DE10205779B4

DE10205779B4 - Scheinwerfer

Info

Publication number: DE10205779B4
Application number: DE10205779A
Authority: DE
Inventors: Carsten Befelein; Joachim Ripperger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: DE10205779A1

Abstract

Scheinwerfer mit einer Lichtquellenanordnung für Fahrzeuge, bei der eine Vielzahl von Lichtquellen auf einem Trägermaterial angeordnet ist, die jeweils einzeln oder in Gruppen mit optischen Mitteln versehen sind, die eine Fokussierung der Lichtstrahlen der Lichtquellen auf mehrere Beleuchtungspunkte oder -bereiche im Vorfeld des Fahrzeugs bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne der und/oder Gruppen von Lichtquellen individuell ein- und ausschaltbar sind, dass die Lichtverteilung innerhalb der durch die Anordnung und Ausrichtung der Lichtquellen gegebenen Möglichkeiten bedarfsweise einstellbar ist, dass zumindest ein Teil (3) der Lichtquellen zur Erzeugung einer Abblendlicht-Wirkung mit einer Blende (5) ausgestattet ist, und dass bei für die Ausbildung einer Hell-/Dunkelgrenze vorgesehenen Lichtquellen die Blende zusammen mit einer Mikrolinse (7) in die Lichtquelle (3) integriert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Eine derartiger Scheinwerfer ist aus der DE 197 27 701 A1 bekannt. Dabei sind die einzelnen Lichtquellen so auf einem Trägermaterial angeordnet, dass jede Lichtquelle oder eine Gruppe von Lichtquellen bezüglich einer geometrischen Achse im Beleuchtungsfeld in einem eigenen Winkel abstrahlt.
Das Trägermaterial für die Lichtquellen ist so geformt, dass das Licht jeder Lichtquelle oder einer Gruppe von Lichtquellen individuell auf einen bestimmten Punkt oder einen bestimmten Bereich fokussiert ist. Hierdurch wird die Ausnutzung des emittierten Lichts einer jeden Lichtquelle und die Abstrahlcharakteristik der Lichtquellenanordnung optimiert.
Bei der Erfindung sind die Lichtquellen vorzugsweise monochromatisches Licht erzeugende Dioden, sogenannte LED's, die über Konversionsstoffe oder RGB-Technik weißes Licht emittieren und deren Emissionsspektrum sich auch über die extrem hohe Lebensdauer derartiger Dioden kaum verändert. Diese LED's werden in vorteilhafter Weise als Halbleiterchips entweder auf einer gemeinsamen festen (PCB) oder flexiblen Platine (FPC) oder direkt, eventuell zusammen mit den optischen Mitteln, auf ein Halbleitersubstrat als Trägermaterial (Chip on board) aufgebondet und sind somit in einen Verbund integriert.
Jede Lichtquelle erzeugt eine Lichtfigur, die durch ihre optischen Eigenschaften bestimmt ist und die auf einer ebenen Fläche einen Kreis oder ein Ellipsoid bildet. Die Lichtfiguren der einzelnen Lichtquellen überlagern sich und ergeben insgesamt die Lichtwirkung des Scheinwerfers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit Hilfe der aus der Überlagerung einzelner Lichtquellen gebildeten Lichtwirkung einen Scheinwerfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der ein Abblendlicht erzeugt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1.
Durch die Ausstattung zumindest eines Teils der Lichtquellen mit einer individuellen Blende in Verbindung mit einer entsprechenden Ausrichtung des optisch wirksamen Blendenrandes ergibt sich die Abblendlicht-Wirkung. Die Ausrichtung des Blendenrands ist dabei waagrecht für die Lichtquellen, die die Lichtwirkung im Bereich der waagrechten Hell-Dunkelgrenze und geneigt für Lichtquellen, die die Lichtwirkung im Bereich der ansteigenden Grenze bestimmen.
Zur Verbesserung der Abblendlicht-Wirkung können die Lichtquellen, die keine Blenden besitzen, zumindest teilweise ausgeschaltet sein. Die individuelle Ein- und Ausschaltung einzelner oder Gruppen von Lichtquellen ermöglicht es ferner, die Lichtverteilung innerhalb der durch die Anordnung und Ausrichtung der Lichtquellen gegebenen Möglichkeiten bedarfsweise einzustellen (Patentanspruch 6). Lichtverteilungsvarianten wie Stadtfahrlicht, Kurvenlicht, Autobahn-, Abblend-, Positions-, Tagfahr-, Fernlicht usw. können jeweils erzeugt werden. Durch die Möglichkeit, die einzelnen Lichtquellen auch zu dimmen (Patentanspruch 7), können auch Übergangszustände z. B. zwischen Abblend- und Fernlicht erzeugt bzw. kann der Übergang zwischen den Zuständen variabel vorgenommen werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheinwerfers wird an Hand der Figuren erläutert. Es zeigt
1 die Lichtwirkung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers
2 den erfindungsgemäßen Scheinwerfer von vorne
