet sind, der lichtstromaufwärts von der Abdeckscheibe im Gehäuse angeordnet ist.
Weiter ist bevorzugt, dass die Lamellen auf einem Teil der Abdeckscheibe angeordnet sind, der durch den Lichtstrom der Scheinwerferlichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers beleuchtbar ist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lamellen durch ihre Anordnung und Beschaffenheit dazu eingerichtet sind, Licht zu transmittieren, das in vertikaler Richtung in einem Winkelbereich liegt, in dem auch der Lichtkegel der Scheinwerferlichtfunktion liegt.
Bevorzugt ist auch, dass die Lamellen dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht spektral zu filtern.
Weiter ist bevorzugt, dass die Lamellen dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes gelb-rotes Licht weniger stark zu dämpfen als Licht aus dem übrigen Teil des Spektrums des sichtbaren Lichtes, das kürzere Wellenlängen aufweist als das gelb-rote Licht.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lamellen dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes blaues Licht weniger stark zu dämpfen als Licht aus dem übrigen Teil des Spektrums sichtbaren Lichtes, das längere Wellenlängen aufweist als das blaue Licht.
Bevorzugt ist auch, dass die Lamellen dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht in einer Richtung, die bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung horizontal ist, so zu filtern, dass ein bei Rechtsverkehr rechter Bereich der Lichtverteilung aus Licht besteht, dessen gelb-rote Bestandteile stärker gedämpft sind als seine blauen Bestandteile.
Weiter ist bevorzugt, dass die Lamellen dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht in einer Richtung, die bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung horizontal ist, so zu filtern, dass ein bei Linksverkehr linker Bereich der Lichtverteilung aus Licht besteht, dessen gelb-rote Bestandteile stärker gedämpft sind als seine blauen Bestandteile.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lamellen durch ihre Anordnung und Beschaffenheit dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht in einer Richtung, die bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung eine vertikale Richtung ist, im zentralen Bereich des Lichtstroms räumlich, d.h. absorbierend filtern und auf sie einfallendes Licht in einer Richtung, die bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung horizontal ist, in einem seitlichen Randbereich zu filtern.
Bevorzugt ist auch, dass die Lamellen dazu eingerichtet sind, Lichtverteilungen außerhalb eines zentralen Bereichs der jeweiligen Lichtverteilung spektral zu filtern.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren jeweils gleiche Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers;
2 einen Querschnitt einer Blickschutzfolie, die eine Anordnung von Lamellen aufweist;
3 eine Anordnung von Lamellen für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer pfeilförmigen Abdeckscheibe;
4 einen Betrachter, der in einem kleinen Abstand vor einem Kraftfahrzeug steht;
5 die Abdeckscheibe aus der 4 mit auf der Innenseite angeordneten Lamellen;
6 eine Ausgestaltung eines Abblend/Fernlicht-Projektionsmodul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers mit einer Anordnung von Lamellen, die einen Transmissionswinkel in vertikaler Richtung aufweist;
7 eine Ausgestaltung einer Anordnung von Lamellen für gepfeilte Abdeckscheiben mit einem sich ändernden Pfeilungswinkel;
8 eine Ausgestaltung einer Anordnung von Lamellen mit einem sich mit der Höhe (z-Richtung) ändernden Aspektverhältnis, und
9 einen Vertikalschnitt durch ein Lichtmodul, das eine Anordnung von Mikroprojektoren aufweist.

Im Einzelnen zeigt die 1 einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 mit einem Gehäuse 12 und einer Abdeckscheibe 14, die eine Lichtaustrittsöffnung des Gehäuses 12 lichtdurchlässig abdeckt. Die x-Richtung ist bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Kraftfahrzeugscheinwerfers parallel zu einer Längsachse des Kraftfahrzeuges, während die y-Richtung parallel zu einer Querachse und die z-Richtung parallel zu einer Hochachse des Kraftfahrzeugs ist. Dies gilt für sämtliche Figuren. Im Gehäuse 12 ist eine Lichtquelle 16 und eine Lichtsammel- und formungs-Optik 18 angeordnet. Die Lichtsammel- und formungs-Optik 18 ist im dargestellten Beispiel eine Kombination aus einer Vorsatzoptik 20 und einer Projektionslinse 22. Die Lichtsammel- und formungs-Optik 18 ist dazu eingerichtet, einen von der Lichtquelle 16 ausgehenden Lichtstrom 24 als eine regelkonforme Scheinwerferlichtverteilung durch die Abdeckscheibe 14 hindurch abzustrahlen.
Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 weist eine Vielzahl von in dem Lichtstrom 24 angeordneten Lamellen 26 auf, die durch ihre Anordnung und ihre Beschaffenheit dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht des Lichtstroms 24 räumlich zu filtern, indem sie auf die Lamellen 26 einfallendes Licht 24' absorbieren.
Die Lamellen 26 sind zum Beispiel Bestandteil einer Blickschutzfolie, wie sie aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt ist.
2 zeigt einen Querschnitt einer solchen Blickschutzfolie, die hier eine Anordnung von Lamellen 26 aufweist. Die Lamellen erstrecken sich in der horizontalen y-Richtung über einen Teil oder über die gesamte Breite der Abdeckscheibe.
Die Lamellen weisen in der z-Richtung einen Abstand 30 voneinander auf, der zwischen 10 Mikrometern und 100 Mikrometern, insbesondere zwischen 50 Mikrometern und 70 Mikrometern liegt.
In der parallel zur x-Richtung liegenden Transmissionsrichtung weisen die Lamellen eine Breite 32 auf, die zwischen 50 Mikrometern und 500 Mikrometern, insbesondere zwischen 100 Mikrometern und 200 Mikrometern liegt.
Ein Absorptionsgrad der Lamellen ist größer als 80%, insbesondere größer als 90%.
Bei dieser Anordnung wird das in der 2 von rechts einfallende Licht 24' der Lichtquelle 16 für bestimmte Einfallswinkel in der vertikalen x-z-Ebene durch Absorption gedämpft, während in der horizontalen y-Richtung keine Dämpfung auftritt. Allgemein sind die Lamellen 26 für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer bevorzugt so angeordnet, dass eine Lichtintensität in vertikaler Richtung z durch Filterung gedämpft und parallel zur horizontalen x-Richtung transmittiert wird.
So kann ein Abblendlicht mit einer parallel zur x-y-Ebene horizontal ±50° breiten Lichtverteilung und in vertikaler z-Richtung -10°bis +5°hohen Lichtverteilung transmittiert werden. Die Dämpfung würde dann in einem Bereich von vertikal ±30° erfolgen. Die Winkelangaben beziehen sich dabei wie bei Kraftfahrzeugen üblich auf eine Längsachse des Kraftfahrzeugs, in das der Kraftfahrzeugscheinwerfer bei seiner bestimmungsgemäßen Verwendung eingebaut ist. Die Längsachse definiert eine (H,V)- gleich (0°, 0°)-Richtung.
Der Bereich, in dem die Transmissionswinkel gefiltert werden, lässt sich anhand der 2 darstellen. Die Lamellen 26 sind zwischen zwei transparenten Trägerfolien 34 angeordnet. Die Lamellen 26 sind Bestandteil einer Lamellenschichtstruktur, die in z-Richtung aus abwechselnd absorbierenden Schichten 26' und transparenten Schichten 26'' besteht.
Der transmittierte Winkelbereich des von rechts her einfallenden Lichtes 24 ergibt sich aus dem Aspektverhältnis der Breite 32 der Lamellen 26 zu dem Abstand 30 zwischen den Lamellen 26. Dieses Aspektverhältnis legt bei ansonsten unveränderter Geometrie (Ort der Lichtquelle, etc.) fest, unter welchem Winkel 36 einfallendes Licht 24 gerade noch passieren kann.
Steiler einfallendes Licht 24' wird von den absorbierenden Lamellen 26' blockiert. Bei noch steileren Einfallswinkel kommt es gegebenenfalls zu Mehrfachabsorptionen zwischen den Lamellen 26. Die Lamellen 26 haben keinen perfekten Absorptionsgrad von 100%, sondern absorbieren in der Realität beispielsweise 90%, sodass bei einer Dreifachabsorption 99,9% Absorption vorliegt.
Auch werden nicht alle Strahlen von unter dem Winkel 36 einfallenden Licht 24 verlustfrei transmittiert, wie der parallelversetzte Strahl 24'' zeigt. Allerdings hat ein Strahl mit dem Winkel 36 höchstens eine Interaktion mit einer Lamelle 26.
