DE112019006057T5 - Beleuchtungsvorrichtung für ein Motorfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Motorfahrzeug, insbesondere ein Scheinwerfer für ein Motorfahrzeug, umfassend mindestens eine Lichtquelle (1), von der Licht (4) während der Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung ausgestrahlt wird, eine optische Komponente (2), in die das von der mindestens einen Lichtquelle (1) ausgestrahlte Licht (4) eintritt, Lichtbeeinflussungsmittel (9) mit einer aktiven Oberfläche für ein wahlweises Beeinflussen einzelner Pixel oder Gruppen von Pixeln des Lichts (4), wobei die Lichtbeeinflussungsmittel (9) darauf auftreffendes Licht (4) so reflektieren oder ablenken, dass es mindestens teilweise aus der Beleuchtungsvorrichtung austritt, und Beleuchtungsoptiken, die auf oder in der optischen Komponente (2) ausgebildet sind, und das Licht (4) wird von den Beleuchtungsoptiken während des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung auf die aktive Fläche der Lichtbeeinflussungsmittel (9) reflektiert oder abgelenkt, wobei die Lichtbeeinflussungsmittel (9) derart außerhalb der optischen Komponente (2) angeordnet sind, dass von der Beleuchtungsoptik ausgestrahltes Licht (4) aus der optischen Komponente (2) austritt, auf die aktive Fläche der Lichtbeeinflussungsmittel (9) auftrifft, von Letzteren reflektiert oder abgelenkt wird und dann erneut in die optische Komponente (2) eintritt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Motorfahrzeug, insbesondere einen Scheinwerfer für ein Motorfahrzeug, gemäß der Präambel von Anspruch 1.
  • Hochauflösende Scheinwerferprojektionsmodule nach dem Stand der Technik nutzen eine große Anzahl optisch relevanter Komponenten, die aufeinander eingestellt werden müssen. Diese sind beispielsweise Lichtbeeinflussungsmittel, die als bildgebende Elemente dienen, wie etwa eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (Digital Micro-Mirror Device, DMD) oder ein LCoS- (Liquid Crystal on Silicon, Flüssigkristall auf Silizium) oder LC-Display, sowie Beleuchtungsoptiken zum Beleuchten des bildgebenden Elements. Das bildgebende Element kann speziell einzelne Pixel oder Gruppen von Pixeln von Licht auf eine solche Weise reflektieren oder abschatten oder ablenken, dass es mindestens teilweise aus der Beleuchtungsvorrichtung austritt. Ferner wird Entkopplungsoptik üblicherweise genutzt, um eine aktive Oberfläche der Lichtbeeinflussungsmittel in den Verkehrsbereich abzubilden.
  • Eine Beleuchtungsvorrichtung des oben erwähnten Typs ist aus der DE 10 2018 115 045 A1 bekannt. Die dort beschriebene Beleuchtungsvorrichtung kann als ein hochauflösender Scheinwerfer gestaltet sein. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst zwei monolithische Komponenten, die aus einem transparenten Material hergestellt sind, von denen eine Beleuchtungsoptik und die andere als Entkopplungsoptik dient. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst auch eine digitale Mikrospiegelvorrichtung, die als ein bildgebendes Element dient und sich zwischen der ersten monolithischen Komponente und der zweiten monolithischen Komponente befindet.
  • Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung der vorstehend genannten Art zu schaffen, die eine kleinere Anzahl optischer Komponenten aufweist.
  • Dies wird erfindungsgemäß mittels einer Beleuchtungsvorrichtung der vorstehend erwähnten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Formen der Erfindung.
  • Anspruch 1 sieht vor, dass die Lichtbeeinflussungsmittel so außerhalb der optischen Komponente angeordnet sind, dass von den Beleuchtungsoptiken ausgestrahltes Licht aus der optischen Komponente austritt, auf die aktive Oberfläche der Lichtbeeinflussungsmittel auftrifft, von Letzteren reflektiert oder abgelenkt wird und dann erneut in die optische Komponente eintritt. Im Gegensatz zum Stand der Technik reduziert dies den Einstellungsaufwand für die Beleuchtungsvorrichtung. Insbesondere kann ein hochauflösendes Scheinwerferprojektionsmodul mit einer kleineren Anzahl von Komponenten realisiert werden.
