DE102021124222A1

DE102021124222A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102021124222A1
Application number: DE102021124222.3A
Authority: DE
Inventors: Benjamin WILLEKE; Marc Kaup; Bernd Fischer; Mathias Drüppel
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2021-09-20
Filing date: 2021-09-20
Publication date: 2023-04-06
Also published as: CN117980654A; WO2023041362A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Anzahl von Lichtmodulen (1, 1', 1''; 21, 21', 21''), die versetzt oder verkippt zueinander angeordnet sind, so dass Lichtverteilungen der Lichtmodule (1, 1', 1''; 21, 21', 21'') zu einer homogenen Gesamtlichtverteilung überlagert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Anzahl von Lichtmodulen, wobei das Lichtmodul aufweist eine Lichtquelleneinheit mit einer Anzahl von in einer Vorzugsrichtung verlaufenden Zeilen und/oder in einer Spalte angeordneten Lichtquellen zur Abstrahlung von Licht, eine in Hauptabstrahlrichtung vor der Lichtquelleneinheit angeordnete Blende mit in einer Vorzugsrichtung beabstandet zueinander angeordneten Durchlässen, die jeweils den Lichtquellen zugeordnet sind, eine in Hauptabstrahlrichtung vor der Blende angeordnete Kollimationsoptik zur Parallelisierung des von der Lichtquelleneinheit abgestrahlten Lichtes, eine in Hauptabstrahlrichtung vor der Kollimationsoptik angeordnete Streuoptik zur Spreizung der horizontalen und vertikalen Ausdehnung des von den Durchlässen der Blende weitergeleiteten Lichtpixeln zu Lichtflecken einer Lichtverteilung, wobei die Streuoptik auf einer der Kollimationsoptik zugewandten Lichteintrittsseite ein erstes Optikstrukturfeld mit einer Anzahl von Mikrooptikelementen und/oder auf einer der Kollimationsoptik abgewandten Lichtaustrittsseite ein zweites Optikstrukturfeld mit einer Anzahl von Mikrooptikelementen aufweist zur vertikalen und/oder horizontalen Ablenkung des Lichtes.
Aus der DE 10 2018 107 213 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt mit einer Lichtquelleneinheit enthaltend mehrere Lichtquellen, mit einer Blende, mit einer Mehrzahl von Kollimationsoptiken und einer Abbildungsoptik. Die Blende weist eine Mehrzahl von Durchlässen auf, denen jeweils die Lichtquellen der Lichtquelleneinheit und die Kollimationsoptiken zugeordnet sind. Die Blende ist auf einer Lichteintrittsseite der einstückig miteinander verbundenen Kollimationsoptiken aufgebracht. Den Durchlässen und damit den Lichtquellen ist jeweils eine einzige Kollimationsoptik zugeordnet, so dass der Bauteileaufwand relativ groß ist.
Aus der US 10 232 763 B1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Anzahl von Lichtquellen, einer Kollimationsoptik sowie einer Abbildungsoptik bekannt, wobei in der Abbildungsoptik eine Öffnungsblende integriert ist. Wenn die Lichtverteilung verändert werden soll, beispielsweise eine Vorfeldbeleuchtung erzeugt werden soll, kann ein in Hauptabstrahlrichtung vorderer Abschnitt der Abbildungsoptik zu einem hinteren Abschnitt quer verschoben werden. Wenn die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Lichtmodule umfasst, können diese zueinander geneigt angeordnet sein, so dass die sich jeweils von den Lichtmodulen erzeugten Lichtverteilungen überlappen. Hierdurch wird eine homogene und zugleich lichtintensive Lichtverteilung erzeugt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass kostengünstig und mit einfachen Mitteln eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lichtmodule räumlich versetzt zueinander angeordnet sind, wobei Vorzugsrichtungen von Blenden eines ersten Lichtmoduls und eines zweiten Lichtmoduls parallel verlaufen und wobei das zweite Lichtmodul relativ zu dem ersten Lichtmodul ausschließlich in einer ersten Richtung, die senkrecht zu einer durch die Vorzugsrichtung und der Hauptabstrahlrichtung aufgespannten Ebene verläuft, versetzt angeordnet ist einerseits oder wobei das zweite Lichtmodul relativ zu dem ersten Lichtmodul in der ersten Richtung und in der Vorzugsrichtung versetzt angeordnet ist, dass die Lichtmodule in Vorzugsrichtung versetzt zueinander ausgerichtet sind, so dass eine Zeile von Lichtpixeln eines ersten Lichtmoduls und eine Zeile von Lichtpixeln