DE19737653A1 - Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge und Betriebsverfahren für eine derartige Beleuchtungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Betriebsver­ fahren für eine derartige Beleuchtungseinrichtung.

I. Stand der Technik

Eine sehr verbreitete, dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 entspre­ chende Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise ein Kraftfahrzeug­ scheinwerfer, der zur Erzeugung der beiden unterschiedlichen Be­ leuchtungsfunktionen Abblendlicht und Fernlicht, als Lichtquelle ei­ ne Zweifaden-Halogenglühlampe (H4-Lampe) aufweist. Die der Licht­ quelle zugeordnete optische Vorrichtung besteht bei dieser bekannten Beleuchtungseinrichtung aus dem Scheinwerferreflektor und der Abblendkappe der Zweifaden-Halogenglühlampe.

Die US-Patentschrift US 5,222,793 offenbart eine Beleuchtungsein­ richtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1, die mit Hilfe einer einzigen Lichtquelle und mittels lichtlei­ tender Glasfaserkabel die Beleuchtungsfunktionen Abblendlicht und Fernlicht realisiert.

Ein Nachteil dieser bekannten Beleuchtungseinrichtungen ist, daß mit ihnen nur zwei unterschiedliche Beleuchtungsfunktionen reali­ siert werden können, da ihre Lichtverteilungskurven nur in sehr be­ grenztem Umfang an die aktuelle Fahrsituation oder an die indivi­ duellen Bedürfnisse des Fahrers angepaßt werden können.

II. Darstellung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge, die eine variierbare Lichtverteilung ermöglicht, bereitzu­ stellen, so daß mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtung mehrere unter­ schiedliche Beleuchtungsfunktionen realisiert werden können und die Fahrzeugbeleuchtung besser auf die aktuelle Fahrsituation ab­ gestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrie­ ben.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung umfaßt mindestens eine Lichtquelle und eine der mindestens einen Lichtquelle zugeord­ nete optische Vorrichtung zur Erzeugung unterschiedlicher Beleuch­ tungsfunktionen am Fahrzeug, wobei die optische Vorrichtung Lichtführungsmittel und wenigstens eine Lichtaustrittsöffnung sowie mindestens eine Spiegelfläche, die aus mehreren elektronisch an­ steuerbaren, zwischen mindestens zwei Spiegeleinstellungen um­ schaltbar Mikrospiegeln aufgebaut ist, besitzt. Während des Betrie­ bes der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung wird das von der mindestens einen Lichtquelle erzeugte Licht mittels der Lichtfüh­ rungsmittel auf die wenigstens eine Spiegelfläche der optischen Vor­ richtung geleitet wird, wobei zur Umschaltung zwischen den unter­ schiedlichen Beleuchtungsfunktionen die Lichtverteilung des aus der mindestens einen Lichtaustrittsöffnung austretenden Lichtes geän­ dert wird, indem zumindest bei einem Teil der die wenigstens eine Spiegelfläche bildenden, elektronisch ansteuerbaren Mikrospiegel die Spiegeleinstellung umgeschaltet wird. Da die wenigstens eine Spie­ gelfläche aus mehreren elektronisch ansteuerbaren Mikrospiegel auf­ gebaut ist, die jeweils mindestens zwei verschiedene Zustände ein­ nehmen können, ist es möglich, durch Zu- oder Wegschalten eines Teils dieser Mikrospiegel die Lichtverteilung des aus der wenigstens einen Lichtaustrittsöffnung austretenden Lichtes nahezu beliebig zu variieren. Daher können mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungs­ einrichtung durch Umschalten der Mikrospiegel nicht nur so unter­ schiedliche Funktionen wie Abblendlicht, Fernlicht und Nebellicht etc. realisiert werden, sondern zusätzlich kann auch die Lichtvertei­ lung an die aktuelle Fahrsituation angepaßt werden. Beispielsweise kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung die Lichtverteilung so verändert werden, daß sie sich dem Streckenver­ lauf automatisch anpaßt und auch in Kurven und bei Steigungen ei­ ne optimale Ausleuchtung der Straße gewährleistet oder bei Annähe­ rung entgegenkommender Fahrzeuge die Lichtverteilung automatisch so verändert wird, daß der entgegenkommende Fahrer nicht geblen­ det wird. Außerdem kann mittels der erfindungsgemäßen Beleuch­ tungseinrichtung die Lichtverteilung, im Rahmen der gesetzlichen Vorschriften, auch auf die individuellen Bedürfnisse des Fahrers ab­ gestimmt werden. Ferner kann die erfindungsgemäße Beleuchtungs­ einrichtung derart ausgeführt werden, daß ihre Lichtverteilung, ent­ sprechend den nationalen Vorschriften, problemlos von Rechts- auf Linksverkehr umgeschaltet werden kann, ohne dabei Teile der Licht­ austrittsöffnung des Scheinwerfers abdecken zu müssen.

Allerdings ist die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung nicht nur zur Erzeugung der Fahrzeugfrontbeleuchtung geeignet, sondern kann beispielsweise auch zur Erzeugung von Schlußlicht, Brems­ licht, Rückfahrlicht und Blinklicht eingesetzt werden.