  • Die Lichtbeeinflussungsmittel können in direktem oder indirektem Kontakt mit einer Außenseite der optischen Komponente sein, insbesondere in direktem oder indirektem Kontakt mit einer lichtbrechenden Oberfläche der optischen Komponente, durch die Licht aus der optischen Komponente austreten und in die optische Komponente eintreten kann. Es ist möglich, dass eine Verbindungsschicht, beispielsweise hergestellt aus Flüssigsilikonkautschuk (LSR), zwischen der Außenseite der optischen Komponente und der Lichtbeeinflussungsmittel angeordnet ist. Lichtverluste können durch die Verbindungsschicht reduziert werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtbeeinflussungsmittel als eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder als ein LCoS- oder als ein LC-Display gestaltet sind, oder dass die Lichtbeeinflussungsmittel eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder ein LCoS- oder ein LC-Display umfassen. Die Lichtbeeinflussungsmittel können so gestaltet sein, dass sie Abschnitte des von der optischen Komponente ausgestrahlten Lichts zurück zu der optischen Komponente reflektieren. Ein Beispiel hierfür ist ein reflektierendes LC-Display.
  • Es ist möglich, dass die Beleuchtungsoptiken einen Reflektor mit einer einzelnen unterbrechungsfreien Spiegelfläche oder einer Vielzahl von Spiegelelementen umfassen. Beispielsweise kann der Reflektor eine konkave, gewölbte Grundfläche aufweisen. Vorzugsweise kann der Reflektor durch eine reflektierende Oberfläche der optischen Komponente ausgebildet sein, die insbesondere mindestens eine reflektierende Schicht aufweisen kann, angebracht auf der Außenseite der Komponente. Die optische Komponente kann durch Falten des Strahlpfades innerhalb der optischen Komponente als ein Ergebnis der Reflexion kompakt dimensioniert sein.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst vorzugsweise Entkopplungsoptik, durch die von den Beeinflussungsmitteln ausgestrahltes Licht während des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung von der Beleuchtungsvorrichtung austritt. Es kann vorgesehen sein, dass die Entkopplungsoptik in die optische Komponente integriert ist, insbesondere durch eine lichtbrechende Austrittsfläche der optischen Komponente realisiert ist. Die Austrittsfläche kann asphärisch gewölbt und/oder als eine Freiformfläche gestaltet sein. Durch die Ausbildung der Entkopplungsoptik an oder in der optischen Komponente ist die Anzahl der aufeinander einzustellenden Teile der Beleuchtungsvorrichtung weiter reduziert. Dies ist das erste Mal, dass eine Kombination von Beleuchtungsoptiken, einem bildgebenden Element und Entkopplungsoptik an oder in einer einzelnen vorgefertigten Komponente kombiniert wurde, was die Notwendigkeit des Aufeinandereinstellens mehrerer optisch relevanter Komponenten bei der Scheinwerferendfertigung eliminiert.
  • Es ist möglich, dass die optische Komponente eine monolithische Komponente ist, die beispielsweise aus Glas oder Polycarbonat (PC) besteht. Eine vorgefertigte monolithische oder einteilige Komponente ist robust und kompakt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Lichtquelle eine Laserlichtquelle ist, insbesondere ein Halbleiterlaser, oder eine lichtemittierende Diode. Es ist auch möglich, mehrere Halbleiterlaser oder mehrere lichtemittierende Dioden zu verwenden oder mindestens einen Halbleiter mit mindestens einer lichtemittierenden Diode zu kombinieren.
  • Nachfolgend wird die Erfindung auf der Grundlage der beigefügten Zeichnungen ausführlicher erläutert. Es zeigt
    • 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtu ng.
