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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugscheinwerfer und ein Fahrzeug, welches diesen Fahrzeugscheinwerfer umfasst, und insbesondere auf einen Fahrzeugscheinwerfer, der eine Mikrolinsenanordnung umfasst, und ein Fahrzeug, welches diesen Fahrzeugscheinwerfer umfasst.
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Beschreibung verwandter Technik
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Ein Mikrolinsenanordnung (MLA) ist eine Linsenkonfiguration, in der eine Vielzahl von Einzellinsen angeordnet ist. Die Mikrolinsenanordnung wird verwendet, um Licht zu streuen und zu konzentrieren, und ihre Nachfrage hat sich nach und nach in optischen Systemen wie bei Strahlprojektoren, bei optischer Kommunikation und bei „Light Detection and Ranging“ (LiDAR) erhöht.
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12 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die die Struktur eines Scheinwerfers aus einem verwandten technischen Gebiet veranschaulicht, an der eine typische, bekannte Mikrolinsenanordnung angebracht ist. Bezugnehmend auf 12 ist eine Lichtquelle 3, die Licht erzeugt und emittiert, auf einer Platine 2 (P) montiert, und eine Kollimatorlinse 4, die das von der Lichtquelle 3 emittierte Licht in paralleles Licht umwandelt, ist vor der Lichtquelle 3 angeordnet. Darüber hinaus ist vor der Kollimatorlinse 4 ein Mikrolinsenmodul 5 mit einer Vielzahl von Mikrolinsen vorgesehen. Das Mikrolinsenmodul 5 umfasst: eine Einfallslinsenanordnung 5a, die der Kollimatorlinse 4 zugewandt ist, so dass Licht von der Lichtquelle 3 in die Einfallslinsenanordnung 5a eintritt, nachdem es die Kollimatorlinse 4 passiert hat, und eine Austrittslinsenanordnung 5b, die vor der Einfallslinsenanordnung 5a vorgesehen ist und Licht empfängt, das in die Einfallslinsenanordnung 5a eingetreten ist, und das Licht nach außen emittiert. Wie in 12 dargestellt, ragen eine Vielzahl von konvexen Mikrolinsen aus einer der Kollimatorlinse 4 zugewandten Oberfläche der Einfalllinsenanordnung 5a heraus, und eine Vielzahl von konvexen Mikrolinsen ragen aus einer Austrittsfläche der Austrittslinsenanordnung 5b heraus.
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Darüber hinaus breitet sich Licht, das in die Vielzahl einzelner Mikrolinsen der Mikrolinsenanordnung eingedrungen ist, nur in einer bestimmten Richtung aus und kann daher verwendet werden, um mithilfe eines optischen Systems ein bestimmtes Muster in der Größenordnung von ca. 10 mm auf der Straßenoberfläche zu bilden. Deshalb wurde die Mikrolinsenanordnung in der nahen Vergangenheit als Konfiguration zur Durchführung einer Willkommenslichtfunktion in einem Fahrzeug verwendet.
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Im Allgemeinen ist eine Beleuchtungseinrichtung, wie z. B. ein Frontscheinwerfer eines Fahrzeugs, hauptsächlich dazu bestimmt, Licht nach vorne zu projizieren. In der Vergangenheit konzentrierte sich die technologische Entwicklung auf die Bündelung und Streuung des Lichts. Kürzlich wurden allerdings auch Technologien entwickelt, die den Designaspekt der Beleuchtungseinrichtung betonen. So wurde kürzlich versucht, eine Mikrolinsenanordnung in einem Fahrzeugscheinwerfer zu integrieren.
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Wenn eine Mikrolinsenanordnung mit etwa 200 mikrooptischen Linsen pro Modul in einem Scheinwerfer integriert wird, kann darüber hinaus die Mikrolinsenanordnung das Licht weiter bündeln und das gleiche Leistungsniveau wie ein Projektionsscheinwerfer haben, der in der verwandten Technik als Frontscheinwerfer verwendet wird, während eine geringere Anzahl von Mikrolinsen und eine kleinere Mikrolinsenanordnung verwendet werden.
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Die Mikrolinsenanordnung aus der verwandten Technik hat jedoch einen begrenzten Streuwinkel von etwa 15 Grad. Daher kann die Mikrolinsenanordnung abgesehen von der Willkommenslichtfunktion keine weiteren Beleuchtungsfunktionen (wie z. B. eine Abblendlichtfunktion) in einem Fahrzeug ausführen. Dementsprechend ist die Verwendung der Mikrolinsenanordnung in Fahrzeugen begrenzt.
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Wie in 13 dargestellt, ist in einem Fahrzeugfrontscheinwerfer eine hohe Lichtintensität in einem heißen Zonenbereich in der Nähe eines Mittelabschnitts einer Fahrzeugkarosserie erforderlich, und ein Emissionsbereich muss in einem Streubereich in der Nähe eines Außenabschnitts der Fahrzeugkarosserie vergrößert werden.
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Wenn wie in 13 dargestellt ein Fahrzeugfrontscheinwerfer aus mehreren MLA-Modulen 5 besteht und alle MLA-Module 5 die gleiche Modulform und die gleiche Form von LEDs aufweisen, kann die Strahlenbreite im Streubereich aufgrund des oben beschriebenen Problems des Streuwinkels beeinträchtigt werden.