Als Lichtquelle für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung wird, wegen ihrer guten Farbwiedergabe und ihrer hohen Leuchtdich­ te, vorteilhafterweise mindestens eine Xenon-Hochdruckgasentla­ dungslampe, die vorteilhafterweise in einem Reflektor angeordnet ist, verwendet. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsge­ mäße Beleuchtungseinrichtung vorteilhafterweise als Kraftfahrzeug­ scheinwerfer ausgeführt. Beim zweiten Ausführungsbeispiel der Er­ findung ist die Beleuchtungseinrichtung vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß sie nicht nur sämtliche Beleuchtungsfunktionen ei­ nes an der Fahrzeugfront angebrachten Scheinwerfers wie z. B. Fern­ licht, Abblendlicht, Stadtlicht, Autobahnlicht, Nebellicht und Stand­ licht übernimmt, sondern zusätzlich auch noch mindestens eine Be­ leuchtungsfunktion einer an der Fahrzeugrückseite angebrachten Rückleuchte wie z. B. das Schlußlicht ausführt. Gemäß des dritten Ausführungsbeispiels wird die erfindungsgemäße Beleuchtungsein­ richtung zur Erzeugung von Schlußlicht, Bremslicht, Rückfahrlicht und Blinklicht verwendet.

III. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter Aus­ führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Be­ leuchtungseinrichtung in schematischer Darstellung

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in schematischer Darstellung

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in schematischer Darstellung.

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Beleuch­ tungseinrichtung als ein Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 ausgebildet.

Dieser Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 besitzt eine in einem Ellipsoid-Re­ flektor 10 angeordnete Xenon-Hochdruckgasentladungslampe 11, die als Lichtquelle dient, eine Konvexlinse 12, eine Spiegelfläche 13, die aus vielen in Reihen und Spalten angeordneten, elektronisch an­ steuerbaren Mikrospiegeln 130-134 aufgebaut ist, einen Lichtabsor­ ber 14 und eine Projektionsvorrichtung 15, die an der Licht­ austrittsöffnung 16 der Beleuchtungseinrichtung 1 angeordnet ist. Die Spiegelfläche 13 wird mit Hilfe eines Spiegel-Chips, eines soge­ nannten Digital-Light-Processing-Board-Chips der Firma Texas In­ struments, realisiert, der vom Aufbau her einem Schalter des Typs S-RAM (Static Random Access Memory) ähnelt. Dieser Spiegel-Chip 13 ist aus 442368 in Reihen und Spalten angeordneten, elektronisch ansteuerbaren DMD-Mikrospiegeln (Digital Micromirror Device) 130-134 aufgebaut. In der schematischen Darstellung der Fig. 1 sind der Übersichtlichkeit halber nur 5 Mikrospiegel 130-134 abgebildet. Jeder dieser Mikrospiegel 130-134 ist mittels der auf dem Spiegel-Chip 13 untergebrachten Integrierten Schaltungen, unabhängig von den anderen Mikrospiegeln, zwischen zwei Spiegeleinstellungen, nämlich zwischen einem nicht-geneigten und einem um 10° gegen­ über der Spiegel-Chip-Oberfläche geneigten Zustand, umschaltbar. Die Mikrospiegel 130-134 besitzen eine quadratische Spiegelfläche mit einer Kantenlänge von 0,016 mm. Die gesamte Spiegelfläche 13 des Spiegel-Chips weist somit eine Fläche von ungefähr 1 cm² auf. Die Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau der Beleuchtungseinrich­ tung 1 und den Lichtstrahlengang (mit gestrichelten Linien darge­ stellt) durch diese Beleuchtungseinrichtung 1.

Das von der Xenon-Hochdruckgasentladungslampe 11 generierte Licht wird mittels des Reflektors 10 und der Konvexlinse 12 auf den Spiegel-Chip 13 geleitet, so daß möglichst das gesamte Licht der Lampe auf den Spiegel 13 fällt und die gesamte Spiegelfläche 13 des Spiegel-Chips ausgeleuchtet wird. Die Brennweiten von Reflektor 10 und Konvexlinse 12 sowie der Abstand zwischen Reflektor 10 und Konvexlinse 12 sind derart aufeinander abgestimmt, daß die auf die Spiegelfläche 13 auftreffenden Lichtstrahlen parallel zueinander sind. Je nach Stellung der einzelnen Mikrospiegel 130-134 gelangen die an der Spiegelfläche des Spiegel-Chips 13 reflektierten Lichtstrahlen durch die Projektionsvorrichtung 15 zur Lichtaustrittsöffnung 16 des Scheinwerfers oder zum Lichtabsorber 14. Mit Hilfe der elektronisch ansteuerbaren Mikrospiegel 130-134 wird die Lichtverteilung des die Lichtaustrittsöffnung 16 verlassenden Lichtes gezielt beeinflußt. Aus der schematischen Darstellung der Fig. 1 ist ersichtlich, daß die an den nicht-geneigten Mikrospiegeln 130, 131, 132, 134 reflektierten Lichtstrahlen zur Lichtaustrittsöffnung gelangen, während die am geneigten Mikrospiegel 133 reflektierten Lichtstrahlen zum Lichtab­ sorber 14 geleitet werden. Die Projektionsvorrichtung 15 bildet die durch die Mikrospiegel 130-134 generierte Lichtverteilungskurve auf die Fahrbahn ab. Die elektronische Ansteuerung der einzelnen Mi­ krospiegel 130-134 erfolgt entweder durch den Bordcomputer des Fahrzeugs oder mittels eines separaten, programmierten Mikropro­ zessors, in dem die Spiegeleinstellungen aller Mikrospiegel für jede Beleuchtungsfunktion des Fahrzeugs als abrufbares Software-Programm abgespeichert sind.