  • Das veranschaulichte Beispiel einer Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Lichtquelle 1, die insbesondere als ein Halbleiterlaser oder eine lichtemittierende Diode gestaltet ist. Es ist möglich, mehr als einen Halbleiterlaser und/oder mehr als eine lichtemittierende Diode bereitzustellen.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst auch eine monolithische Komponente 2, hergestellt aus Glas oder Polycarbonat, beispielsweise. Die optische Komponente 2 weist eine lichtbrechende Eintrittsfläche 3 auf, durch die das von der Lichtquelle 1 ausgestrahlte Licht 4 in die optische Komponente 2 eintreten kann.
  • Auf der Seite der optischen Komponente 2, gegenüber der Eintrittsfläche 3, ist ein Reflektor 5 angeordnet, der insbesondere als eine facettierte reflektierende Region mit einer Vielzahl von Spiegelelementen 6 ausgebildet ist. Es ist jedoch möglich, den Reflektor 5 mit einer einzelnen, unterbrechungsfreien Spiegelfläche zu versehen.
  • Vorzugsweise kann der Reflektor 5 durch eine reflektierende Oberfläche der optischen Komponente 2 ausgebildet sein, die insbesondere mindestens eine reflektierende Schicht aufweisen kann, angebracht auf der Außenseite der Komponente 2.
  • Die reflektierende, den Reflektor 5 ausbildende Komponente kann gewölbt, insbesondere konkav gewölbt, oder eben sein.
  • Die lichtbrechende Eintrittsfläche 3 und der Reflektor 5 bilden die Beleuchtungsoptiken aus, von welcher das von der Lichtquelle 1 ausgestrahlte Licht 4 auf die nachfolgend ausführlich beschriebenen Lichtbeeinflussungsmittel 9 gerichtet wird.
  • Der Reflektor 5 ist so geneigt, dass das Licht 4 vom Reflektor 5 auf eine lichtbrechende Oberfläche 7 der optischen Komponente 2, die von der Eintrittsfläche 3 verschieden ist, gerichtet wird. Auf der Außenseite dieser lichtbrechenden Oberfläche 7 sind die Lichtbeeinflussungsmittel 9 gekoppelt. Die Kopplung der Lichtbeeinflussungsmittel 9 wird über eine Verbindungsschicht 8 realisiert, die zwischen der lichtbrechenden Oberfläche 7 und den Lichtbeeinflussungsmitteln 9 angeordnet ist. Die Verbindungsschicht kann beispielsweise aus Flüssigsilikonkautschuk (LSR) bestehen.
  • Die Lichtbeeinflussungsmittel 9 dienen als ein bildgebendes Element und können beispielsweise als eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD) oder als ein LCoS-(Liquid Crystal on Silicon) oder als ein LC-Display gestaltet sein. Eine aktive Oberfläche der Lichtbeeinflussungsmittel 9 ist so gestaltet, dass sie Teile des von der lichtbrechenden Oberfläche 7 ausgestrahlten Lichts 4 zurück zur lichtbrechenden Oberfläche 7 reflektiert.