Die Art des Übergangs zwischen transmittiertem Licht 24 und absorbiertem Licht 24', der sich darin zeigt, ob es einen scharfen Kontrast oder einen allmählichen Hell-Dunkel-Übergang gibt, hängt daher auch von den Geometrieparametern ab. Übliche Werte für den Abstand 30 der Lamellen 26 liegen in der Größenordnung ca. 60µm. Werte für die Breite 32 der Lamellen 26 in der Transmissionsrichtung liegen dann entsprechend in der Größenordnung von 100µm bis 200µm. Je nach gewünschter Filterwirkung können diese Werte auch noch größer oder noch kleiner sein.
Die Dicke der Lamellen in der z-Richtung ist durch das Lamellenmaterial gegeben, und muss so gewählt werden, dass bei der gegebenen Schichtdicke eine ausreichende Absorption erreicht wird.
Dabei ist zu beachten, dass die Transmission auch in Transmissionsrichtung umso mehr abnimmt, je dicker die Lamellenschicht ist. Für die Transmission in einer Richtung gilt näherungsweise der projizierte Füllfaktor aus Lamellen und transparentem Material.
Generell gilt, dass der Transmissionsverlust desto geringer ist, je paralleler der Lichteinfall zu den Lamellen 26 erfolgt. Beim Gegenstand der 1 sind die Transmissionsverluste daher für Licht am geringsten, das parallel zur x-Richtung auf die Anordnung von Lamellen einfällt.
Bei modernen Kraftfahrzeugscheinwerfern weist die Abdeckscheibe 14 meist eine Pfeilung auf, was bedeutet, dass die Flächennormale der Abdeckscheibe 14 zumindest für die meisten Punkte der Abdeckscheibe 14 bei bestimmungsgemäßer Verwendung im Kraftfahrzeug nicht parallel zur Längsachse (x-Richtung), sondern nach oben und seitlich nach außen gerichtet ist. 3 zeigt eine Anordnung von Lamellen für solche Kraftfahrzeugscheinwerfer. Die dort gezeigte Anordnung von Lamellen zeichnet sich dadurch aus, dass die Lamellen 26 in einem Vertikalschnitt (parallel zur x-z-Ebene) um einen Winkel 7 gegenüber einer Längsachsenrichtung x geneigt sind, so dass ihr in der 3 linkes Ende 261, das bei von rechts erfolgendem Einfall des Lichtes der Lichtquelle ein lichtaustrittsseitiges Ende der Anordnung von Lamellen ist, tiefer liegt als ihr lichteintrittsseitiges Ende 26r. Dadurch kann die Neigung der Lamellen 26 bei einer Anordnung der Lamellen 26 auf der Abdeckscheibe 14 so an die Pfeilung der Abdeckscheibe 14 und die Einfallswinkel des Lichtes 24 der Lichtquelle angepasst werden, dass sich die gewünschten Transmissionseigenschaften und Blickschutzeigenschaften ergeben.
Moderne Kraftfahrzeugscheinwerfer erfüllen sogenannte Scheinwerfer- bzw.-Hauptlichtfunktionen wie Abblendlicht und Fernlicht und darüber hinaus Signalleuchtenfunktionen wie Positionslicht, Tagfahrlicht und Blinklicht, ohne dass diese Aufzählung abschließend gemeint ist. Um die Sichtbarkeit der Leuchtenfunktionen trotz richtungsabhängig durch die Anordnung von Lamellen beschränkter Hauptlichtfunktionen nicht zu beeinträchtigen kann es sinnvoll bzw. notwendig sein, die Anordnung von Lamellen nur im Durchtrittsbereich der Hauptlichtfunktionen durch die Abdeckscheibe aufzubringen. Der Durchtrittsbereich der Hauptlichtfunktionen ist der Bereich der Abdeckscheibe, der von innen her mit Licht der Lichtquelle beleuchtet wird und durch den das Licht der Lichtquelle aus dem Kraftfahrzeugscheinwerfer austritt.
4 zeigt in stark schematisierter Form einen Betrachter 40, der in einem kleinen Abstand (weniger als ein Meter) vor einem Kraftfahrzeug steht, von dem lediglich ein Vertikalschnitt durch eine Abdeckscheibe 14 dargestellt ist.