Zur Erzeugung des Fernlichtes befinden sich alle Mikrospiegel 130-134 des Spiegel-Chips 13 im nicht-geneigten Zustand, so daß das auf die Spiegelfläche 13 des Spiegel-Chips auftreffende Licht komplett zur Projektionsvorrichtung 15 und zur Lichtaustrittsöffnung 16 gelangt. Die Projektionsvorrichtung 15 erzeugt daher auf der Fahrbahn ein vergrößertes Abbild des Spiegel-Chips 13. Dieses ist in Fig. 1 sche­ matisch durch das rautierte Feld 17 dargestellt. Das komplette rau­ tierte Feld 17 symbolisiert in diesem Fall die Lichtverteilung für das Fernlicht. Das rautierte Feld 17 ist komplett erleuchtet.

Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Lichtverteilung 17 in Fig. 1 nur der Einfachheit halber als rautierte rechteckige Fläche dargestellt wurde. Es handelt sich hierbei um eine schematische Darstellung. In Wirklichkeit ist die Lichtverteilung 17 keulenförmig und nicht rechteckig. Die Lichtverteilung 17 kann bei­ spielsweise durch Verwendung eines Freiformreflektors anstelle des oben erwähnten Ellipsoidreflektors 10 oder mit Hilfe der Projektions­ vorrichtung 15 bereits vorgeformt werden. Die Form der Lichtvertei­ lung 17 wird sowohl durch die Spiegeleinstellungen der Mikrospiegel 130-134 als auch durch die Projektionsvorrichtung 15 beeinflußt.

Zur Erzeugung des Abblendlichts befindet sich ein Teil der Mikro­ spiegel 130 im nicht-geneigten und ein anderer Teil der Mikrospiegel 133 im geneigten Zustand. Die Projektionsvorrichtung 15 erzeugt auf der Fahrbahn ein Abbild der nicht-geneigten Mikrospiegel 130. Die Kurve 18 in Fig. 1 stellt schematisch die Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichtes dar. Die unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze 18 liegen­ de Fläche des rautierten Feldes 17 ist erleuchtet, während die ober­ halb der Hell-Dunkel-Grenze 18 angeordnete Fläche des rautierten Feldes dunkel ist. Die unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze 18 angeord­ neten, die erleuchtete Fläche bildenden Quadrate 19 sind von der Projektionsvorrichtung 15 erzeugte Abbilder der nicht-geneigten Mi­ krospiegel 130. Durch Zu- oder Wegschalten von Mikrospiegeln 130-134 kann also die Hell-Dunkel-Grenze 18 beliebig variiert werden. Um einerseits in der Dunkelheit eine ausreichende Beleuchtung der Verkehrszeichen am Straßenrand zu gewährleisten und andererseits eine Blendung des Gegenverkehrs auszuschließen, wird die Helligkeit des nach oben gerichteten Lichtes durch schnelles Umschalten der entsprechenden Mikrospiegel 130-134 reduziert. Die Schalt- oder Taktfrequenz dieser Mikrospiegel ist dabei so hoch, - sie beträgt vor­ zugsweise mehr als 70 Hz - daß das menschliche Auge die einzelnen Schaltvorgänge nicht mehr auflösen kann. Dieses Choppen oder Takten der Mikrospiegel 130-134 wird auch zur Erzeugung eines ge­ dimmten Abblendlichtes, des sogenannten Tagfahrlichtes, das aus­ schließlich der Früherkennung des Fahrzeuges durch die anderen Verkehrsteilnehmer dient, angewendet. Zur Erzeugung des Tagfahr­ lichtes werden alle an der Entstehung der Lichtverteilung 17 für das Abblendlicht beteiligten Mikrospiegel 130-134 getaktet.

Auf vollkommen analoge Weise werden die Lichtverteilungen für Ne­ bellicht und Standlicht sowie für die entsprechenden Beleuchtungs­ funktionen bei Umstellung auf den Linksverkehr erzeugt. Bei der Projektionsvorrichtung 15 handelt es sich im einfachsten Fall um ei­ ne optische Linse oder um ein System von aufeinander abgestimmten optischen Linsen.

Zur Erzeugung des Stadtlichts wird die Lichtverteilung 17 des Ab­ blendlichtes mittels der Projektionsvorrichtung 15 durch Umschalten auf ein anderes Objektiv (nicht abgebildet) verbreitert, so daß nun die Straßenränder und Straßenkreuzungen besser ausgeleuchtet werden. Die Einstellungen der Mikrospiegel 130-134 müssen also beim Um­ schalten von Abblendlicht auf Stadtlicht nicht unbedingt geändert werden.

Zur Erzeugung des Autobahnlichtes wird die Lichtverteilung 17 des Abblendlichtes mit Hilfe der Projektionsvorrichtung 15 durch Ände­ rung ihres Abbildungsmaßstabes verengt und zu einer langgestreck­ ten Keulenform verzerrt. Die Helligkeit der einzelnen Pixel der Licht­ verteilung 17 wird durch die Einstellungen der Mikrospiegel 130-134 bestimmt.