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Um diesem Problem entgegenzutreten, ist es erforderlich, die Anzahl der MLA-Module zu erhöhen oder den Winkel eines bestimmten MLA-Moduls zu neigen. Allerdings kann die Erhöhung der Anzahl der MLA-Module jedoch die Materialkosten übermäßig erhöhen, und die Neigung der Winkel einiger MLA-Module kann sich nachteilig auf das Fahrzeugdesign auswirken, wodurch die ästhetische Erscheinung des Fahrzeugs beeinträchtigt wird.
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Um solchen Problemen entgegenzuwirken, ist es daher erforderlich, verschiedene Arten von Mikrolinsenanordnungen entsprechend den Leistungsanforderungen für die jeweiligen heißen Zonenbereiche und Streubereiche zu entwickeln. In diesem Fall kann es jedoch aufgrund der Entwicklung verschiedener Linsentypen zu einem Problem mit redundanten Entwicklungskosten kommen. Die erhöhte Anzahl von Komponenten erschwert die Verwendung gängiger Komponenten zur Senkung der Herstellungskosten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung des obigen Punktes darin, einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Mikrolinsenanordnung und ein Fahrzeug, welches diesen Scheinwerfer umfasst, bereitzustellen. Der Fahrzeugscheinwerfer ist so konfiguriert, dass die Lichtkonzentration (d.h. ein heißer Zonenbereich) und die Lichtausbreitung (d.h. ein Streubereich) gleichzeitig auf einfache Weise realisiert werden können, sodass die Herstellungs- und Entwicklungskosten reduziert werden können.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeugscheinwerfer Folgendes: ein Lichtquellenmodul, das eine Lichtquelle umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie Licht erzeugt und emittiert, und ein Mikrolinsenanordnungsmodul, das vor der Lichtquelle bereitgestellt und so konfiguriert ist, dass Licht in das Mikrolinsenanordnungsmodul eintritt. Das Mikrolinsenanordnungsmodul kann Folgendes umfassen: eine Einfallslinsenanordnung, die so konfiguriert ist, dass das Licht in die Einfallslinsenanordnung eintritt, und die eine Vielzahl von Einfallslinsen umfasst; und eine Austrittslinsenanordnung, die vor der Einfallslinsenanordnung vorgesehen ist, die so konfiguriert ist, dass sie das Licht, das in die Einfallslinsenanordnung eingetreten ist, empfängt und das Licht nach außen emittiert, und die eine Vielzahl von Austrittslinsen umfasst. Die Austrittslinsenanordnung kann so konfiguriert sein, dass die Höhen der Austrittslinsen in Bezug zu einer Fahrzeughöhe in der Richtung von oben nach unten unterschiedlich sind.
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Die Austrittslinsenanordnung kann so konfiguriert sein, dass jede der in der Vielzahl von oberen Reihen angeordneten Austrittslinsen unter der Vielzahl von Austrittslinsen eine erste Höhe in Bezug zu einer Fahrzeughöhe in der Richtung von oben nach unten aufweist. Jede der in einer Vielzahl von unteren Reihen angeordneten Austrittslinsen unter der Vielzahl von Austrittslinsen weisen eine zweite Höhe auf, die in Bezug zu einer Fahrzeughöhe in der Richtung von oben nach unten höher ist als die erste Höhe.
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Die Austrittslinsenanordnung kann so konfiguriert sein, dass jede der in der Vielzahl von oberen Reihen angeordneten Austrittslinsen unter der Vielzahl von Austrittslinsen eine erste Höhe in Bezug zu einer Fahrzeughöhe in der Richtung von oben nach unten aufweist, und die Austrittslinsen, die in einer Vielzahl von unteren Reihen unter der Vielzahl von Austrittslinsen angeordnet sind, allmählich in der Höhe erhöht werden, wenn die Reihe davon niedriger ist, so dass sie in Bezug zu einer Fahrzeughöhe in der Richtung von oben nach unten höher ist als die erste Höhe.
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Das Lichtquellenmodul kann eine Vielzahl von Lichtquellenmodulen in einer Querrichtung des Fahrzeugs umfassen. Die Vielzahl von Lichtquellenmodulen können ein Referenzmodul und Exzentermodule umfassen, wobei die Lichtquelle jedes der Exzentermodule exzentrisch in Bezug auf das Referenzmodul in einer Lichtquelleneinheit positioniert ist.
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Die Exzentermodule können ein Innenmodul umfassen, das in der Querrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf das Referenzmodul innen angeordnet ist, und Außenmodule umfassen, die in der Querrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf das Referenzmodul außen angeordnet sind. Das Innenmodul kann so angeordnet sein, dass dessen Lichtquelle in der Lichtquelleneinheit in der Querrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf das Referenzmodul exzentrisch nach innen gerichtet ist. Die Außenmodule können so angeordnet sein, dass dessen Lichtquelle jedes der Außenmodule in der Lichtquelleneinheit in der Querrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf das Referenzmodul exzentrisch nach außen gerichtet ist.
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Die Vielzahl von Lichtquellenmodulen können eine Vielzahl von linken Modulen und eine Vielzahl von rechten Modulen umfassen, die links und rechts vom Fahrzeug angeordnet sind, wenn das Fahrzeug von vorne betrachtet wird. Die Vielzahl der linken Module können so konfiguriert sein, dass dessen exzentrischen Module in Bezug auf das Referenzmodul exzentrisch weiter nach links im Fahrzeug ausgerichtet sind. Die Vielzahl der rechten Module können so konfiguriert sein, dass dessen exzentrischen Module in Bezug auf das Referenzmodul exzentrisch weiter nach rechts im Fahrzeug ausgerichtet sind.