eines zweiten Lichtmoduls in eine Zeile von Lichtflecken einer durch das erste Lichtmodul erzeugten ersten Lichtverteilung bzw. einer durch das zweite Lichtmodul erzeugten zweiten Lichtverteilung abgebildet werden, die die auf dem Messschirm in Vorzugsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, dass das erste und zweite Lichtmodul oder das aus der Lichtquelleneinheit, der Blende und der Kollimationsoptik bestehende Baueinheit des ersten und zweiten Lichtmoduls um eine parallel zur Vorzugsrichtung verlaufenden Kippachse so unterschiedlich verschwenkt ausgerichtet sind, dass die auf dem Messschirm in Vorzugsrichtung versetzt zueinander angeordneten Zeilen von Lichtflecken der ersten Lichtverteilung oder der zweiten Lichtverteilung sich in Vorzugsrichtung überlappen.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass kostengünstig und platzsparend eine Lichtverteilung erzeugt werden kann. Eine Lichtquelleneinheit und eine Blende wirken derart zusammen, dass von den Durchlässen der Blende homogenes Licht abgestrahlt wird. Die Durchlässe der Blende bilden quasi die wirksame leuchtende Fläche der Lichtquellen. Die Durchlässe bzw. ein Abstand der Durchlässe zueinander gibt somit den Abstand der leuchtenden Lichtquellenflächen bzw. Lichtpixel vor. Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass mehrere Lichtmodule, die jeweils über eine Blende mit mehreren in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Durchlässen, eine Kollimationsoptik sowie eine Streuoptik verfügen, räumlich versetzt zueinander angeordnet sind. Darüber hinaus sind bezogen auf eine Referenz eine Zeile und/oder eine Spalte von Durchlässen der jeweiligen Lichtmodule in eine Vorzugsrichtung versetzt zueinander angeordnet, damit die jeweiligen in der Lichtverteilung als Lichtflecken abgebildeten Durchlässe (Lichtpixel) entsprechend dem Referenzabstand angeordnet sind. Durch zusätzliche Verkippung der Lichtmodule können die diagonal oder vertikal versetzt angeordneten Lichtquellen der jeweils durch die Lichtmodule erzeugten Lichtverteilungen in eine gemeinsame Reihe bzw. Zeile verbracht werden. Vorteilhaft können hierdurch bei Vorliegen mehrerer Lichtmodule, die räumlich voneinander getrennt vertikal oder diagonal angeordnet sind, aus mehreren gleichen Zeilen von Lichtflecken (Lichtfleckenleiste) der Lichtmodule eine einzige Zeile von Lichtflecken gebildet werden, wobei sich die Lichtflecken der jeweiligen Lichtmodule in der Erstreckungsrichtung der Lichtfleckenzeile (Lichtfleckenleiste) überlappen. Wenn die Lichtmodule beispielsweise eine Blende mit einer einzigen Zeile (Leiste) von Durchlässen aufweisen, werden somit die Lichtpixel dieser Durchlassleisten auf eine einzige horizontale Lichtfleckenleiste abgebildet, bei der zwei beabstandet zueinander angeordnete Lichtflecken eines einzigen Lichtmoduls überlappt werden mit Lichtflecken der anderen Lichtmodule, so dass eine ansonsten entstehende Lücke gefüllt werden kann. Vorteilhaft kann so mit einfachem baulichem Aufwand durch Multiplizieren mehrerer vorzugsweise gleicher Lichtmodule eine Lichtverteilung hoher Lichtintensität erzeugt werden. Durch die Mehrzahl der vorzugsweise einzeln ansteuerbaren Lichtquellen kann somit eine blendfreie Fernlichtverteilung erzeugt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die mehreren Lichtmodule jeweils gleich ausgebildet, wobei lediglich durch Versatz und/oder Verkippung derselben eine Überlagerung der Lichtverteilungen der Lichtmodule zu einer homogenen Gesamtlichtverteilung erzeugt wird. Die Lichtverteilungen der Lichtmodule weisen jeweils die gleiche Lichtverteilung auf.