  • Durch die lichtbrechende Oberfläche 7 werden die von der aktiven Oberfläche der Lichtbeeinflussungsmittel 9 reflektierten Teile des Lichts 4 zurück in die optische Komponente 2 gekoppelt. Eine lichtbrechende Austrittsfläche 10 der optischen Komponente 2 ist auf der Seite der optischen Komponente 2 gegenüber der Oberfläche 7 angeordnet, die als Entkopplungsoptik dient. Die Austrittsfläche 10, beispielsweise, kann asphärisch gewölbt und/oder als eine Freiformfläche gestaltet sein. Die Austrittsfläche 10 bildet die aktive Oberfläche des Lichtbeeinflussungsmittels 9 in einer Projektionsebene 11 im Verkehrsraum ab.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lichtquelle
    2
    optische Komponente
    3
    Eintrittsfläche
    4
    von der Lichtquelle ausgestrahltes Licht
    5
    Reflektor
    6
    Spiegelelement
    7
    lichtbrechende Oberfläche
    8
    Verbindungsschicht
    9
    Lichtbeeinflussungsmittel
    10
    Austrittsfläche
    11
    Projektionsebene
  • 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 102018115045 A1 [0003]

Claims (13)

  1. Beleuchtungsvorrichtung für ein Motorfahrzeug, insbesondere ein Scheinwerfer für ein Motorfahrzeug, umfassend - mindestens eine Lichtquelle (1), von der während des Betriebs der Lichtquelle Licht (4) ausgestrahlt wird, - eine optische Komponente (2), in die von der mindestens einen Lichtquelle (1) ausgestrahltes Licht (4) eintritt, - Lichtbeeinflussungsmittel (9) mit einer aktiven Oberfläche zum wahlweisen Beeinflussen einzelner Pixel oder Gruppen von Pixeln des Lichts (4), wobei die Lichtbeeinflussungsmittel (9) darauf auftreffendes Licht (4) so reflektieren oder ablenken, dass es mindestens teilweise aus der Beleuchtungsvorrichtung austritt, - Beleuchtungsoptiken, die auf oder in der optischen Komponente (2) ausgebildet sind, und das Licht (4) von den Beleuchtungsoptiken während des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung auf die aktive Oberfläche der Lichtbeeinflussungsmittel (9) reflektiert oder abgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbeeinflussungsmittel (9) außerhalb der optischen Komponente (2) derart angeordnet sind, dass von den Beleuchtungsoptiken ausgehendes Licht (4) aus der optischen Komponente (2) austritt, auf die aktive Oberfläche der Lichtbeeinflussungsmittel (9) auftrifft, von Letzteren reflektiert oder abgelenkt wird und dann erneut in die optische Komponente (2) eintritt.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbeeinflussungsmittel (9) in direktem oder indirektem Kontakt mit einer Außenseite der optischen Komponente (2) sind, insbesondere in direktem oder indirektem Kontakt mit einer lichtbrechenden Oberfläche (7) der optischen Komponente (2), durch die Licht (4) aus der optischen Komponente (2) austreten und in die optische Komponente (2) eintreten kann.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsschicht (8), beispielsweise hergestellt aus Flüssigsilikonkautschuk (LSR), zwischen der Außenseite der optischen Komponente (2) und den Lichtbeeinflussungsmitteln (9) angeordnet ist.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbeeinflussungsmittel (9) als eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder als ein LCoS- oder als ein LC-Display gestaltet sind, oder dass die Lichtbeeinflussungsmittel (9) eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder ein LCoS- oder ein LC-Display umfassen.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsoptiken einen Reflektor (5) mit einer einzelnen unterbrechungsfreien Spiegelfläche oder einer Vielzahl von Spiegelelementen umfasst.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (5) eine konkave, gewölbte Grundfläche aufweist.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (5) durch eine reflektierende Oberfläche der optischen Komponente (2) ausgebildet ist, die insbesondere mindestens eine reflektierende Schicht aufweisen kann, die auf der Außenseite der optischen Komponente (2) angebracht ist.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung Entkopplungsoptik umfasst, durch die von den Lichtbeeinflussungsmitteln (9) ausgestrahltes Licht (4) während des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung aus der Beleuchtungsvorrichtung austritt.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsoptik in die optische Komponente (2) integriert ist, insbesondere durch eine lichtbrechende Austrittsfläche (10) der optischen Komponente (2) realisiert ist.
  10. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsfläche (10) asphärisch gewölbt und/oder als eine Freiformfläche gestaltet ist.
  11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Komponente (2) eine monolithische Komponente ist.
  12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Komponente (2) aus Glas oder Polycarbonaten (PC) besteht.
  13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (1) eine Laserlichtquelle, insbesondere ein Halbleiterlaser, oder eine lichtemittierende Diode ist.
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