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Die Vielzahl von Lichtquellenmodulen können eine Vielzahl von Platinen (P) umfassen, von denen jede eine Vielzahl von vorbestimmten Befestigungspositionen aufweist. Die Exzentermodule können die Lichtquellen umfassen, die an unterschiedlichen Befestigungspositionen der Platinen angebracht sind, so dass die Positionen der Lichtquellen exzentrisch sind. Die Lichtquellen können Leuchtdioden (LED) sein.
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Das Referenzmodul und die Exzentermodule können so konfiguriert sein, dass die Lichtquelle und das Mikrolinsenanordnungsmodul des Referenzmoduls gleich sind wie die Lichtquelle und das Mikrolinsenanordnungsmodul jedes der Exzentermodule, wobei die Lichtquellen an einer Vielzahl von Platinen (P) jeweils an unterschiedlichen Befestigungspositionen angebracht sind.
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In einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugscheinwerfer. Der Fahrzeugscheinwerfer kann Folgendes umfassen: ein Lichtquellenmodul, das eine Lichtquelle umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie Licht erzeugt und emittiert; und ein Mikrolinsenanordnungsmodul (MLA-Modul), das vor der Lichtquelle bereitgestellt und konfiguriert ist, dass Licht in das MLA-Modul eintritt. Das MLA-Modul kann Folgendes umfassen: eine Einfallslinsenanordnung, die so konfiguriert ist, dass das Licht in die Einfallslinsenanordnung eintritt, und die eine Vielzahl von Einfallslinsen umfasst; und eine Austrittslinsenanordnung, die vor der Einfallslinsenanordnung vorgesehen ist, die so konfiguriert ist, dass sie das Licht, das in die Einfallslinsenanordnung eingetreten ist, empfängt und das Licht nach außen emittiert, und die eine Vielzahl von Austrittslinsen umfasst. Die Austrittslinsenanordnung kann so konfiguriert sein, dass die Höhen der Austrittslinsen in Bezug zu einer Fahrzeughöhe in der Richtung von oben nach unten unterschiedlich sind.
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Der Fahrzeugscheinwerfer kann eine Vielzahl von Lichtquellenmodulen in einer Querrichtung des Fahrzeugs umfassen. Die Vielzahl von Lichtquellenmodulen können ein Referenzmodul und Exzentermodule umfassen, wobei die Lichtquelle jedes der Exzentermodule exzentrisch in Bezug auf das Referenzmodul in einer Lichtquelleneinheit positioniert ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Höhen der Linsen des MLA-Moduls in der Richtung von oben nach unten in Bezug auf den Mittelabschnitts des MLA-Moduls unterschiedlich eingestellt. Je tiefer die Linsenreihe in Bezug auf den Mittelabschnitt des MLA-Moduls ist, desto mehr Licht können die Linsen nach unten streuen. Auf diese Weise ist es möglich, einen Scheinwerfer bereitzustellen, der eine zentrale Lichtintensität und eine Strahlenbreite in der Richtung von oben nach unten mit einem einzigen Linsentyp erfüllt, wodurch sich die Herstellungs- oder Entwicklungskosten verringern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Frontscheinwerfer bereitzustellen, der sowohl eine gewünschte zentrale Lichtintensität als auch eine Strahlenbreite erfüllt, indem nur die LED-Befestigungspositionen auf den Platinen P geändert werden. Auf diese Weise können Hauptkomponenten wie bspw. das MLA-Modul und / oder die Kollimatorlinse gemeinsam für eine Vielzahl von Modulen verwendet werden, die den Scheinwerfer bilden, wodurch die Investitionskosten, die bei der Entwicklung verschiedener Arten von Komponenten anfallen, und die Herstellungskosten, die sich aus der Verwendung verschiedener Arten von Komponenten ergeben, reduziert werden.
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Darüber hinaus kann bei der Herstellung von Platinen P eine Vielzahl von Befestigungspositionen auf jeder der Platinen P gebildet werden. Da die LEDs an den Platinen an bestimmten verschiedenen Befestigungspositionen angebracht werden können, kann derselbe Platinentyp für eine Vielzahl von Modulen verwendet werden.