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Durchlässe der Blende kleiner dimensioniert als eine lichtabstrahlende Fläche einer demselben zugeordnete Lichtquelle der Lichtquelleneinheiten. Vorteilhaft können hierdurch Toleranzabweichungen bei der Justierung der Lichtquellen zu der Blende ausgeglichen werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist ein lichteintrittsseitig angeordnetes erstes Optikstrukturfeld der Streuoptik quer zur Vorzugsrichtung alternierend angeordnete Prismenelemente und Bogenelemente auf. Vorteilhaft kann hierdurch das Licht unterschiedlich stark zu unterschiedlichen Seiten bezüglich einer durch die Vorzugsrichtung vorgegebenen Vorzugsachse abgelenkt bzw. gestreut werden. Beispielsweise kann durch die Prismen- und Bogenelemente eine asymmetrische vertikale Aufspreizung des Lichtes nach oben und nach unten erfolgen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein lichtaustrittsseitig auf einem zweiten Optikstrukturfeld der Streuoptik angeordneten Mikrooptiken teilzylinderförmig ausgebildet mit einer Zylinderachse, die quer zur Vorzugsrichtung und quer zu der Hauptabstrahlrichtung verläuft. Mittels dieser Mikrooptiken erfolgt eine Aufspreizung des Lichtes vorzugsweise in horizontaler Richtung.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Streuoptik derart ausgebildet, dass sie in Hauptabstrahlrichtung die Kollimationsoptik aller Lichtmodule überdeckt. Die Streuoptik ist somit Bestandteil mehrerer Lichtmodule. Zur Bauteilreduzierung kann die Streuoptik auch als Abschlussscheibe eines Scheinwerfergehäuses ausgebildet sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Streuoptik in einer durch die Hauptabstrahlrichtung und einer senkrecht zu derselben und zu der Vorzugsachse verlaufenden Richtung aufgespannten Ebene geneigt ausgebildet. Eine solch geneigte Ausbildung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn bei einer ungeraden Anzahl von Lichtmodulen ein mittleres Lichtmodul als Referenz dient. Durch die Verkippung der Streuoptik kann somit auf einfache Weise eine entgegengesetzte Verkippung der oberhalb des Referenzlichtmoduls angeordneten Lichtmodule zu dem unterhalb des Referenzlichtmodul angeordneten Lichtmodule erfolgen. Eine Ausrichtung der Lichtmodule erfolgt somit bezüglich des mittleren Lichtmoduls als Referenz.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bildet ein oberes oder unteres Lichtmodul die Referenz für die weiteren Lichtmodule. Ausgehend von dem Referenzmodul werden die Lichtmodule um einen vorgegebenen Kippwinkel weiter verschwenkt, wobei der Kippwinkel bezogen auf die Referenz mit jedem weiteren Lichtmodul ansteigt. Mit ansteigendem Kippwinkel steigt auch der in Vorzugsrichtung verlaufende Versatz der Durchsatzleiste an, so dass die abgebildeten Lichtflecken der Lichtmodule auf eine gemeinsame Lichtfleckenleiste gebracht werden können.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung mit drei Lichtmodulen, die quer und längs versetzt zueinander angeordnet sind,
2 eine Vorderansicht der Lichtmodule gemäß 1,
3 eine vergrößerte perspektivische Vorderansicht eines Lichtmoduls,
4 eine Seitenansicht des Lichtmoduls,
5 eine vergrößerte Darstellung einer Streuoptik des Lichtmoduls mit einer vergrößerten Darstellung einer eingangsseitig angeordneten Optikstruktur,
6 eine vergrößerte Darstellung einer Streuoptik des Lichtmoduls mit einer vergrößerten Darstellung einer ausgangsseitig angeordneten Optikstruktur,
7 eine Gesamtlichtverteilung der von den drei Lichtmodulen erzeugten Lichtverteilungen,
8 eine Gesamtlichtverteilungen mit jeweils an der gleichen Stelle der Lichtquellenleiste ausgeschalteten Lichtquelle,
9a eine schematische Darstellung der Lichtmodule ohne Verkippung derselben,
9b eine schematische Darstellung der Lichtmodule mit Verkippung derselben und
10 eine Seitenansicht einer alternativen Beleuchtungsvorrichtung der Erfindung mit einstückig verbundenen Kollimationsoptiken.

Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge kann insbesondere zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung dienen. Zusätzlich können durch andere Lichtmodule beispielsweise eine asymmetrische Abblendlichtverteilung und eine Vorfeldlichtverteilung erzeugt werden. Wenn die einzelnen Lichtquellen der Beleuchtungsvorrichtung einzeln ansteuerbar sind, kann insbesondere eine blendfreie Fernlichtverteilung erzeugt werden, bei der weder ein entgegenkommender Verkehrsteilnehmer noch ein vorausfahrender Verkehrsteilnehmer geblendet werden.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge besteht aus einer Mehrzahl von Lichtmodulen 1, die jeweils vorzugsweise gleich ausgebildet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Lichtmodule 1, 1', 1" vorgesehen.