Um die Lichtverteilung in Abhängigkeit des Streckenverlaufs zu steu­ ern, ist der Kraftfahrzeugscheinwerfer 1 über den Bordcomputer oder über einen separaten programmierten Mikroprozessor mit einem er­ sten Sensor, der den Neigungswinkel des Fahrzeugs bei Berg- und Talfahrten oder beim Beladen des Fahrzeugs registriert, und mit ei­ nem zweiten Sensor, der den Lenkzustand der Lenksäule detektiert, gekoppelt. Mit Hilfe der im Bordcomputer oder im programmierten Mikroprozessor installierten Software wird die Lichtverteilung 17 an den Neigungswinkel des Fahrzeugs und an den Einschlagswinkel des Lenkrades automatisch angepaßt, so daß bei Berg- und Talfahrten sowie bei Kurvenfahrten eine optimale Ausleuchtung der Fahrbahn erfolgt.

Um eine Blendung des Gegenverkehrs auszuschließen, ist der Kraft­ fahrzeugscheinwerfer außerdem über den Bordcomputer oder über einen separaten programmierten Mikroprozessor mit einer Infrarot­ sender- und Infrarotempfängereinheit, die die Position entgegen­ kommender Fahrzeuge ermittelt, gekoppelt. Mit Hilfe der im Bordcomputer oder im programmierten Mikroprozessor installierten Software wird die Lichtverteilung 17 so angepaßt, daß in Richtung des entgegenkommenden Fahrzeugs nur Licht entsprechend den vom Gesetzgeber vorgeschriebenen maximalen Lichtwerten für Abblend­ licht abgestrahlt wird.

Um die Effizienz der Beleuchtungseinrichtung 1 zu erhöhen, kann der Lichtabsorber 14 durch eine Lichtumlenkvorrichtung ersetzt wer­ den, die das von den Mikrospiegeln 133 ausgeblendete Licht entwe­ der auf den Spiegel-Chip 13 zurücklenkt oder aber dieses Licht zur Unterstützung anderer Beleuchtungsfunktionen, beispielsweise des Schlußlichts oder der Innenraumbeleuchtung, nutzbar macht.

In Fig. 2 ist ein Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung schematisch abgebildet. Dieser Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 besitzt eine in einem parabolischen Re­ flektor 20 angeordnete Xenon-Hochdruckgasentladungslampe 21, die als Lichtquelle dient, eine Spiegelfläche 23, die aus vielen in Reihen und Spalten angeordneten, elektronisch ansteuerbaren Mikrospiegeln 230, 231, 232, 233 aufgebaut ist, eine Lichtumlenkvorrichtung 24, 240, die aus einer Sammellinse 24 und einem Lichtleiter 240 besteht, und eine Projektionsvorrichtung 25, die an der Lichtaustrittsöffnung 26 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 2 angeordnet ist, sowie einer wei­ teren Sammellinse 22, einem weiteren Lichtleiter 220 und einem Re­ flektor 221 zur Erzeugung des Kraftfahrzeug-Schlußlichts. Die Spie­ gelfläche 23 wird mit Hilfe eines Spiegel-Chips realisiert, der vom Aufbau her einem Schalter des Typs S-RAM (Static Random Access Memory) ähnelt. Dieser Spiegel-Chip 23 ist aus 442368 in Reihen und Spalten angeordneten, elektronisch ansteuerbaren DMD-Mi­ krospiegeln (Digital Micromirror Device) 230-233 aufgebaut. In der schematischen Darstellung der Fig. 2 sind der Übersichtlichkeit halber nur 4 Mikrospiegel 230-233 abgebildet. Jeder dieser Mikro­ spiegel 230-233 ist mittels der auf dem Spiegel-Chip 23 unterge­ brachten Integrierten Schaltungen, unabhängig von den anderen Mi­ krospiegeln, zwischen zwei Spiegeleinstellungen, nämlich zwischen einem nicht-geneigten und einem um 100 gegenüber der Spiegel- Chip-Oberfläche geneigten Zustand, umschaltbar. Die Mikrospiegel 230-233 besitzen eine quadratische Spiegelfläche mit einer Kanten­ länge von 0,016 mm. Die gesamte Spiegelfläche 23 des Spiegel-Chips weist somit eine Fläche von ungefähr 1 cm² auf.