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Darüber hinaus kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Position des Referenzmoduls auch mit einem Freiheitsgrad eingestellt werden, der bspw. von dem Hautwinkel des Scheinwerfers und den Abständen zwischen den MLA-Modulen abhängt. So können Komponenten des Frontscheinwerfers für verschiedene Fahrzeugtypen gemeinsam genutzt werden. Dementsprechend können die gesamten Herstellungskosten reduziert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein einzelnes Modul eines Fahrzeugscheinwerfers mit einer Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist eine Ansicht, die die Positionen der Lichtquellen in jedem der Lichtquellenmodule in dem Fahrzeugscheinwerfer zeigt, die eine Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen;
- 3A bis 3C sind Ansichten, die verschiedene Beleuchtungsbereiche in Abhängigkeit von der Position der Lichtquelle des Fahrzeugscheinwerfers mit einer Mikrolinsenanordnung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen;
- 4 ist eine Ansicht, die Beleuchtungsbereiche von Lichtquellenmodulen von Fahrzeugscheinwerfern zeigt, die jeweils eine Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen;
- 5 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Fahrzeugscheinwerfer umfassend einer Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 6 ist eine Ansicht, die einen Beleuchtungsbereich des Fahrzeugscheinwerfers mit einer Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 7 ist eine Ansicht, die die Lichtbrechung in Abhängigkeit von der Linsenhöhe eines Mikrolinsenanordnungsmoduls (MLA-Modul) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 8 ist eine perspektivische Ansicht, die das MLA-Modul in einer Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 9 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die das MLA-Modul darstellt, das in der Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ist;
- 10 ist eine Ansicht, die die Lichtbrechung entsprechend dem Linsenbereich des MLA-Moduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 11A bis 11D sind Ansichten, die Beleuchtungsbereiche entsprechend dem Linsenbereich des MLA-Moduls gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen;
- 12 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die die Struktur eines Scheinwerfers aus einem verwandten technischen Gebiet veranschaulicht, an der eine typische, bekannte Mikrolinsenanordnung angebracht ist; und
- 13 ist eine Vorderansicht eines Scheinwerfers, an dem mehrere MLA-Module aus dem verwandten technischen Gebiet angebracht sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die illustrativen Zeichnungen im Detail beschrieben. Es sollte verstanden werden, dass gleiche Referenznummern verwendet werden, um sich auf gleiche oder ähnliche Komponenten in den Zeichnungen zu beziehen. Bei der Beschreibung von Ausführungsformen wird auf die detaillierte Beschreibungen verwandter und / oder allgemein bekannter Komponenten oder Funktionen verzichtet, wenn durch die Beschreibungen der Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eher unklar gemacht werden könnten.
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Wenn bspw. eine Komponente, eine Vorrichtung oder ein Element der vorliegenden Erfindung als einen Zweck verfolgend oder einen Vorgang, eine Funktion oder dergleichen ausführend beschrieben wird, sollte die Komponente, die Vorrichtung oder das Element hier als „konfiguriert“ betrachtet werden, um diesen Zweck zu erfüllen oder diesen Vorgang oder diese Funktion auszuführen.
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1 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein einzelnes Modul eines Fahrzeugscheinwerfers mit einer Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Mit Bezugnahme auf 1 umfasst ein Lichtquellenmodul 100 des Fahrzeugscheinwerfers, der eine Mikrolinsenanordnung enthält, Folgendes: eine Lichtquelle 10, die so konfiguriert ist, dass sie Licht erzeugt und nach vorne emittiert; eine Kollimatorlinse 30, die vor der Lichtquelle 10 angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie von der Lichtquelle 10 eintretendes Licht empfängt und das von der Lichtquelle 10 empfangene Licht in paralleles Licht umwandelt; und ein Mikrolinsenanordnungsmodul (im Folgenden als „MLA-Modul“ bezeichnet) 20, das vor der Kollimatorlinse 30 angeordnet ist und eine Vielzahl von Mikrolinsen umfasst.
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Die Lichtquelle 10 kann eine Leuchtdiode (LED) sein, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Wie oben mit Bezug auf 12 beschrieben, kann das MLA-Modul 20 Folgendes umfassen: eine Einfallslinsenanordnung, die der Kollimatorlinse 30 zugewandt und so konfiguriert ist, dass Licht von der Lichtquelle 10 in die Einfallslinsenanordnung eintritt; und eine Austrittslinsenanordnung, die vor der Einfallslinsenanordnung positioniert und so konfiguriert ist, dass sie das Licht empfängt, das in die Einfallslinsenanordnung eingetreten ist, und das empfangene Licht nach außen emittiert. Wie in 1 dargestellt, kann die Einfalllinsenanordnung so konfiguriert sein, dass eine Vielzahl von mikroskopischen konvexen Linsen, die in Richtung der Kollimatorlinse 30 vorstehen, angeordnet sind. Darüber hinaus kann die Austrittslinsenanordnung so konfiguriert sein, dass eine Vielzahl von mikroskopischen konvexen Linsen, die in Richtung eines Lichtaustrittsbereichs vorstehen, angeordnet sind.
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Obwohl nicht in 1 dargestellt, kann außerdem ein Lichtabschirmelement zwischen der Einfallslinsenanordnung und der Austrittslinsenanordnung vorgesehen sein. Das Lichtabschirmelement hat einen Schlitz, der so konfiguriert ist, dass er nur Licht in einer bestimmten Richtung des Lichts durchlässt, das durch die Einfallslinsenanordnung gelangt ist.
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Darüber hinaus kann das Lichtquellenmodul 100 eine Platine (P) 40 umfassen, die unterhalb der Lichtquelle 10 angeordnet und so konfiguriert ist, dass die Lichtquelle 10 darauf angebracht werden kann. Vor der Montage der Lichtquelle 10 kann die Platine 40 so hergestellt werden, dass sie eine Oberfläche mit einer Vielzahl von Montagepositionen aufweist, an denen die Lichtquelle 10 montiert werden kann.
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In einer Ausführungsform können bei einem Montageprozess des Lichtquellenmoduls 100 unter Verwendung eines einzigen Platinentyps 40 die Lichtquellen 10 an verschiedenen Montagepositionen auf der Oberseite der Platine 40 montiert werden, wodurch es möglich wird, die Lichtquellenmodule 100 herzustellen, die die Lichtquellen 10 an verschiedenen Positionen angeordnet enthalten. Wenn die Lichtquellenmodule 100 daher mit den an verschiedenen Positionen angeordneten Lichtquellen 10 hergestellt werden, können daher Platinen 40 mit derselben Konfiguration verwendet werden, wodurch die Herstellungs- oder Entwicklungskosten des Lichtquellenmoduls 100 reduziert werden.