Die Lichtmodule 1, 1', 1" weisen jeweils eine Lichtquelleneinheit 2 mit einer Mehrzahl von Lichtquellen 3 auf. Die Lichtquellen 3 können in Zeilen und/oder Spalten matrixartig auf einem Träger (Leiterplatte) angeordnet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Lichtquelleneinheit 2 lediglich eine Zeile (Leiste) von Lichtquellen 3 auf, bei der die Lichtquellen 3 beabstandet zueinander entlang einer Vorzugsrichtung V angeordnet sind. Die Lichtquellen 3 sind jeweils als LED-Chips ausgebildet.
Die Lichtmodule 1, 1', 1" weisen jeweils eine Blende 4 auf, die eine Mehrzahl von Durchlässen 5 aufweist. Die Durchlässe 5 sind jeweils den Lichtquellen 3 zugeordnet und in einer Hauptabstrahlrichtung H vor den jeweiligen Lichtquellen 3 angeordnet. Die Durchlässe 5 sind in Hauptabstrahlrichtung H versetzt zu den Lichtquellen 3 angeordnet und erstrecken sich entlang der Vorzugsrichtung V, die mit einer Horizontalrichtung y zusammenfällt. Die Reihe (Zeile) von Durchlässen 5 und die Reihe (Zeile) von Lichtquellen 3 verlaufen somit parallel zueinander. Die Durchlässe 5 weisen eine kleinere Dimension auf als eine lichtabstrahlende Fläche der Lichtquellen 3. Auf diese Weise können Toleranzen bei der Anordnung der Lichtquellen 3 zueinander ausgeglichen werden. Auch wenn die Lichtquellen 3 nicht optimal zu einer Mittelachse der jeweiligen Durchlässe 5 ausgerichtet sind, wird von den Durchlässen 5 ein homogenes Licht abgestrahlt. Die Durchlässe 5 bilden quasi Lichtpixel 16 (lichtabstrahlende Fläche) einer gleich großen Dimension. Beispielsweise sind die Durchlässe 5 der Blende 4 derart dimensioniert, dass sie eine um 0,3 mm kleineren lichten Abstand gegenüberliegender Randkanten 6 aufweisen als Ränder der leuchtenden Fläche der Lichtquellen 3. Auf diese Weise können Toleranzschwankungen der LED-Lichtquellen von +/- 0,15 mm ausgeglichen werden.
Die Blende 4 ist aus einem Blechmaterial mit einer Dicke von beispielsweise 0,2 mm gefertigt. Sie kann mit einer nicht reflektierenden Schicht versehen sein. Die Blende 4 befindet sich in unmittelbaren Anschluss zu der Lichtquelleneinheit 2, wobei die Lichtquellen 3 in Hauptabstrahlrichtung H hinter den jeweiligen Durchlässen 5 angeordnet sind. Die Lichtquellen 3 berühren vorzugsweise die Blende 4 nicht.
Das Lichtmodul 1, 1', 1" weist ferner eine Kollimationsoptik 7 auf, die in einem Abstand a in Hauptabstrahlrichtung H vor der Blende 4 angeordnet ist. Die Kollimationsoptik 7 ist dazu eingerichtet und ausgebildet, dass durch die Durchlässe 5 abgestrahlte Licht zu parallelisieren. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kollimationsoptik 7 als eine Freiform-Linse ausgebildet. Vorzugsweise ist die Kollimationsoptik 7 als eine bikonvexe Linse ausgebildet.
In Hauptabstrahlrichtung H vor der Kollimationsoptik 7 ist eine Streuoptik 8 angeordnet zur Spreizung der horizontalen und vertikalen Ausdehnung der von der Dimension der Durchlässe 5 der Blende 4 vorgegebenen Lichtpixel 16 zu Lichtflecken 9, 9', 9" einer Lichtverteilung. Die jeweils von den Lichtmodulen 1, 1', 1" erzeugten Lichtverteilungen überlagern sich zu einer Gesamtlichtverteilung 10, die in 7 dargestellt ist. Die in Horizontalrichtung y in einem gleichen Abstand zueinander angeordneten Lichtpixel 16 mit der Dimension der jeweiligen Durchlässe 5 werden zu Lichtflecken 9, 9', 9" abgebildet, die jeweils in der gleichen Erstreckungsrichtung y verlaufen.