Das von der Xenon-Hochdruckgasentladungslampe 21 generierte Licht wird mittels des Reflektors 20 in parallele Lichtstrahlen ver­ wandelt und auf den Spiegel-Chip 23 geleitet, so daß möglichst das gesamte Licht der Lampe 21 auf den Spiegel 23 fällt und die gesamte Spiegelfläche 23 des Spiegel-Chips ausgeleuchtet wird. Je nach Stel­ lung der einzelnen Mikrospiegel 230-233 gelangen die an der Spiegel­ fläche des Spiegel-Chips 23 reflektierten Lichtstrahlen durch die Projektionsvorrichtung 25 zur Lichtaustrittsöffnung 26 des Schein­ werfers 2 oder zur Sammellinse 24 am Eingang der Lichtumlenkvor­ richtung 24, 240. Mit Hilfe der elektronisch ansteuerbaren Mikro­ spiegel 230-233 wird die Lichtverteilung 27 des die Lichtaustrittsöff­ nung 26 verlassenden Lichtes gezielt beeinflußt. Aus der schemati­ schen Darstellung der Fig. 2 ist ersichtlich, daß die an den nicht­ geneigten Mikrospiegeln 230, 231, 233 reflektierten Lichtstrahlen unmittelbar zur Projektionsvorrichtung 25 und zur Lichtaustrittsöff­ nung 26 gelangen, während die am geneigten Mikrospiegel 232 re­ flektierten Lichtstrahlen zur Sammellinse 24 am Eingang der Lich­ tumlenkvorrichtung 24 geleitet werden. Die Projektionsvorrichtung 25 bildet die durch die Mikrospiegel 230-233 generierte Lichtvertei­ lungskurve auf die Fahrbahn ab. Die auf die Sammellinse 24 auftref­ fenden, von den geneigten Mikrospiegeln 232 reflektierten Lichtstrah­ len werden in den Lichtleiter 240 eingekoppelt und dem Reflektor 221, in dessen Brennpunkt das Lichtaustrittsende des Lichtleiters 240 angeordnet ist, zugeführt. Bei dieser Beleuchtungseinrichtung 2 wird nicht das gesamte auf die Spiegelfläche 23 auftreffende Licht zur Erzeugung der Kraftfahrzeug-Frontbeleuchtung verwendet, sondern ein Teil 234 des Spiegel-Chips bzw. einer Spiegelfläche 23 dient zur Erzeugung eines Schlußlichts. Zu diesem Zweck wird das auf den Spiegelbereich 234 auftreffende Licht über die Sammellinse 22 auf ein Ende des Lichtleiters 220 fokussiert, dessen Lichtaustrittsende, ebenso wie das Lichtaustrittsende des Lichtleiters 220, im Brenn­ punkt des Schlußlichtreflektors 221 angeordnet ist. Auf dies Weise wird mit Hilfe des Spiegelbereiches 234, der ebenfalls aus vielen Mi­ krospiegeln aufgebaut ist, und mit Hilfe der geneigten Mikrospiegel 232 das Schlußlicht des Kraftfahrzeugs generiert.

Die elektronische Ansteuerung der einzelnen Mikrospiegel 230-233 erfolgt entweder durch den Bordcomputer des Fahrzeugs oder mittels eines separaten, programmierten Mikroprozessors, in dem die Licht­ verteilung für die unterschiedlichen Beleuchtungsfunktionen als Software-Programm abgespeichert ist. Die Erzeugung der unter­ schiedlichen Beleuchtungsfunktionen wie zum Beispiel Fernlicht, Ab­ blendlicht, Nebellicht usw. geschieht auf die gleiche Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Der wesentliche Unterschied des zweiten Ausführungsbeispiels zum ersten besteht darin, daß beim Kraftfahr­ zeugscheinwerfer gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels das von den geneigten Mikrospiegeln 232 ausgeblendete Licht nicht, wie beim Scheinwerfer gemäß des ersten Ausführungsbeispiels, absorbiert wird, sondern statt dessen dieses Licht zur Verstärkung des Schluß­ lichtes genutzt wird. Die unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze 28 für das Abblendlicht liegenden Quadrate 29 stellen ein von der Projekti­ onsvorrichtung 25 erzeugtes Abbild der nicht-geneigten Mikrospiegel 230, 231, 233 dar. Im Fall des Nebellichtes besitzt die Hell-Dunkel-Gren­ ze 28 einen anderen Verlauf. Für den Fall des Fernlichtes ist die Lichtverteilung durch das komplette rautierte Feld 27 schematisch dargestellt.

Die Frontbeleuchtung des Kraftfahrzeuges besitzt normalerweise zwei gleichartige Scheinwerfer gemäß des ersten oder zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung. Die Erfindung beschränkt sich aber nicht auf die beiden oben näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Es ist beispielsweise auch möglich, die Frontbeleuchtung des Kraftfahr­ zeugs mit Hilfe nur eines Scheinwerfers der oben beschriebenen Art zu realisieren. Die Frontbeleuchtung des Kraftfahrzeuges kann aber auch mit nur einer einzigen Lichtquelle, die zwei jeweils mit einem Spiegel-Chip und einer Projektionsvorrichtung ausgestattete Schein­ werfer beleuchtet, ausgeführt werden. Zu diesem Zweck muß dann das von der Lichtquelle generierte Licht mittels eines Strahlteilers, beispielsweise mit Hilfe eines halbdurchlässigen Spiegels, in zwei Lichtbündel aufgeteilt werden. Außerdem kann bei der Beleuch­ tungseinrichtung 2 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der Spiegelbereich 234 auch sämtliche rückwärtigen Beleuchtungsfunk­ tionen des Fahrzeuges wie z. B. Bremslicht, Schlußlicht, Blinklicht, Rückfahrlicht und Nebelschlußlicht übernehmen. In diesem Fall handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung um ein Central-Lighting-System.

Die Fig. 3 zeigt schematisch eine Beleuchtungseinrichtung 3 gemäß des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Mit Hilfe dieser Be­ leuchtungseinrichtung werden die Beleuchtungsfunktionen Schluß­ licht, Bremslicht, Rückfahrlicht und Blinklicht eines Kraftfahrzeuges realisiert. Die Beleuchtungseinrichtung 3 gemäß des dritten Ausfüh­ rungsbeispiels umfaßt eine in einem parabolischen Reflektor 30 an­ geordnete Xenon-Hochdruckgasentladungslampe 31, einen aus zahl­ reichen in Reihen und Spalten angeordneten, elektronisch ansteuer­ baren und zwischen zwei Einstellungen umschaltbaren Mikrospiegeln 330, 331 aufgebauten Spiegel-Chip 33, eine Sammellinse 32, einen Lichtabsorber 34 und für jede der vier obengenannten Beleuchtungs­ funktionen mindestens einen von einem Glasfaserkabel gebildeten, an der Lichtaustrittsöffnung 39 der Beleuchtungseinrichtung 3 ange­ ordneten Lichtleiter 35-38. Unterschiedliche Bereiche A-D des Spie­ gel-Chips 33 sind, je nach Anordnung der Lichtleiter 35-38, für un­ terschiedliche Beleuchtungsfunktionen des Fahrzeugs zuständig. Dieses ist schematisch im oberen Teil der Fig. 3 dargestellt, wäh­ rend der untere Teil der Fig. 3 schematisch den Aufbau und den Lichtstrahlengang der Beleuchtungseinrichtung 3 zeigt.