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Obwohl in 1 zu sehen ist, dass die LEDs an drei Positionen auf der Platine 40 angebracht sind, darunter eine linke exzentrische Position, eine zentrale Position und eine rechte exzentrische Position, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wenn es beispielsweise notwendig ist, die Lichtquelle 10 in mehreren Schritten exzentrisch nach links zu positionieren, können mehrere linke exzentrische Befestigungspositionen links von der zentralen LED-Befestigungsposition vorgesehen sein.
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2 ist eine Ansicht, die die Positionen der Lichtquellen in jedem der Lichtquellenmodule in dem Fahrzeugscheinwerfer zeigt, die eine Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen. 2 zeigt die Lichtquellenmodule, die an einem linken Scheinwerfer eines Fahrzeugs angebracht sind, wenn das Fahrzeug von vorne betrachtet wird.
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Bezugnehmend auf 2 kann eine Vielzahl von Lichtquellenmodulen 100 des Fahrzeugscheinwerfers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Referenzmodul 110, in dem die Lichtquelle 10 an einer vorbestimmten Referenzposition vorgesehen ist, und Exzentermodule 120 umfassen, in denen die Lichtquelle 10 jeweils in einer bestimmten Richtung in Bezug auf die Position der Lichtquelle 10 des Referenzmoduls 110 exzentrisch ist. Darüber hinaus können die Exzentermodule 120 Außenmodule 120a umfassen, die in Bezug auf das Referenzmodul 110 in Querrichtung des Fahrzeugs außen angeordnet sind, und ein Innenmodul 120b umfassen, das in Bezug auf das Referenzmodul 110 in Querrichtung des Fahrzeugs innen angeordnet ist, wenn das Fahrzeug von vorne betrachtet wird.
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In einer in 2 dargestellten Ausführungsform kann die Lichtquelle 10 des Referenzmoduls 110 in der Mitte des Lichtquellenmoduls 100 angeordnet sein.
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Darüber hinaus können die Lichtquellen 10 der Außenmodule 120a unter den Exzentermodulen 120 so positioniert werden, dass sie in Querrichtung des Fahrzeugs stärker nach außen exzentrisch sind, so dass die Lichtquellen 10 in Bezug auf die Position der Lichtquelle 10 des Referenzmoduls 110 weiter von dem Referenzmodul 110 entfernt sind. Mit anderen Worten können die Lichtquellen 10 so konfiguriert werden, dass die äußere Exzentrizität in Querrichtung des Fahrzeugs den Abstand zwischen den Lichtquellen 10 und dem Referenzmodul 110 vergrößert.
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Im Gegensatz dazu können die Lichtquellen 10 des Innenmoduls 120b unter den Exzentermodulen 120 so positioniert werden, dass sie in Querrichtung des Fahrzeugs stärker nach innen exzentrisch sind, so dass die Lichtquellen 10 in Bezug auf die Position der Lichtquelle 10 des Referenzmoduls 110 weiter von dem Referenzmodul 110 entfernt sind. Mit anderen Worten können die Lichtquellen 10 so konfiguriert werden, dass die innere Exzentrizität in Querrichtung des Fahrzeugs den Abstand zwischen den Lichtquellen 10 und dem Referenzmodul 110 vergrößert.
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Obwohl in 2 nur ein einziges Referenzmodul 110 gezeigt wird, ist außerdem die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wenn beispielsweise eine hohe Lichtintensität für eine heiße Zone im Zentralbereich erforderlich ist, können zwei oder mehr Referenzmodule 110 vorgesehen sein. Obwohl in 2 nur ein einziges Innenmodul 120b dargestellt ist, ist außerdem die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wenn es beispielsweise notwendig ist, den Streubereich in Querrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Breite des Fahrzeugs oder dem Abstand zwischen einem rechten und einem linken Scheinwerfer zu vergrößern, können zwei oder mehrere Innenmodule 120b vorgesehen sein.
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3A bis 3C sind Ansichten, die verschiedene Beleuchtungsbereiche in Abhängigkeit von der Position der Lichtquelle des Fahrzeugscheinwerfers mit einer Mikrolinsenanordnung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen. In jeder der 3A bis 3C zeigt der linke Part ein Strahlenmuster, das entsteht, wenn Licht von der Lichtquelle 10 durch die Kollimatorlinse 30 fällt, und der rechte Part zeigt ein schwaches Strahlenmuster von Licht, das durch das MLA-Modul 20 gefallen ist.
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Dabei zeigt 3A das Strahlenmuster des Referenzmoduls 110, in dem die LED der Lichtquelle 10 in der Mitte angeordnet ist. Wenn die Lichtquelle 10 in Bezug auf H-V mittig positioniert ist und das Lichtquellenmodul 100 von vorne betrachtet wird, kann wie in 3 dargestellt sowohl das Licht, das durch die Kollimatorlinse 30 gelaufen ist, als auch das Licht, das durch das MLA-Modul 20 gelaufen ist, ein Strahlenmuster aufweisen, das in Bezug auf H-V mittig gestreut ist. Hier hat das MLA-Modul einen kleinen Streuwinkel des Lichts. Wie aus dem rechten Part von 3A ersichtlich ist, hat daher der Beleuchtungsbereich b eines Abblendlichts, das durch das MLA-Modul 20 nach außen abgestrahlt wird, im Vergleich zu dem für einen Frontscheinwerfer erforderlichen Ziellicht-Beleuchtungsbereich a kleinere rechte und linke Bereiche in Bezug auf H-V.