Die Streuoptik 8 weist auf einer Lichteintrittsseite ein erstes Optikstrukturfeld 11 mit einer Mehrzahl von Mikrooptiken 12, 12' und auf einer Lichtaustrittsseite ein zweites Optikstrukturfeld 13 mit einer Mehrzahl von Mikrooptiken 14 auf. Das erste Optikstrukturfeld 11 dient zur vertikalen Streuung oder Aufspreizung des eintretenden Lichtes nach oben und unten, also in z-Richtung. Das erste Optikstrukturfeld 11 weist zum einen als Mikrooptikelemente 12 Prismenelemente und zum anderen als Mikrooptikelemente 12' Bogenelemente auf, die quer zur Vorzugsrichtung V alternierend angeordnet sind. Die Bogenelemente 12' schließen sich in Vorzugsrichtung V unmittelbar an die Prismenelemente 12 an. Die Prismenelemente 12 schließen sich in Vorzugsrichtung V unmittelbar an die Bogenelemente 12' an. Im Querschnitt verläuft das erste Optikstrukturfeld 11 nach einer Sägezahnform, wobei die Enden der Prismenelemente 12 mittels der Bogenelemente 12' abgerundet sind. Die Bogenelemente 12' verbinden von einer Grundfläche 19 der Lichteinkoppelseite der Streuoptik 8 abragende Spitze 15 mit der Grundfläche 19 derselben, so dass die Prismenelemente 12 in z-Richtung versetzt zueinander angeordnet sind, und zwar um die Breite der Bogenelemente 12'.
Vorzugsweise nimmt die maximale Höhe d (Abstand der Spitze 15 zu der Grundfläche der Lichteinkoppelseite) der Prismenelemente 12 von einem achsfernen Bereich in Richtung eines achsnahen Bereichs der Streuoptik 8 ab.
Das erste Optikstrukturfeld 11 bewirkt, dass in einem in vertikaler Richtung unteren Bereich der Gesamtlichtverteilung 10 eine relativ geringe vertikale Streuung des Lichtes erfolgt zur optimalen Anbindung an eine Vorfeldlichtverteilung. In vertikaler Richtung nach oben erfolgt eine größere Streuung, um die Sichtbarkeit von Objekten zu verbessern.
Das zweite Optikstrukturfeld 13 weist Mikrooptikelemente 14 auf, die teilzylinderförmig ausgebildet sind mit einer Zylinderachse, die quer zur Vorzugsrichtung V und quer zur Hauptabstrahlrichtung H verläuft. Die teilzylinderförmigen Mikrooptikelemente 14 erstrecken sich somit parallel zueinander in z-Richtung (vertikaler Richtung). Die teilzylinderförmigen Mikrooptikelemente 14 sind unmittelbar nebeneinander angeordnet. Das zweite Optikstrukturfeld 13 bewirkt eine horizontale Aufspreizung des Lichtes, so dass zu einer homogene Gesamtlichtverteilung beigetragen wird.
Vorzugsweise ist Kollimationsoptik 7 und die Streuoptik 8 aus einem Glas- oder Kunststoffmaterial hergestellt, beispielsweise PMMA.
Die Streuoptik 8 kann in einer Dimension von 20 x 40 mm aufweisen.
Wie aus 2 ersichtlich ist, sind die Lichtmodule 1, 1', 1" in y-Richtung (Horizontalrichtung) und z-Richtung (Vertikalrichtung) versetzt in einem gemeinsamen Gehäuse des Scheinwerfers angeordnet. Wie aus 1 ersichtlich ist, sind die Lichtmodule 1, 1', 1" zusätzlich auch in Hauptabstrahlrichtung (x-Richtung) versetzt zueinander angeordnet, so dass sie einem gepfeilten Scheinwerfergehäuse untergebracht sein können. Die Lichtmodule 1, 1', 1" sind vorzugsweise gleich ausgebildet.
Es ist ersichtlich, dass die Lichtmodule 1, 1', 1" in Hauptabstrahlrichtung H ausgerichtet sind, wobei eine Vorzugsrichtung V2 eines oberen Lichtmoduls 1' parallel zu einer Vorzugsrichtung V1 eines mittleren Lichtmoduls 1 verläuft. Ferner verläuft eine Vorzugsrichtung V3 eines unteren Lichtmoduls 1" parallel zu der Vorzugsrichtung V1 des mittleren Lichtmoduls 1 und der Vorzugsrichtung V2 des oberen Lichtmoduls 1'.