5 zeigt die Abdeckscheibe aus der 4 mit auf der Innenseite der Abdeckscheibe angeordneten Lamellen 26.
Für einem gegebenen Betrachterabstand 42 sind die Winkel 38 der Lamellen 26 (vergleiche 3) bei einer Anordnung auf einer gepfeilten Abdeckscheibe 14 so zu wählen, dass das Innere des Kraftfahrzeugscheinwerfers einerseits für einen nahe am Kraftfahrzeug stehenden Betrachter 40 durch die Lamellen 26 verdeckt wird, er also nicht durch die Abdeckscheibe 14 hindurchblicken kann, und andererseits aber das Licht der Hauptlichtfunktionen jedoch noch möglichst weitgehend ohne Behinderung durch die Anordnung von Lamellen abgestrahlt werden kann.
Soll z.B. aus einem Abstand 42 von 5m bei einer Scheinwerferanbauhöhe von 60cm für eine Person mit einer Augenhöhe von 1,6m ein Blick in den Kraftfahrzeugscheinwerfer nicht möglich sein, so beträgt der Winkel 38 ca. 12°.
Bevorzugt sind dann die Parameter Abstand 30 und Breite 32 der Lamellen 26 so eingestellt, dass sich nur ein Transmissionsfenster von ±12° in vertikaler Richtung ergibt. Das Verhältnis aus Abstand 30 und Breite 32 muss dann gleich dem Verhältnis aus Personengröße zu Abstand 42 sein, also z.B. Breite 32 zu Abstand 30 =350µm zu 70µm = 5:1 sein.
Als Alternative zu der Anordnung der Lamellen 26 an der Abdeckscheibe 14 kann die Anordnung von Lamellen auch als separates, zusätzliches Bauteil im Kraftfahrzeugscheinwerfer angeordnet sein. Sie kann zum Beispiel aus Sicht eines Betrachters hinter einer Projektionslinse einer Hauptlichtfunktion versteckt angeordnet sein. Vergleiche 6.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Anordnung von Lamellen an Stelle von absorbierenden Lamellen z.B. auch farbige Lamellen (Filterschichten) aufweisen, so dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer in einer Haupttransmissionsrichtung regelkonform normal weißes Licht abstrahlt und in Betrachterrichtung nach schräg oben (vergleiche 4) Licht einer durch die Lamellen 26 entsprechend vordefinierten Farbe abstrahlt, wobei die Komplementärfarben absorbiert werden.
So kann dem Kraftfahrzeugscheinwerfer von oben betrachtet z.B. ein warmweißes Erscheinungsbild verliehen werden. Die Lamellen 26 können zum Beispiel für gelb-rotes Licht transparent sein, also ein orangefarbiges Filtermaterial besitzen. Die Hardware einer Blinklichtfunktion kann dann für einen von außen her auf den Kraftfahrzeugscheinwerfer blickenden Betrachter hinter der Anordnung von Lamellen verdeckt angeordnet sein, da das orangefarbige Licht dann ohne durch die Anordnung von Lamellen behindert zu werden, abgestrahlt werden könnte.
In dieser Ausgestaltung wird auch das in Transmissionsrichtung abgestrahlte Licht der Hauptlichtfunktion teilweise farblich verändert. Ein Teil des Lichtes der Hauptlichtfunktion, das in einer um die (0°, 0°) -Richtung herum abgestrahlten Lichtverteilung liegt, wird dann farblich nicht beeinträchtigt. Ein weiter außen abgestrahlter Anteil wird dagegen in dem Sinne farbgefiltert, dass seine gelb-roten Anteile nicht bzw. vergleichsweise schwach absorbiert werden, was im Ergebnis zu dem genannten warm-weißen Erscheinungsbild führt.
Die farbliche Filterung ermöglicht weitere vorteilhafte Ausgestaltungen. Verschiedene Studien zeigen zum Beispiel, dass Wild insbesondere auf bläuliches Licht empfindlich reagiert.