3 einen Ausschnitt der Ansicht von 2 in der Draufsicht
Mit einem derartigen Scheinwerfer ist es nicht möglich, eine Abblendlichtwirkung zu erzeugen. Diese Wirkung zeigt sich auf einer im Strahlengang angeordneten senkrechten Wand durch eine waagrechte Hell-Dunkelgrenze, die ggf. zum Fahrbahnrand hin ansteigt.
In diesem Zusammenhang ist aus der DE 100 09 782 A1 eine Beleuchtungseinrichtung bekannt für Fahrzeuge mit einer Vielzahl von in einer Matrix verteilt angeordneten und mit wenigstens einem mehreren Halbleiterlichtquellen gemeinsam zugeordneten einzelnen optisch wirksamen Element und einer ebenfalls mehreren Halbleiterlichtquellen gemeinsam zugeordneten Blende im Strahlengang des von den Halbleiterlichtquellen ausgesandten Lichts. Dabei sind in unterschiedlichen definierten Teilbereichen der Matrix angeordnete Teilmengen der Halbleiterlichtquellen unabhängig voneinander betreibbar.
4 einen Schnitt durch eine der im Scheinwerfer von 1–3 verwendeten Lichtquellen,
5 ebenfalls einen Ausschnitt der Ansicht von 2 von vorne und
6 den Ausschnitt von 5 im Schnitt.
In 1 ist die Lichtverteilung des in 2 von vorne dargestellten erfindungsgemäßen Scheinwerfers 1 gezeigt. Der Scheinwerfer 1 enthält in drei übereinanderliegenden Reihen angeordnet jeweils sechs Lichtquellen 2, 3 und 4 in Form von lichtemittierenden Dioden, sogenannte LEDs mit zugehörigen, in 4 und 6 gezeigten Optiken, die die entsprechenden, mit 2', 3' und 4' bezeichneten elipsoidförmigen Lichtflecken erzeugen. Die Lichtflecken 2', 3' und 4' überlagern sich insbesondere in ihrem jeweiligen Randbereich und ergeben abhängig von ihrer Beschaltung und ihren optischen Eigenschaften unterschiedliche Lichtverteilungen.
Die optischen Eigenschaften werden bestimmt durch den in 4 gezeigten Aufbau einer Lichtquelle 3 und die Ausrichtung der Lichtquellen, die in 3 für vier der Lichtquellen 3 dargestellt ist. Die Lichtquellen 3 enthalten im Gegensatz zu den Lichtquellen 2 und 4 integrierte Blenden 5.
Die Ausrichtung (Pfeile 6) der Lichtquellen 3 ist bestimmt durch die Anordnung der LEDs als eigentlicher Lichtquelle und die optischen Eigenschaften der Optiken, die aus Linsen 7 und Reflektoren 8 bestehen. Die Blenden 5 sind so angeordnet, dass sie ihre Lichtflecken linear beschneiden. Benachbarte Lichtflecken 3' liefern auf einer im Strahlengang angeordneten senkrechten Wand eine waagrecht, zum Strassenrand hin ansteigende Hell-Dunkelgrenze 9.
Damit lassen sich folgende Lichtverteilungen erzeugen:
Eine Abblendlicht-Wirkung wird mit Hilfe der Lichtquellen 3 sowie einer Lichtquelle 2 erzeugt. Die Blenden 5 in den Lichtquellen 3 erzeugen die Hell-Dunkelgrenze 9. Die übrigen, mit ihren Lichtflecken über der Hell-Dunkelgrenze 9 liegenden Lichtquellen 2 sind aus-, die Lichtquellen 3 und 4 eingeschaltet.
Eine symmetrische Lichtverteilung (Nebelscheinwerfer-Wirkung) lässt sich demgegenüber erzielen, wenn zusätzlich die o. g. Lichtquelle 2 sowie die mit ihrem Lichtfleck über dem waagrechten Ast der Hell-Dunkelgrenze 9 liegende Lichtquelle 3 ausgeschaltet sind. Eine Blende auch in dem mit ihrem Lichtfleck 3' und durch einen Pfeil P gekennzeichneten am Rand liegende Lichtquelle 3 kann ihren Lichtfleck so beschneiden, dass die sich dann bildende Hell-Dunkelgrenze waagrecht verläuft.
Durch geeignetes Hoch- und Abdimmen der einzelnen Lichtquellen können andere Lichtverteilungen wie Stadt-, Autobahn-, Kurven-, Abblend-, Fern-, Positionslicht usw. erzeugt werden. Mittels einer Leuchtweitenregulierung (nicht dargestellt) können alle Lichtflecken zusätzlich in vertikaler Richtung verschoben werden.
Die Lichtquellen 2, 3 und 4 sind LED's, die einer gemeinsamen festen (PCB) oder flexiblen Platine (FPC) oder direkt, eventuell zusammen mit den optischen Mitteln, auf ein Halbleitersubstrat als Trägermaterial 10 (Chip on board) aufgebondet sind (3).
Das Trägermaterial 10 ist insbesondere im oberen Bereich mit den Lichtquellen 2 so geformt, dass sich insgesamt eine Reflektorwirkung und damit eine Abstrahlcharakteristik von Lichtstrahlen ergibt, die einen vorgegebenen Punkt oder Bereich im Beleuchtungsfeld des Scheinwerfers fokussiert. Ferner können insbesondere bei den Lichtquellen (2 und 4), bei denen keine Blenden vorgesehen sind, die Linsen zu einem optischen Band 11 zusammengefasst sein. Der entsprechende Aufbau ist in 5 und 6 gezeigt.
Damit ergibt sich insgesamt ein Scheinwerfer geringer Bautiefe für eine Vielzahl von Beleuchtungsfunktionen, von denen eine der wichtigsten die Abblendlicht-Funktion ist.