Das von der Lampe 31 erzeugte Licht wird durch den Reflektor 30 in parallele Lichtbündel verwandelt und auf den Spiegel-Chip 33 gelei­ tet, der den gleichen Aufbau wie die entsprechenden Spiegel-Chips der oben beschriebenen ersten beiden Ausführungsbeispiele besitzt. Der Spiegel-Chip 33 reflektiert das auf ihn auftreffende Licht, je nach der Einstellung seiner Mikrospiegel, entweder in Richtung der Sam­ mellinse 32 oder aber in Richtung des Lichtabsorbers 34. Die Sam­ mellinse 32 fokussiert das durch sie hindurchgehende Licht auf die Enden der Lichtleiter 35-38, die das Licht zur Schlußleuchte, Bremsleuchte, Rückfahrleuchte beziehungsweise Blinkleuchte leiten. Das auf die im Bereich A angeordneten, im nicht-geneigten Zustand befindlichen Mikrospiegel 330 auftreffende Licht wird durch die Sammellinse 32 in den Lichtieiter 38 eingekoppelt, und dient zur Er­ zeugung des Blinklichtes. Das auf die im Bereich B angeordneten, im nicht-geneigten Zustand befindlichen Mikrospiegel 330 auftreffende Licht wird durch die Sammellinse 32 in den Lichtleiter 37 eingekop­ pelt, und dient zur Erzeugung des Rückfahrlichtes. Das auf die im Bereich C angeordneten, im nicht-geneigten Zustand befindlichen Mikrospiegel 330 auftreffende Licht wird durch die Sammellinse 32 in den Lichtleiter 36 eingekoppelt, und dient zur Erzeugung des Brems­ lichtes. Das auf die im Bereich D angeordneten, im nicht-geneigten Zustand befindlichen Mikrospiegel 330 auftreffende Licht wird durch die Sammellinse 32 in den Lichtleiter 35 eingekoppelt, und dient zur Erzeugung des Schlußlichtes. Das auf die im geneigten Zustand be­ findlichen Mikrospiegel 331 auftreffende Licht aller Bereiche A-D des Spiegel-Chips 33 wird zum Lichtabsorber 34 geleitet. Die zu demsel­ ben Bereich A, B, C oder D gehörenden Mikrospiegel 330, 331 werden alle mittels eines programmierten Mikroprozessors oder mit Hilfe des Fahrzeug-Bordcomputers simultan geschaltet. Falls sich beispiels­ weise die Mikrospiegel 331 des Bereiches D im geneigten Zustand be­ finden, dann ist das Schlußlicht ausgeschaltet. Befinden sie sich hin­ gegen im nicht-geneigten Zustand, so ist das Schlußlicht eingeschal­ tet. Analoge Aussagen gelten für die Mikrospiegel der anderen Berei­ che A-C und der ihnen zugeordneten Fahrzeugleuchten. Die unter­ schiedliche Farbe der Fahrzeugbeleuchtung wird mit Hilfe von Farb­ filtern (nicht abgebildet) erzielt, die am Lichtaustrittsende der Licht­ leiter 35-38 angeordnet sind. Diese Lichtaustrittsenden der Lichtlei­ ter 35-38 bilden die Lichtquellen der vorgenannten vier Fahrzeug­ leuchtentypen. Die Lampe 31 ist bei laufendem Fahrzeugmotor im­ mer eingeschaltet.

Um einen signifikanten Helligkeitsunterschied zwischen Brems- und Schlußlicht zu gewährleisten, wird das Schlußlicht gedimmt, indem bei eingeschaltetem Schlußlicht die im Bereich D angeordneten, für das Schlußlicht zuständigen Mikrospiegel 330, 331 mit einer Taktfre­ quenz oberhalb von 70 Hz simultan zwischen ihrer um 100 geneigten und ihrer nicht-geneigten Einstellung hin- und hergeschaltet werden. Bei einer Taktfrequenz oberhalb von ca. 70 Hz kann das menschliche Auge die einzelnen Schaltvorgänge nicht mehr auflösen oder wahr­ nehmen. Das Schlußlicht scheint daher mit einer geringeren Hellig­ keit zu leuchten als das nicht getaktete Bremslicht. Um das Blinken des Blinklichtes zu erzeugen, werden bei eingeschaltetem Blinklicht die dem Blinklicht zugeordneten Mikrospiegel 330, 331 des Bereiches A mit einer niedrigen Taktfrequenz, das heißt, mit der vom Gesetzge­ ber vorgeschriebenen Blinkfrequenz, simultan zwischen ihrer geneig­ ten und nicht-geneigten Einstellung hin- und hergeschaltet. Mit Hilfe von geeigneten Strahltellern können alle Blink-, Brems-, Rückfahr- und Schlußleuchten des Fahrzeuges durch die Beleuchtungseinrich­ tung 3 gemäß des dritten Ausführungsbeispiels mit Licht versorgt werden. Der Übersichtlichkeit halber wurden in der schematischen Darstellung der Fig. 3 nur vier Lichtleiter 35-38 gezeigt. Durch zu­ sätzliche Lichtleiter werden noch weitere Beleuchtungsfunktionen wie z. B. Nebelschlußlicht, Innenraumbeleuchtung und Armaturenbrett­ beleuchtung realisiert.