Wie aus 9a zu ersehen ist, sind die Lichtmodule 1, 1', 1" in Vorzugsrichtung V versetzt zueinander ausgerichtet. Bezogen auf das mittlere Lichtmodul 1 ist die Zeile von Durchlässen 5 des oberen Lichtmoduls 1' um Δs in einer ersten Richtung R1 und die Zeile von Durchlässen 5 des unteren Lichtmoduls 1" um Δs in einer entgegengesetzten zweiten Richtung R2 versetzt zu der Zeile von Durchlässen 5 des mittleren Lichtmoduls 1 angeordnet. Dies bedeutet, dass die Versatzrichtungen R1 und R2 in der Vorzugsrichtung V verlaufen. Der Versatz Δs ist derart groß gewählt, dass abgebildete Lichtflecken 9' des oberen Lichtmoduls 1' und abgebildete Lichtflecken 9" des unteren Lichtmoduls 1'' in Projektion auf die Lichtflecken 9 des mittleren Lichtmoduls 1' eine Lücke 17 zwischen den benachbarten Lichtflecken 9 derselben überdecken. In 9a ist eine Zeile von Lichtflecken 9 des mittleren Lichtmoduls 1, eine Zeile von Lichtflecken 9' des oberen Lichtmoduls 1' und eine Zeile von Lichtflecken 9" des unteren Lichtmoduls 1'' dargestellt für den Fall, dass die Zeilen von Durchlässen 5 der Lichtmodule 1, 1', 1'' lediglich in den Richtungen R1 und R2 versetzt zueinander angeordnet sind. Die Reihen von Lichtflecken 9, 9', 9'' sind übereinander in z-Richtung angeordnet, aber in y-Richtung (Horizontalrichtung) versetzt zueinander angeordnet. Bei Projektion der Leisten von Lichtflecken 9' und der unteren Lichtflecken 9" in die Ebene der Lichtflecken 9 des mittleren Lichtmoduls 1' würde die Lücke 17 geschlossen werden können, wobei die Lücke 17 zwischen benachbarten Lichtflecken 9 durch Überlappung des jeweils einen oberen Lichtfleckens 9' und eines unteren Lichtfleckens 9'' geschlossen wird. Damit eine solche Überlappung der Lichtflecken 9, 9', 9'', die in 9b dargestellt ist, erfolgt, wird das obere Lichtmodul 1' um einen Kippwinkel φ1 nach unten relativ zu dem mittleren Lichtmodul 1' verschwenkt, während das untere Lichtmodul 1'' relativ zu dem mittleren Lichtmodul 1' betragsmäßig um den gleichen Kippwinkel φ2 nach oben verschwenkt wird. Eine Kippachse 18 verläuft parallel zur Vorzugsrichtung V bzw. in horizontaler Richtung. Es erfolgt somit eine Überlappung der Lichtflecken 9, 9', 9" der Lichtmodule in Vorzugsrichtung V. So wird beispielsweise die Lücke 17 des ersten Lichtfleckens 9¹ und des zweiten Lichtfleckens 9² des mittleren Lichtmoduls 1 zum einen durch den ersten Lichtflecken 9'¹ des oberen Lichtmoduls 1' und durch den zweiten Lichtflecken 9''² des unteren Lichtmoduls 1'' ausgefüllt. Das gleiche gilt für die Lücken 17 zwischen den weiteren benachbarten Lichtflecken 9² bis 9⁹ des durch das mittleren Lichtmodul 1' erzeugten Lichtverteilung. Aus 8 wird deutlich, dass die Gesamtlichtverteilung lediglich durch Überlagerung einer einzigen Zeile der Lichtmodule 1, 1', 1'' gebildet ist.
Die Lichtmodule 1, 1', 1'' sind jeweils um eine horizontal verlaufende bzw. in y-Richtung verlaufende Kippachse verkippt ausgebildet. Die Kippwinkel φ1, φ2 des unteren und oberen Lichtmoduls 1', 1'' können beispielsweise betragsmäßig 0,2° betragen, wobei die Kipprichtung entgegengesetzt verläuft.
Zur Entblendung eines anderen Verkehrsteilnehmers können beispielsweise die mittleren Lichtquellen 3, die zu den mittleren Durchlässen 5' korrespondieren, ausgeschaltet sein. In diesem Fall würde ein mittlerer Bereich der Gesamtlichtverteilung 10 ausgespart werden, s. 8.
Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß 10 sind drei Lichtmodule 21, 21', 21" vorgesehen, die sich von den vorhergehenden Lichtmodulen 1, 1', 1" dadurch unterscheiden, dass die Lichtmodule 21, 21', 21'' ausschließlich in Querrichtung zur Vorzugsachse bzw. in z-Richtung räumlich versetzt zueinander angeordnet sind. Ferner sind die Lichtmodule 21, 21', 21'' unmittelbar nebeneinander angeordnet, wobei die Kollimationsoptiken 7 sowie die Streuoptik 8 derselben jeweils einstückig miteinander verbunden sind.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform sind die Lichtmodule 21, 21', 21'' nicht im Ganzen um eine Kippachse 18 verkippt angeordnet. Eine Verkippung erfolgt nur bezüglich der Streuoptik 8 relativ zu den weiteren Bauteilen der Lichtmodule, nämlich der Kollimationsoptik 7 der Blende 4 und der Lichtquelleneinheit 2. Wie aus 10 ersichtlich ist, ist die Streuoptik 8 ausgehend von einem unteren Rand geneigt zu der Kollimationsoptik 7 angeordnet, und zwar um den Kippwinkel φ. Das untere Lichtmodul 21' dient als Referenz für die weiteren Lichtmodule 21 und 21''. Somit können die von den jeweiligen Lichtmodulen 21, 21', 21'' erzeugten Lichtflecken 9, 9', 9'' überlappen zueinander in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sein.