Durch Farbfilter-Lamellen kann ein Kraftfahrzeugscheinwerfer dahingehend verbessert werden, dass die Fahrbahn um die (0°, 0°) -Richtung herum nach wie vor mit weißem Licht ausgeleuchtet wird, und ein seitlich oben von der (0°, 0°) -Richtung liegender Raumbereich am Fahrbahnrand, in dem Augenhöhen von Tieren liegen, mit Licht beleuchtet wird, dessen gelb-rote Anteil absorbiert worden sind und das daher eine blaue Farbe aufweist.
In dieser Ausgestaltung kann es vorteilhaft sein, die Anordnung von Lamellen nicht zu einer vertikalen Filterung zu verwenden, sondern zur Filterung in horizontaler Richtung zu verwenden, so dass nur seitliche Anteile der Lichtverteilung, die den Fahrbahnrand beleuchten, farblich gefiltert werden.
Es ist auch eine Kombination denkbar, bei der zum Beispiel eine vertikal filternde Anordnung von Lamellen an der Stelle im Kraftfahrzeugscheinwerfer angeordnet ist, durch die das Licht zur Seitenausleuchtung hindurchtritt und das Licht nur in diesem in Bezug auf die (0°, 0°) -Richtung seitlich oberen Bereich zu filtern. Dies setzt voraus, dass diese Stellen in dem Sinne identifiziert werden können, dass das farblich zu filternde Licht durch einen bestimmten Bereich in der Abdeckscheibe hindurchtritt. In diesem bestimmten Bereich der Abdeckscheibe wird dann die farblich filternde Lamellenfilteranordnung angeordnet.
Bei Lichtverteilungen, die z.B. eine farbliche Halo aufweisen, z.B. wie dies z.B. bei Lichtverteilungen der Fall ist, die mit Laserlichtquellen erzeugt werden, gibt es einen zentralen Bereich der Lichtverteilung, der um die (0.0) Richtung herum angeordnet ist und der eine gelblichere Halo aufweist, die diesen zentralen Bereich umgibt. Mit einer farbig filternden Anordnung von Lamellen könnte die Halo ab einem bestimmten Winkel auch farblich gefiltert werden, um die Lichtfarbenunterschiede in der Lichtverteilung abzuschwächen.
Unter Umständen ist es sogar möglich, den Farbsaum einer Hell-Dunkel-Grenze, wie er bei der Abbildung einer Blendenkante durch eine Projektionslinse auftritt, auf diese Art und Weise abzuschwächen.
Eine Anordnung von Lamellen der in dieser Anmeldung beschriebenen Art kann auch zur Reduktion des sun load-Effektes genutzt werden. Mit der Lamellenstruktur kann Licht in beiden Richtungen, d.h. sowohl aus dem Kraftfahrzeugscheinwerfer heraustretendes Licht als auch in den Kraftfahrzeugscheinwerfer hineintretendes Licht (sun load) richtungsabhängig abgeschwächt werden. Einfallendes Sonnenlicht, das aus einem Sonnenstand einfällt, der außerhalb eines Transmissionswinkels der Anordnung von Lamellen für die Lichtfunktionen steht, wird dann vorteilhafterweise abgeschwächt.
6 zeigt eine Ausgestaltung eines Abblend/Fernlicht-Projektionsmoduls 44 eines Kraftfahrzeugscheinwerfers mit einer Anordnung von Lamellen 26, die einen Transmissionswinkel in vertikaler Richtung aufweist. Der Transmissionswinkel beträgt zum Beispiel ±10° um die (0°, 0°) Richtung herum.
Der sunload-Effekt eines solchen Moduls 44 könnte durch die Anordnung von Lamellen 26 ab einem Sonnenstand von >10° über dem Horizont wie folgt erreicht werden: Betrachtet wird ein Projektionslichtmodul 44 wie es in der 6 dargestellt ist und das eine (LED) Lichtquelle 16, eine Primäroptik 20, sowie eine Sekundäroptik 22 in Form einer Projektionslinse aufweist, welche von einem Halterahmen 46 getragen wird und eine Brennebene 48 aufweist.
Fällt Sonnenlicht 48 in das Modul 44, so wird in dem aufgrund der Parallelität des Sonnenlichts 48 ein Brennpunkt in der Brennebene 48 auf dem Halterahmen 46 erzeugt. Fällt das Sonnenlicht 48 noch steiler ein, so liegt der Brennpunkt zwar nicht direkt auf dem Halterahmen 46, jedoch oft noch mit hohen Energiedichten in der Nähe. Da ein solcher Halterahmen 46 üblicherweise aus schwarzem Kunststoff (oft PC) ist, besteht die Gefahr, dass der Rahmen unter Sonneneinstrahlung schmilzt.