Es ist aber auch möglich, bei der Beleuchtungseinrichtung 3 gemäß des dritten Ausführungsbeispiels alle rückwärtigen Beleuchtungs­ funktionen des Kraftfahrzeuges mit Hilfe nur eines einzigen Lichtlei­ ters pro Fahrzeugseite zu realisieren, der zusammen mit einem dreh­ baren Farbfilterrad, das zwischen der Sammellinse 32 und der Licht­ eintrittsöffnung dieses Lichtleiters angeordnet ist und das Farbfilter unterschiedlicher Farbe aufweist, die Lichtleiter 35-38 ersetzt. Für jede der rückwärtigen Beleuchtungsfunktionen steht dann auch die gesamte Spiegelfläche 33 des Spiegel-Chips zur Verfügung. Zur Er­ zeugung des Bremslichtes werden alle Mikrospiegel 330, 331 der Spiegelfläche 33 in den nicht-geneigten Zustand geschaltet und das Farbfilterrad so gedreht, daß das Rotlichtfilter vor der Lichteintritts­ öffnung des Lichtleiters angeordnet ist, so daß der Rückleuchte durch den Lichtleiter ein intensives rotes Licht zugeführt wird. Das Schlußlicht wird auf die gleiche Weise erzeugt, mit dem einzigen Un­ terschied, daß hierbei die Mikrospiegel 330, 331 mit einer Schaltfre­ quenz von mindestens 70 Hz zwischen dem geneigten und nicht­ geneigten Zustand umgeschaltet werden, um das Licht zu dimmen. Zur Erzeugung des Blinklichtes wird das Farbfilterrad so gedreht, daß ein orangefarbenes Farbfilter vor dem Lichtleiter angeordnet ist. Sonst besteht kein Unterschied zu der bereits weiter oben, beim dritten Ausführungsbeispiel erläuterten Blinklichtfunktion.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher beschrieben Ausführungsbeispiele.

Beispielsweise kann die von der Beleuchtungseinrichtung 1, 2 gemäß des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels generierte Lichtvertei­ lung 17, 27 mit Hilfe des Bordcomputers des Kraftfahrzeuges, der an ein Navigationssystem, zum Beispiel an das Global-Positioning-Sys­ tem (GPS), gekoppelt ist und der mit Daten über den Streckenver­ lauf gespeist wird, automatisch an den momentanen Streckenverlauf angepaßt wird.

Außerdem kann der Spiegel-Chip 13, 23, 33 für die Fahrzeugbeleuch­ tung optimiert werden. Der Spiegel-Chip 13, 23, 33 kann beispiels­ weise eine trapezförmige oder eine gewölbte Spiegelfläche aufweisen. Ferner ist es auch möglich, entsprechend der gewünschten Auflö­ sung, die Anzahl der Mikrospiegel auf dem Spiegel-Chip deutlich zu verringern und die Größe der Fläche der Mikrospiegel zu vergrößern.

Um bei den Beleuchtungseinrichtungen 1, 3 gemäß des ersten und dritten Ausführungsbeispiels das von den geneigten Mikrospiegeln 130-134, 330, 331 ausgeblendete Licht nicht nutzlos zu verschwen­ den, kann der Lichtabsorber 14, 34 als photovoltaische Vorrichtung ausgebildet sein, mit deren Hilfe das auf den Lichtabsorber 14, 34 auftreffende Licht wieder in elektrische Energie zurückverwandelt wird.

Claims (21)

1. Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge mit mindestens einer Lichtquelle (11; 21; 31) und einer der mindestens einen Licht­ quelle (11; 21; 31) zugeordneten optischen Vorrichtung zur Er­ zeugung unterschiedlicher Beleuchtungsfunktionen am Fahr­ zeug, wobei die optische Vorrichtung Lichtführungsmittel (10, 12, 13, 15; 20, 23, 25; 30, 32, 33) und wenigstens eine Licht­ austrittsöffnung (16; 26; 39) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vorrichtung wenig­ stens eine Spiegelfläche (13; 23; 33) aufweist, die aus mehreren elektronisch ansteuerbaren Mikrospiegeln (130, 131, 132, 133, 134; 230, 231, 232, 233; 330, 331) besteht, wobei jeder Mikro­ spiegel (130, 131, 132, 133, 134; 230, 231, 232, 233; 330, 331) zwischen mindestens zwei Spiegeleinstellungen umschaltbar ist.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mindestens eine Lichtquelle (11; 21; 31) eine Xenon-Hochdruckgasentladungslampe ist.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (1; 3) mindestens einen Lichtabsorber (14; 34) enthält.

4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lichtabsorber (14; 34) als photovoltaische Vorrichtung ausgebildet ist.

5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtquelle (11; 21; 31) in einem Reflektor (10; 20; 30) angeordnet ist.

6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (1; 2) zumindest ei­ nen Kraftfahrzeugscheinwerfer umfaßt.

7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (3) zumindest ein Schlußlicht und ein Bremslicht umfaßt.

8. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 66, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (2) zusätzlich min­ destens ein Schlußlicht (221) umfaßt.

9. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung ein Cen­ tral-Lighting-System ist.

10. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (1; 2; 3) mit einem im Fahrzeug angeordneten Computer oder programmierten Mi­ kroprozessor verbunden ist.

11. Betriebsverfahren für eine Beleuchtungseinrichtung (1; 2; 3) mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß während des Betriebes der Beleuchtungseinrichtung (1; 2; 3) das von der mindestens einen Lichtquelle (11; 21; 31) erzeugte Licht mittels der Lichtführungsmittel (10, 12, 13, 15; 20, 23, 25; 30, 32, 33) auf die wenigstens eine Spiegelfläche (13; 23; 33) der optischen Vorrichtung geleitet wird, wobei zur Umschaltung zwischen den unterschiedlichen Beleuchtungs­ funktionen der Beleuchtungseinrichtung (1; 2; 3) die Lichtver­ teilung (17; 27) des aus der mindestens einen Lichtaustrittsöff­ nung (16; 26; 39) austretenden Lichtes geändert wird, indem zumindest bei einem Teil der die wenigstens eine Spiegelfläche (13; 23; 33) bildenden, elektronisch ansteuerbaren Mikrospiegel (130, 131, 132, 133, 134; 230, 231, 232, 233; 330, 331) die Spiegeleinstellung umgeschaltet wird.

12. Betriebsverfahren für eine Beleuchtungseinrichtung (1; 2; 3) mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß während des Betriebes der Beleuchtungseinrichtung (1; 2; 3) das von der mindestens einen Lichtquelle (11; 21; 31) erzeugte Licht mittels der Lichtführungsmittel (10, 12, 13, 15; 20, 23, 25; 30, 32, 33) auf die wenigstens eine Spiegelfläche (13; 23; 33) der optischen Vorrichtung geleitet wird, wobei zum Einschalten oder Ausschalten einer Beleuchtungsfunktion zu­ mindest bei einem Teil der elektronisch ansteuerbaren Mikro­ spiegel (130, 131, 132, 133, 134; 230, 231, 232, 233; 330, 331) die Spiegeleinstellung umgeschaltet wird.

13. Betriebsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mikrospiegel (130, 131,132,133, 134; 330, 331) zwi­ schen genau zwei Spiegeleinstellungen umgeschaltet wird, wo­ bei das auf die Mikrospiegel (130, 131,132,133, 134; 330, 331) auftreffende Licht bei der ersten Spiegeleinstellung zur Licht­ austrittsöffnung (16; 39) geleitet wird und bei der zweiten Spie­ geleinstellung zu einem Lichtabsorber (14; 34) geleitet wird.

14. Betriebsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Mikrospiegel (230, 231) zwischen genau zwei Spiegeleinstellungen umgeschaltet wird, wobei das auf die Mikrospiegel (230, 231, 232, 233) auftreffende Licht bei der er­ sten Spiegeleinstellung für eine erste Beleuchtungsfunktion ge­ nutzt wird und bei der zweiten Spiegeleinstellung für eine zweite Beleuchtungsfunktion verwendet wird.

15. Betriebsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Helligkeit des aus der mindestens einen Lichtaustrittsöffnung (39) austretenden Lichtes durch schnelles Umschalten von zumindest einem Teil der Mikrospiegel (330, 331) zwischen den mindestens zwei Spiegeleinstellungen verän­ dert wird.

16. Betriebsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltfrequenz mindestens 70 Hz beträgt.

17. Betriebsverfahren nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtverteilung (17; 27) des aus der mindestens einen Lichtaustrittsöffnung (16; 26; 39) der Be­ leuchtungseinrichtung (1; 2; 3) austretenden Lichtes mit Hilfe des im Fahrzeug angeordneten Computers oder programmier­ ten Mikroprozessors gesteuert wird.

18. Betriebsverfahren nach den Ansprüchen 6 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtverteilung (17; 27) des aus der mindestens einen Lichtaustrittsöffnung (16; 26) der Beleuch­ tungseinrichtung (1; 2) austretenden Lichtes in Abhängigkeit des von einem Annäherungssensor für entgegenkommende Fahrzeuge an den Computer oder programmierten Mikroprozes­ sor gelieferten Signals gesteuert wird.

19. Betriebsverfahren nach den Ansprüchen 6 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtverteilung (17; 27) des aus der mindestens einen Lichtaustrittsöffnung (16; 26) der Beleuch­ tungseinrichtung (1; 2) austretenden Lichtes in Abhängigkeit von der momentanen Lenkeinstellung der Fahrzeuglenkung gesteuert wird.

20. Betriebsverfahren nach den Ansprüchen 6 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtverteilung (17; 27) des aus der mindestens einen Lichtaustrittsöffnung (16; 26) der Beleuch­ tungseinrichtung (1; 2) austretenden Lichtes in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel des Fahrzeuges gegenüber der Hori­ zontalen gesteuert wird.

21. Betriebsverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtverteilung (17; 27) des aus der mindestens einen Lichtaustrittsöffnung (16; 26) der Beleuchtungseinrichtung (1; 2) austretenden Lichtes mit Hilfe des Bordcomputers, der an ein Navigationssystems (GPS) gekoppelt ist und mit Daten über den Streckenverlauf versorgt wird, automatisch an den momen­ tanen Streckenverlauf angepaßt wird.