Es ist ersichtlich, dass die Streuoptik 8 plattenförmig ausgebildet ist. In Hauptabstrahlrichtung H projiziert auf die Kollimationsoptik überdeckt die Streuoptik 8 die Kollimationsoptiken der Lichtmodule 21, 21', 21''.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen heben sich die Prismenelemente 12 von der Grundfläche 19 der Einkoppelseite in einem Winkelbereich von 3° bis 10 °. Vorzugsweise liegt dieser Winkelbereich von 4° bis 6°, insbesondere 5°. Beträgt der Prismenwinkel 5°, führt dies zu einer vertikalen Streuung des Lichtes ebenfalls um 5°.
Bezugszeichenliste

1,1',1": Lichtmodul
2: Lichtquelleneinheit
3: Lichtquelle
4: Blende
5,5': Durchlässe
6: Randkante
7: Kollimationsoptik
8: Streuoptik
9,9',9": Lichtflecken
10: Lichtverteilung
11: 1. Optikstrukturfeld
12,12': Prismenelemente/Bogenelemente
13: 2. Optikstrukturfeld
14: Mikrooptikelemente
15: Spitze
16: 1. Lichtpixel
17: Lücke
18: Kippachse
19: Grundfläche
21,21',21": Lichtmodul
H: Hauptabstrahlrichtung
a: Abstand
V,V1,V2,V3: Vorzugsrichtung
Δs: Versatz
φ1,φ2: Kippwinkel
R1,R2: Versatzrichtungen

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

DE 102018107213 A1 [0002]
US 10232763 B1 [0003]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Anzahl von Lichtmodulen (1, 1', 1"; 21, 21', 21"), wobei das Lichtmodul (1, 1', 1"; 21, 21', 21") aufweist: - eine Lichtquelleneinheit (2) mit einer Anzahl von in einer Vorzugsrichtung (V) verlaufenden Zeilen und/oder in einer Spalte angeordneten Lichtquellen (3) zur Abstrahlung von Licht, - eine in Hauptabstrahlrichtung (H) vor der Lichtquelleneinheit (2) angeordnete Blende (4) mit in einer Vorzugsrichtung (V) beabstandet zueinander angeordneten Durchlässen (5, 5'), die jeweils den Lichtquellen (3) zugeordnet sind, - eine in Hauptabstrahlrichtung (H) vor der Blende (4) angeordnete Kollimationsoptik (7) zur Parallelisierung des von der Lichtquelleneinheit (2) abgestrahlten Lichtes, - eine in Hauptabstrahlrichtung (H) vor der Kollimationsoptik (7) angeordnete Streuoptik (8) zur Spreizung der horizontalen und vertikalen Ausdehnung des von den Durchlässen (5, 5') der Blende (4) weitergeleiteten Lichtpixeln (16) zu Lichtflecken (9, 9', 9'') einer Lichtverteilung (10), wobei die Streuoptik (8) auf einer der Kollimationsoptik (7) zugewandten Lichteintrittsseite ein erstes Optikstrukturfeld (11) mit einer Anzahl von Mikrooptikelementen (12, 12') und/oder auf einer der Kollimationsoptik (7) abgewandten Lichtaustrittsseite ein zweites Optikstrukturfeld (13) mit einer Anzahl von Mikrooptikelementen (14) aufweist zur vertikalen und/oder horizontalen Ablenkung des Lichtes, dadurch gekennzeichnet, - dass mehrere Lichtmodule (1, 1', 1"; 21, 21', 21") räumlich versetzt zueinander angeordnet sind, wobei Vorzugsrichtungen von Blenden (4) eines ersten Lichtmoduls und eines zweiten Lichtmoduls parallel verlaufen und wobei das zweite Lichtmodul relativ zu dem ersten Lichtmodul ausschließlich in einer ersten Richtung, die senkrecht zu einer durch die Vorzugsrichtung (V) und der Hauptabstrahlrichtung (H) aufgespannten Ebene verläuft, versetzt angeordnet ist einerseits oder - wobei das zweite Lichtmodul relativ zu dem ersten Lichtmodul in der ersten Richtung und in der Vorzugsrichtung (V) versetzt angeordnet ist, - dass die Lichtmodule (1, 1', 1''; 21, 21', 21'') in Vorzugsrichtung (V) versetzt zueinander ausgerichtet sind, so dass eine Zeile von Lichtpixeln (16) eines ersten Lichtmoduls und eine Zeile von Lichtpixeln (16) eines zweiten Lichtmoduls in eine Zeile von Lichtflecken einer durch das erste Lichtmodul erzeugten ersten Lichtverteilung bzw. einer durch das zweite Lichtmodul erzeugten zweiten Lichtverteilung abgebildet werden, die die auf dem Messschirm in Vorzugsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, - dass das erste und zweite Lichtmodul oder das aus der Lichtquelleneinheit (2), der Blende (4) und der Kollimationsoptik (7) bestehende Baueinheit des ersten und zweiten Lichtmoduls um eine parallel zur Vorzugsrichtung (V) verlaufenden