Claims

Scheinwerfer mit einer Lichtquellenanordnung für Fahrzeuge, bei der eine Vielzahl von Lichtquellen auf einem Trägermaterial angeordnet ist, die jeweils einzeln oder in Gruppen mit optischen Mitteln versehen sind, die eine Fokussierung der Lichtstrahlen der Lichtquellen auf mehrere Beleuchtungspunkte oder -bereiche im Vorfeld des Fahrzeugs bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne der und/oder Gruppen von Lichtquellen individuell ein- und ausschaltbar sind, dass die Lichtverteilung innerhalb der durch die Anordnung und Ausrichtung der Lichtquellen gegebenen Möglichkeiten bedarfsweise einstellbar ist, dass zumindest ein Teil (3) der Lichtquellen zur Erzeugung einer Abblendlicht-Wirkung mit einer Blende (5) ausgestattet ist, und dass bei für die Ausbildung einer Hell-/Dunkelgrenze vorgesehenen Lichtquellen die Blende zusammen mit einer Mikrolinse (7) in die Lichtquelle (3) integriert ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsenanordnung zumindest der Lichtquellen (2, 4), die keine Blende besitzen, in einem gemeinsamen Linsenkörper (11) ausgebildet ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen lichtemittierende Dioden (LED) sind.
Scheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtemittierenden Dioden als Halbleiterchips direkt auf ein Halbleitersubstrat (10) als Trägermaterial aufgebondet sind.
Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel zusammen mit den lichtemittierenden Dioden direkt auf das Halbleitersubstrat als Trägermaterial aufgebondet sind.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Abblendlicht eine für Stadtfahrlicht und/oder Kurvenlicht und/oder Fernlicht typische Lichtverteilung einstellbar ist.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne und/oder Gruppen von Lichtquellen individuell dimmbar sind.
Scheinwerfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Dimmen Übergangszustände zwischen verschiedenen Lichtverteilungen erzeugt sind, bzw. der Übergang zwischen den Zuständen variabel vornehmbar ist.