Stand der Technik sind metallische Einlagen, die als Hitzeschild gegen Sonneneinstrahlung dienen.
Beim Gegenstand der 6 ist eine Anordnung von Lamellen 26 möglichst dicht hinter (aus Sicht eines außenstehenden Betrachters) der Projektionslinse im Lichtmodul 44 angeordnet, um das Sonnenlicht 48 zu absorbieren. Je dichter die Anordnung von Lamellen 26 an der Projektionslinse angeordnet ist, desto geringer ist die Energiedichte des Sonnenlichtes 48, womit sich die Energie besser über die Anordnung von Lamellen 26 verteilt und es keine lokalen Hotspots auf dieser gibt. Die Anordnung von Lamellen 26 kann auch außerhalb des Projektionslichtmoduls 44 angeordnet sein, z.B. direkt vor der Projektionslinse.
7 zeigt eine Ausgestaltung einer Anordnung von Lamellen 26 für gepfeilte Abdeckscheiben 14 mit einem sich ändernden Pfeilungswinkel 50. Der Pfeilungswinkel 50 nimmt in dem dargestellten Beispiel in vertikaler Richtung (z-Richtung) mit zunehmender Höhe z zu. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil. dass das Herstellungsverfahren deutlich aufwändiger ist, als bei parallel angeordneten Lamellen 26.
8 zeigt eine Ausgestaltung einer Anordnung von Lamellen 26 mit einem sich mit der Höhe (z-Richtung) ändernden Aspektverhältnis. Die Anordnung von Lamellen 26 weist Lamellen 26 auf, bei denen voneinander verschiedene Lamellen 26 in ihrer Transmissionsrichtung -x verschieden breit sind. Die verschieden breiten Lamellen 26 sind so angeordnet, dass sich eine keilförmige Form der Anordnung von Lamellen 26 ergibt, bei der sich das Aspektverhältnis in Abhängigkeit von der Höhe in z-Richtung ändert.
Bei von Lamelle 26 zu Lamelle 26 gleichbleibendem Abstand 30 von jeweils zwei einander nächstbenachbarten Lamellen 26 vergrößert sich die Lamellenbreite 32 monoton, wodurch sich auch der transmittierte Eintrittswinkelbereich entsprechend monoton verkleinert. So kann der transmittierte Winkelbereich bei sich ändernder Pfeilung der Abdeckscheibe an deren Verlauf angepasst werden.
So kann z.B. bei einer Abdeckscheibe mit sich ändernder Pfeilung ein gleichbleibender Transmissionswinkel verwirklicht werden.
9 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Lichtmodul, 52 das eine Anordnung von Mikroprojektoren 54 aufweist. Ein Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem solchen Lichtmodul 52 ist zum Beispiel aus der DE 10 2016 112261 B3 bekannt. Das Lichtmodul weist ein optisches Element 53 auf, das mit Licht 24 einer Lichtquelle 16, zum Beispiel einer LED oder einer Anordnung mehrerer LEDs beleuchtet wird. Das optische Element ist hier ein Reflektor, es kann aber auch eine Linse oder ein katadioptrische Optik oder eine solc4he Elemente aufweisende Baugruppe sein.
Das Lichtmodul weist weiter ein Feld 56 von Eingangslinsen 56', optional ein Feld 58 von Blenden 58' und ein Feld 60 von Ausgangslinsen 60' auf. Jeweils eine Eingangslinse bildet zusammen mit einer Ausgangslinse und ggf. einer optionalen Blende einen Mikroprojektor. Das optische Element ist dazu eingerichtet und angeordnet, die Eingangslinsen mit parallelem Licht zu beleuchten. Jede Eingangslinse erzeugt daraus innere Lichtverteilung, die ggf. von einer optional vorhandenen Blende begrenzt wird. Jede innere Lichtverteilung wird von jeweils einer Ausgangslinse als ein Beitrag zur äußeren Lichtverteilung des Kraftfahrzeugscheinwerfers projiziert. Dabei liegen die einzelnen Beiträge übereinander, so dass sich die Intensität in jedem Punkt der äußeren Lichtverteilung als Summe der Intensitätsbeiträge der einzelnen Beiträge im jeweiligen Punkt ergibt.