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3B zeigt ein Strahlenmuster des Exzentermoduls 120 im Vergleich zum Strahlenmuster des Referenzmoduls 110. In dem Exzentermodul 120 kann die Lichtquelle 10 in Bezug auf H-V exzentrisch nach links gerichtet sein. Wie in 3B dargestellt, kann sowohl das Licht, das durch die Kollimatorlinse 30 gelaufen ist, als auch das Licht, das durch das MLA-Modul 20 gelaufen ist, die Zentren der Beleuchtungsbereiche haben, die im Vergleich zum Referenzmodul 110 exzentrisch nach links gerichtet sind. Wie aus dem rechten Part von 3B ersichtlich, kann in diesem Fall ein Beleuchtungsbereich c eines durch das MLA-Modul 20 nach außen abgestrahlten Abblendlichts gegenüber dem Beleuchtungsbereich b des durch das MLA-Modul 20 nach außen abgestrahlten Abblendlicht des Referenzmoduls 110 exzentrisch nach links gerichtet sein. Somit kann der Beleuchtungsbereich c den linken Bereich des Ziellicht-Beleuchtungsbereichs a ausfüllen, der nicht vom Beleuchtungsbereich b des Abblendlichts des Referenzmoduls 110 getroffen wird.
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3C zeigt ein Strahlenmuster des Exzentermoduls 120 im Vergleich zum Strahlenmuster des Referenzmoduls 110. In dem Exzentermodul 120 kann die Lichtquelle 10 in Bezug auf H-V exzentrisch nach rechts gerichtet sein. Wie in 3C dargestellt, kann sowohl das Licht, das durch die Kollimatorlinse 30 gelaufen ist, als auch das Licht, das durch das MLA-Modul 20 gelaufen ist, die Zentren der Beleuchtungsbereiche haben, die im Vergleich zum Referenzmodul 110 exzentrisch nach rechts gerichtet sind. Wie ist dem rechten Part von 3C ersichtlich, kann in diesem Fall ein Beleuchtungsbereich d eines durch das MLA-Modul 20 nach außen abgestrahltem Abblendlicht gegenüber dem Beleuchtungsbereich b des durch das MLA-Modul 20 nach außen abgestrahltem Abblendlicht des Referenzmoduls 110 exzentrisch nach rechts gerichtet sein. Somit kann der Beleuchtungsbereich d den rechten Bereich des Ziellicht-Beleuchtungsbereichs a ausfüllen, der nicht vom Beleuchtungsbereich b des Abblendlichts des Referenzmoduls 110 getroffen wird.
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4 ist eine Ansicht, die Beleuchtungsbereiche von Lichtquellenmodulen von Fahrzeugscheinwerfern zeigt, die jeweils eine Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen, und 5 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Fahrzeugscheinwerfer umfassend einer Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 4 illustriert der linke obere Part eine Vielzahl von Lichtquellenmodulen 100 des linken Scheinwerfers des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug von vorne betrachtet wird, und der rechte obere Teil illustriert eine Vielzahl von Lichtquellenmodulen 100 des rechten Scheinwerfers des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug von vorne betrachtet wird. Darüber hinaus illustriert in 4 der linke untere Part Muster von Abblendlichtern aus der Vielzahl von Lichtquellenmodulen 100 eines linken Scheinwerfers 1000, und der rechte untere Part illustriert Muster von Abblendlichtern aus der Vielzahl von Lichtquellenmodulen 100 eines rechten Scheinwerfers 2000.
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Wie in den 4 und 5 dargestellt, ist bei Betrachtung des Fahrzeugs von vorne zu erkennen, dass das Abblendlicht des Innenmoduls 120b, das in Bezug auf ein einzelnes Referenzmodul 110 rechts angeordnet ist, im Vergleich zu dem vom Referenzmodul 110 emittierten Strahl in Querrichtung des Fahrzeugs nach innen projiziert wird, und das Abblendlicht der Außenmodule 120a, die in Bezug auf das Referenzmodul 110 links angeordnet sind, im Vergleich zu dem vom Referenzmodul 110 emittierten Strahl in Querrichtung des Fahrzeugs nach außen projiziert wird.
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Darüber hinaus ist in dem in 4 dargestellten Beispiel bei Betrachtung des Fahrzeugs von vorne zu erkennen, dass das Abblendlicht des Innenmoduls 120b, das in Bezug auf ein einzelnes Referenzmodul 110 links angeordnet ist, im Vergleich zu dem vom Referenzmodul 110 emittierten Strahl in Querrichtung des Fahrzeugs nach innen projiziert wird, und das Abblendlicht der Außenmodule 120a, die in Bezug auf das Referenzmodul 110 rechts angeordnet sind, im Vergleich zu dem vom Referenzmodul 110 emittierten Strahl in Querrichtung des Fahrzeugs nach außen projiziert wird.