Kippachse so unterschiedlich verschwenkt ausgerichtet sind, dass die auf dem Messschirm in Vorzugsrichtung (V) versetzt zueinander angeordneten Zeilen von Lichtflecken der ersten Lichtverteilung oder der zweiten Lichtverteilung sich in Vorzugsrichtung (V) überlappen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Lichtmodule (1, 1', 1''; 21, 21', 21'') derart ausgerichtet sind, dass die durch die Lichtmodule (1, 1', 1''; 21, 21', 21'') erzeugten Lichtverteilungen gleich und in Vorzugsrichtung (V) versetzt zueinander angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4) beabstandet zu der Kollimationsoptik (7) angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimationsoptik (7) und/oder die Streuoptik (8) aus einem Glasmaterial oder Kunststoffmaterial, vorzugsweise PMMA, bestehen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe (5, 5') der Blende (4) kleiner dimensioniert sind als eine leuchtende Fläche der denselben zugeordneten Lichtquellen (3) der Lichtquelleneinheit (2).
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (5) der Blende (4) eine Längs- und/oder Quererstreckung aufweist, die um mindestens 0,2 mm, vorzugsweise 0,3 mm, kleiner ist als eine Längs- und/oder Quererstreckung der Lichtquelle (3).
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das lichteintrittsseitig angeordnete Optikstrukturfeld (11) als Mikrooptikelement quer zur Vorzugsrichtung (V) alternierend angeordnete Prismenelemente (12) und Bogenelemente (12') aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bogenelemente (12') jeweils an einem von einer Grundfläche (19) der Lichteintrittsseite abragenden Ende der Prismenelemente (12) anschließen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Grundfläche (19) der Lichteintrittsseite abragende Spitze (15) der Prismenelemente (12) mit der Grundfläche (19) einen konstanten Winkel im Bereich von 2° bis 8° einschließen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) der Spitze (15) der Prismenelemente (12) von der Grundfläche (19) der Lichteintrittsseite von einem achsenfernen Bereich in Richtung eines achsennahen Bereichs abnimmt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtaustrittsseitig auf dem zweiten Optikstrukturfeld (13) angeordneten Mikrooptikelemente (14) teilzylinderförmig ausgebildet sind mit einer Zylinderachse, die quer zur Vorzugsrichtung (V) und quer zu der Hauptabstrahlrichtung (H) verläuft.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuoptik plattenförmig ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuoptik derart dimensioniert ist, dass sie in Hauptabstrahlrichtung (H) projizierte Kollimationsoptik (7) aller Lichtmodule (21, 21', 21") überdeckt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die flach ausgebildete Streuoptik (8) in durch die Hauptabstrahlrichtung (H) und eine senkrecht zu derselben und zu der Vorzugsachse verlaufende Richtung aufgespannten Ebene geneigt ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine ungerade Anzahl von Lichtmodulen vorgesehen ist, wobei ein quer zur Vorzugsrichtung (V) gesehen mittleres Lichtmodul (1) als Referenz für die Anzahl von unterhalb und oberhalb angeordneten Lichtmodulen dient.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der oberen Seite des mittleren Lichtmoduls ... Anzahl von Lichtmodulen um den Kippwinkel (φ) in einer ersten Richtung und die Anzahl von unterhalb des mittleren Lichtmoduls angeordneten Lichtmodule in entgegengesetzter Richtung um den Kippwinkel (φ) verkippt angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimationsoptik (7) der Lichtmodule (21, 21', 21") einstückig miteinander verbunden sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Lichtmodule vorgesehen sind, wobei sich ein Kippwinkel der Lichtmodule mit zunehmendem Abstand derselben quer zur Vorzugsrichtung (V) eines als Referenz vorgegebenen Lichtmoduls erhöht.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimationsoptik (7) mehreren Durchlässen (5) der Blende (4) zugeordnet ist.