Bei einem solchen Lichtmodul 52 kann es zu unerwünscht erhöhten Streulichtanteilen kommen, wenn das vom optischen Element 53 her auf die Mikrolinsenanordnung einfallende Licht 24 der Lichtquelle 16 nicht ausreichend parallel ausgerichtet ist. Um dieses Streulicht zu eliminieren kommt üblicherweise eine Feldblende in der Nähe der Austrittslinse zum Einsatz.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung könnte an Stelle einer Feldblende jedoch auch eine Anordnung von Lamellen 26 im Strahlengang lichtstromabwärts von den Ausgangslinsen 60' angeordnet sein. Geisterbilder, die durch Streulicht entstehen, das in benachbarte Mikrolinsen übertritt und von dort abgebildet wird, kann dann durch eine solche Winkel filternde Anordnung von Lamellen 26 effektiv abgeschwächt werden. Insbesondere in vertikaler Richtung (z-Richtung) können solche Geisterbilder bezüglich Overheadwerten und Blendung kritisch sein.
Um bei einem solchen Konzept die Geisterbilder zu reduzieren kann die Anordnung von Lamellen 26 bereits als Winkelfilter für auf die Eingangslinsen 56' einfallendes Licht 24 zwischen dem optischen Element 53 und den Eingangslinsen 56' angeordnet sein. Durch diese Anordnung kann die Divergenz β des auf die Eingangslinsen 56' einfallendes Lichtes 24 auf ein definiertes Höchstmaß gefiltert werden sodass kein Licht aus einer Eingangslinse eines Mikroprojektors in die Ausgangslinse eines benachbarten Mikroprojektors eintreten kann.
Es ist ein Vorteil gegenüber einer gewöhnlichen Blende, dass die Anordnung von Lamellen 26 als separates Bauteil quasi an beliebiger Stelle lichtstromaufwärts vor den Eingangslinsen oder lichtstromabwärts von den Ausgangslinsen angeordnet sein kann, um die gewünschte Wirkung zu erreichen. Im Gegensatz dazu sollte sich eine übliche Feldblende in direktem Kontakt oder sehr nah an der Ausgangslinse befinden. Zudem muss die Feldblende auch mit der gleichen Präzision wie die Eingangslinsen und Ausgangslinsen in den einzelnen Strahlengängen positioniert sein. Die Erfindung liefert in diesem Zusammenhang also eine größere Unempfindlichkeit der Anordnung des winkelfilternden Bauteils, was die Herstellung vereinfacht, und sie liefert den weiteren Vorteil einer größeren Freiheit der Anordnung, was den Entwurf erleichtert und die Gestaltungsfreiheit vergrößert.
Ein gewisser Nachteil der Anordnung von Lamellen 26 ergibt sich als suboptimal geringer Transmissionsgrad aufgrund des Füllfaktors der Lamellen 26.
In Verbindung mit einem Mikroprojektoren aufweisenden Kraftfahrzeugscheinwerfer ist eine solche Anordnung von Lamellen 26 besonders vorteilhaft, da das optische Element 53 die Eingangslinsen mit möglichst parallelem Licht beleuchtet und divergentes Licht unerwünscht ist. Somit sind die Transmissionsverluste durch die Anordnung von Lamellen 26 verhältnismäßig gering und auftreffendes divergentes Licht wird wirksam unterdrückt.
Bei manchen Ausgestaltungen kann es vorteilhaft sein, die Transmissionswinkel in den beiden zur Hauptabstrahlrichtung senkrechten Raumrichtungen, also horizontal und vertikal, zu filtern. In diesem Fall können z.B. auch zwei Anordnungen von Lamellen 26, die jeweils um 90° gedreht zueinander ausgerichtet (so, dass die Flächennormalen einer Anordnung von Lamellen 26 vertikal ausgerichtet sind und die Flächennormalen der anderen Anordnung von Lamellen 26 horizontal ausgerichtet sind) und im Strahlengang hintereinander angeordnet sind und somit eine Winkelfilterung in beiden Richtungen bewirken.