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Wie in 6 dargestellt ist daher zu erkennen, dass wenn die Fahrzeugscheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung auf den linken Scheinwerfer 2000 und den rechten Scheinwerfer 1000 eines Fahrzeugs angewandt werden, es möglich ist, eine größere Breite des Lichts zu realisieren, das auf die rechte, linke und innere Seite in der Querrichtung des Fahrzeugs gerichtet ist, als wenn die Scheinwerfer 2000 und 1000 als gleiche optische Module implementiert werden. Somit ist es möglich, die Beleuchtungsbereiche der Fahrzeugscheinwerfer in der Querrichtung des Fahrzeugs nach rechts und links zu erweitern, indem die Limitierungen des Beleuchtungswinkels des MLA-Moduls 20 überwunden werden.
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Darüber hinaus ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, in der Vielzahl von Lichtquellenmodulen 100 verschiedene Strahlenmuster aus der Vielzahl von Lichtquellenmodulen 100 zu erzeugen, indem die Lichtquellen 10 an verschiedenen Positionen der Platine 40 angebracht werden, auch in dem Fall, in dem die Platine 40, die Kollimatorlinse 30 und das MLA-Modul 20, die in einem der Lichtquellenmodule 100 vorgesehen sind, die gleiche Konfiguration wie die in den anderen Lichtquellenmodulen 100 haben. Dementsprechend können die Hauptkomponenten des Lichtquellenmoduls 100 gemeinsam genutzt werden, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden. Da die MLA-Module 20 für die heißen Zonen bzw. die Streubereiche nicht separat entwickelt werden müssen, können Entwicklungskosten reduziert werden.
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7 ist eine Ansicht, die die Lichtbrechung in Abhängigkeit von der Linsenhöhe eines Mikrolinsenanordnungsmoduls (MLA-Modul) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 8 ist eine perspektivische Ansicht, die das MLA-Modul in einer Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 9 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die das MLA-Modul darstellt, das in der Mikrolinsenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ist, und 10 ist eine Ansicht, die die Lichtbrechung entsprechend dem Linsenbereich des MLA-Moduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Wie in 8 dargestellt, kann eine Austrittslinsenanordnung 21 des MLA-Moduls 20, die in der Mikrolinsenanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ist, eine NxN-Anordnung von Mikrolinsen aufweisen.
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Entsprechende Linsen einer Austrittslinsenanordnung 21 eines MLA-Moduls 20 aus dem verwandten technischen Gebiet können so konfiguriert sein, dass sie dieselbe Höhe haben. Dementsprechend können die Höhen der Linsen eines oberen Bereichs 21a der Austrittslinsenanordnung 21 und die Höhen der Linsen eines unteren Bereichs 21b der Austrittslinsenanordnung 21 gleich sein. In diesem Fall können alle Austrittslichtstrahlen, die durch die jeweiligen, in der Richtung von oben nach unten angeordneten Linsen austreten, in einem vorbestimmten Muster gebrochen werden. Um einen vorbestimmten oder längeren Bereich von Licht zu erhalten, das den oberen Bereich 21a der Austrittslinsenanordnung 21 passiert hat, gibt es daher in einer verwandten Technik eine Grenze für die Ausbreitung des Austrittslichts nach unten, das den unteren Bereich 21b der Austrittslinsenanordnung 21 passiert hat.
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Wie in 7 schematisch dargestellt, kann im Gegensatz dazu das MLA-Modul 20, das an dem Fahrzeugscheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, so konfiguriert sein, dass die Höhen (d.h. eine erste Höhe H1) der Linsen im oberen Bereich 21a der Austrittslinsenanordnung 21 höher sind als die Höhen (d.h. eine zweite Höhe H2) der Linsen im unteren Bereich 21b der Austrittslinsenanordnung 21.
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Wie in 10 dargestellt, können in diesem Fall von den parallelen Lichtstrahlen, die in das MLA-Modul 20 eintreten, nachdem sie die Kollimatorlinse 30 passiert haben, die Ausgangslichtstrahlen g, die die Linsen mit einer höheren Höhe im unteren Bereich 21b passieren, stärker gebrochen werden als die Ausgangslichtstrahlen f, die die Linsen mit einer niedrigeren Höhe im oberen Bereich 21a passieren. Auf diese Weise ist es möglich, den Beleuchtungsbereich auf der Straße weiter nach unten auszudehnen, während die maximale Beleuchtungsreichweite und die Intensität des vom Fahrzeug nach vorne projiziertem Licht beibehalten werden.
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Wie in 9 deutlicher dargestellt, können die Linsen im oberen Bereich 21a der Austrittslinsenanordnung 21 des MLA-Moduls 20 von der ersten bis zur Z-ten Reihe dieselben Höhe haben. Im Gegensatz dazu kann die Höhe der Linsen im unteren Bereich 21b des MLA-Moduls 20 im Vergleich zu den Linsen in der obereren Reihe allmählich steigen, so dass die Linsen in der untersten N-ten Reihe die höchsten sind. Wie in 10 dargestellt, können dementsprechend die Austrittslichtstrahlen f, die die erste bis Z-te Reihe von Linsen passiert haben, in einer vorbestimmten Richtung nach vorne wandern, und die Austrittslichtstrahlen g, die die (Z+1)-te und die unteren Reihen passiert haben, können in einem vorbestimmten Winkel in Richtung der Straße nach unten gebrochen werden, wodurch die Beleuchtungsleistung des Scheinwerfers in einem kleinen Bereich erhöht wird. Gemäß dem in den 9 und 10 dargestellten Beispiel haben die in der N-ten Reihe angeordneten Linsen die höchste Höhe. Hier ist der Streuwinkel des Lichts aufgrund der Linsenhöhe am größten, und somit ist auch der Winkel des auf die Straßenoberfläche gerichteten Lichts am größten.