Dabei müssen die beiden Anordnungen von Lamellen 26 nicht notwendigerweise die gleichen Filtereigenschaften aufweisen. Zum Beispiel könnte eine Anordnung von Lamellen 26 vertikal auf +5° filtern (transmittieren), und die zweite Anordnung von Lamellen 26 könnte horizontal auf ±45° filtern (transmittieren). Verallgemeinert können die Strukturen auch um einen beliebigen Winkel gedreht angeordnet sein, z.B., wenn man einen 15° Anstieg filtern wollen würde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005036017 A1 [0002]
DE 102012024625 A1 [0002]
DE 102014110702 A1 [0002]
EP 165944 A1 [0002]
WO 2020/0311140 [0002]
DE 102016112261 B3 [0067]

Claims

Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) mit einem Gehäuse (12) und mit einer Abdeckscheibe (14), die eine Lichtaustrittsöffnung des Gehäuses (12) lichtdurchlässig abdeckt, einer im Gehäuse (12) angeordneten Lichtquelle (16) und mit wenigstens einer Lichtsammel- und formungs-Optik (20), die dazu eingerichtet ist, einen von der Lichtquelle (16) ausgehenden Lichtstrom als eine regelkonforme Kraftfahrzeugscheinwerferlichtverteilung durch die Abdeckscheibe (14) hindurch abzustrahlen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) eine Vielzahl von in dem Lichtstrom angeordneten Lamellen (26) aufweist, die durch ihre Anordnung und ihre Beschaffenheit dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht räumlich zu filtern, indem sie auf die Lamellen (26) einfallendes Licht absorbieren.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) einen Abstand voneinander aufweisen, der zwischen 10 Mikrometern und 100 Mikrometern, insbesondere zwischen 50 Mikrometern und 70 Mikrometern liegt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) in Transmissionsrichtung eine Breite aufweisen, die zwischen 50 Mikrometern und 500 Mikrometern, insbesondere zwischen 100 Mikrometern und 200 Mikrometern liegt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absorptionsgrad der Lamellen (26) größer als 80%, insbesondere größer als 90% ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) auf der Innenseite der Abdeckscheibe (14) angeordnet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) auf einem transparenten Träger angeordnet sind, der lichtstromaufwärts von der Abdeckscheibe (14) im Gehäuse (12) angeordnet ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) auf einem Teil der Abdeckscheibe (14) angeordnet sind, der durch den Lichtstrom einer Scheinwerferlichtfunktion des Kraftfahrzeugscheinwerfers (10) beleuchtbar ist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) durch ihre Anordnung und Beschaffenheit dazu eingerichtet sind, Licht zu transmittieren, das in vertikaler Richtung in einem Winkelbereich liegt, in dem auch der Lichtkegel der Scheinwerferlichtfunktion liegt.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht spektral zu filtern.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes gelb-rotes Licht weniger stark zu dämpfen als Licht aus dem übrigen Teil des Spektrums sichtbaren Lichtes, das kürzere Wellenlängen aufweist als das gelb-rote Licht.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes blaues Licht weniger stark zu dämpfen als Licht aus dem übrigen Teil des Spektrums sichtbaren Lichtes, das längere Wellenlängen aufweist als das blaue Licht.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht in einer Richtung, die bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung horizontal ist, so zu filtern, dass ein bei Rechtsverkehr rechter Bereich der Lichtverteilung aus Licht besteht, dessen gelb-rote Bestandteile stärker gedämpft sind als seine blauen Bestandteile.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht in einer Richtung, die bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung horizontal ist, so zu filtern, dass ein bei Linksverkehr linker Bereich der Lichtverteilung aus Licht besteht, dessen gelb-rote Bestandteile stärker gedämpft sind als seine blauen Bestandteile.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) durch ihre Anordnung und Beschaffenheit dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht in einer Richtung, die bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung eine vertikale Richtung ist, im zentralen Bereich des Lichtstroms räumlich, d.h. absorbierend filtern und auf sie einfallendes Licht in einer Richtung, die bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung horizontal ist, in einem seitlichen Randbereich zu filtern.
Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (26) dazu eingerichtet sind, Lichtverteilungen außerhalb eines zentralen Bereichs spektral zu filtern.