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Darüber hinaus können in dem in 9 dargestellten Beispiel die Linsen in der ersten bis zur Z-ten Reihe im oberen Bereich 21a der Austrittslinsenanordnung 21 die gleiche Höhe haben, um grundlegende Leistungen, wie bspw. die Lichtintensität, für einen Scheinwerfer zu erfüllen, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Solange die Lichtintensität des Scheinwerfers erfüllt ist, können die Höhen der Linsen beispielsweise auch von der ersten bis zur N-ten Reihe der Austrittslinsenanordnung 21 allmählich und schrittweise zunehmen.
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11A bis 11D sind Ansichten, die Beleuchtungsbereiche entsprechend dem Linsenbereich des MLA-Moduls gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen;
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11A illustriert ein Strahlenmuster von Licht, das den gesamten Bereich der Austrittslinsenanordnung 21 eines einzelnen MLA-Moduls 20 des Fahrzeugscheinwerfers gemäß der vorliegenden Erfindung passiert hat. Wie oben beschrieben, kann das Licht, das das einzelne MLA-Modul passiert hat, aufgrund der Limitation des Beleuchtungswinkels des MLA-Moduls 20 nicht den rechten und linken Bereich des Ziellichtbeleuchtungsbereichs vollständig ausleuchten. Es ist jedoch zu erkennen, dass bei dem in 9 dargestellten MLA-Modul 20 ein Beleuchtungsbereich h des Lichts, das den gesamten Bereich der Austrittslinsenanordnung 21 des MLA-Moduls 20 durchlaufen hat, den Ziellicht-Beleuchtungsbereich a in der Richtung von oben nach unten in Bezug auf H-V erfüllen kann.
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Darüber hinaus illustriert 11B einen Beleuchtungsbereich i von Licht, das den oberen Bereich 21a der NxN-Austrittslinsenanordnung 21 eines einzelnen MLA-Moduls 20 der Fahrzeugleuchte gemäß der vorliegenden Erfindung passiert hat. Wie aus 11B ersichtlich ist, kann die Beleuchtungsfläche i des Lichts, das den oberen Bereich 21a der Austrittslinsenanordnung 21 des MLA-Moduls 20 passiert hat, im Vergleich zur Ziellicht-Beleuchtungsfläche a ungenügend sein, um einen unteren Bereich abzudecken.
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Darüber hinaus illustriert 11C einen Beleuchtungsbereich j des Lichts, das eine einzelne Reihe von Linsen im unteren Bereich 21b der NxN-Austrittslinsenanordnung 21 eines einzelnen MLA-Moduls 20 des Fahrzeugscheinwerfers gemäß der vorliegenden Erfindung passiert hat. Wie aus 11B ersichtlich ist, kann die Beleuchtungsfläche j des Lichts, das die einzelne Linsenreihe im unteren Bereich 21b der Austrittslinsenanordnung 21 passiert hat, im Vergleich zur Beleuchtungsfläche i des Lichts in 11, das den oberen Bereich 21a der Austrittslinsenanordnung 21 des MLA-Moduls 20 passiert hat, eine größere Fläche in Abwärtsrichtung zur Fahrbahnoberfläche abdecken. Es ist jedoch ersichtlich, dass es immer noch einen Bereich gibt, der im Vergleich zum Ziellicht-Beleuchtungsbereich a nicht mit Licht beleuchtet wird.
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Darüber hinaus illustriert 11D einen Beleuchtungsbereich j' des Lichts, das eine Anzahl von N Reihen im unteren Bereich 21b der NxN-Austrittslinsenanordnung 21 eines einzelnen MLA-Moduls 20 des Fahrzeugscheinwerfers gemäß der vorliegenden Erfindung passiert hat. Wie aus 11D ersichtlich ist, kann die Beleuchtungsfläche j' des Lichts, das die Anzahl von N Linsen im unteren Bereich 21b der NxN-Austrittslinsenanordnung 21 passiert hat, im Vergleich zur Beleuchtungsfläche i des Lichts, das den oberen Bereich 21a der Austrittslinsenanordnung 21 des MLA-Moduls 20 passiert hat, eine größere Fläche in Abwärtsrichtung zur Fahrbahnoberfläche abdecken. Der Beleuchtungsbereich j' deckt den gesamten unteren Bereich des Ziellicht-Beleuchtungsbereichs a ab.
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Das in 7 oder 9 dargestellte MLA-Modul 20 kann in jedem der Lichtquellenmodule 100 der oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschriebenen Fahrzeugscheinwerfer verwendet werden. In diesem Fall kann durch die Anordnung der Lichtquellen 10 in der Vielzahl von Lichtquellenmodulen 100 an unterschiedlichen Positionen bei gleichzeitiger Erfüllung der grundlegenden Leistungsanforderungen für des Fahrzeugscheinwerfers ein quer verlaufender Beleuchtungsbereich (d. h. ein Streubereich) vergrößert werden. Darüber hinaus kann ein Beleuchtungsbereich in einer Richtung von oben nach unten auch durch eine geeignete Einstellung der Höhen der Austrittslinsenanordnungen 21 der MLA-Module 20 der Lichtquellenmodule 100 erweitert werden.
