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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für einen
Kraftfahrzeugscheinwerfer. Das Lichtmodul dient zur Erzeugung einer
Lichtverteilung und umfasst:
- – mehrere
separat ansteuerbare Leuchtdioden zum Aussenden von elektromagnetsicher
Strahlung, und
- – mindestens eine Abbildungsoptik, vorzugsweise in
Form einer Projektionslinse, zur Abbildung der von den Leuchtdioden
ausgesandten Strahlung auf einer Fahrbahn vor dem Fahrzeug.
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Die
Erfindung betrifft außerdem eine Scheinwerferanordnung
für ein Kraftfahrzeug, die einen ersten Scheinwerfer für
einen Rechtsanbau an dem Kraftfahrzeug und einen zweiten Scheinwerfer
für einen Linksanbau an dem Kraftfahrzeug aufweist, wobei
jeder der Scheinwerfer mindestens ein Lichtmodul zur Erzeugung einer
Lichtverteilung aufweist.
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Scheinwerfer
mit Lichtmodulen und Scheinwerferanordnungen für Kraftfahrzeuge
der eingangs genannten Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen
aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise
die Offenlegungsschrift
DE 10 2004 055 882 A1 einen Kraftfahrzeugscheinwerfer
mit einem ersten Lichtmodul zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung
sowie einem zweiten Lichtmodul umfassend mehrere nebeneinander angeordnete Leuchtdioden
zur Erzeugung einer Kurvenlichtverteilung. Die Leuchtdioden werden
in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel angesteuert, so dass
mit zunehmendem Lenkwinkel die Leuchtdioden nach und nach aktiviert
werden, bis schließlich in engen Kurven alle Leuchtdioden
Licht aussenden, um die Kurve auszuleuchten. Der aus dieser Druckschrift
bekannte Scheinwerfer erzeugt also ein dynamisches Kurvenlicht mittels
mehrerer unterschiedlich ausgerichteter statischer Leuchtdioden,
also ohne bewegte Teile.
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Des
Weiteren beschreibt eine zum Zeitpunkt der Anmeldung der vorliegenden
Patentanmeldung noch nicht offengelegte Patentanmeldung
DE 10 2009 035 743 ein
Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Erzeugung
einer adaptiven Lichtverteilung. Das Lichtmodul erzeugt eine Lichtverteilung
mit einer zumindest teilweisen horizontalen Helldunkelgrenze. Zur
Realisierung einer dynamischen Kurvenlichtfunktion kann das Lichtmodul
in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel in horizontaler Richtung
verschwenkt werden. Eine Blendenanordnung des Lichtmoduls, die zur
Erzeugung der Helldunkelgrenze der abgeblendeten Lichtverteilung
dient, weist eine Einkerbung auf, die auf einem in einem Abstand
vor dem Scheinwerfer angeordneten Messschirm einen schmalen ausgeleuchteten
Markierungsbereich oberhalb der Helldunkelgrenze erzeugt. Der Markierungsbereich
dient zur Realisierung eines Markierungslichts, eines sogenannten Marker
Light. Das aus dieser Druckschrift bekannte Lichtmodul erzeugt sowohl
eine Abblendlichtverteilung mit dynamischer Kurvenlichtfunktion
als auch ein Markierungslicht.
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Bei
dem aus der
DE
10 2004 055 882 A1 bekannten Scheinwerfer erzeugt das Lichtmodul
mit den Leuchtdioden lediglich ein dynamisches Kurvenlicht. Das
in der
DE 10 2009 035 743 beschriebene Lichtmodul
erzeugt ein Markierungslicht lediglich in Verbindung mit anderen
Leuchtfunktionen und ist deshalb relativ großbauend. Zudem
muss das Lichtmodul zur Variation der Position des Markierungslichts
mechanisch verstellt werden. Auf Grund des relativ hohen Gewichts
des Lichtmoduls kann die Bewegung des Lichtmoduls nur relativ langsam
oder mit einem relativ hohen Energieaufwand erfolgen. Außerdem
führt die mechanische Verstellung des Lichtmoduls zu einer
mechanischen Beanspruchung und einem Verschleiß der bewegbaren
Teile des Moduls. Schließlich hat das bekannte Lichtmodul
zur Erzeugung des Markierungslichts nur eine beschränkte
Variabilität, da es nicht in verschiedenen Scheinwerfern eingesetzt
werden kann. Für verschiedene Scheinwerfer muss das gesamte
Lichtmodul neu ausgelegt werden.
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Ausgehend
von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
somit die Aufgabe zu Grunde, ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer
dahingehend auszugestalten und weiter zu bilden, dass es ein Markierungslicht
erzeugt und einfach und kostengünstig hergestellt werden
kann. Außerdem sollte das Lichtmodul schnell beziehungsweise
mit möglichst geringem Energieaufwand verstellt werden
können und die mechanische Beanspruchung des Lichtmoduls durch
Verstellen des ausgeleuchteten Markierungsbereichs möglichst
gering sein.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende
Erfindung ausgehend von dem Lichtmodul der eingangs genannten Art
vor, dass das Lichtmodul vorzugsweise ausschließlich zur
Erzeugung eines Markierungslichts ausgebildet ist, das zur gezielten und
räumlich beschränkten zusätzlichen Ausleuchtung
eines vor dem Fahrzeug detektierten Objekts dient und auf einem
in einem Abstand vor dem Scheinwerfer angeordneten Messschirm einen
ausgeleuchteten Markierungsbereich erzeugt, der in horizontaler
und vertikaler Richtung eine Erstreckung von jeweils lediglich einigen
Winkelgrad aufweist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird das Markierungslicht also von einem
separaten Lichtmodul erzeugt. Vorzugsweise erzeugt das Lichtmodul außer
dem Markierungslicht also keine anderen Lichtverteilungen. Mit dem
Markierungslicht sollen gezielt Objekte im Erfassungsbereich eines
Sensors des Kraftfahrzeugs, insbesondere am Fahrbahnrand oder auf
der Fahrbahn vor dem Fahrzeug, zusätzlich beleuchtet werden,
um diese hervorzuheben und den Fahrer des Kraftfahrzeugs auf eine
eventuelle Gefahrensituation aufmerksam zu machen. Das bedeutet, dass
zusätzlich zum Markierungslicht die Fahrbahn vor dem Fahrzeug
zumindest durch eine andere Lichtverteilung, vorzugsweise durch
eine abgeblendete Lichtverteilung, ausgeleuchtet wird. Diese zusätzliche
Lichtverteilung wird von einem anderen Lichtmodul des Scheinwerfers
erzeugt. Das Markierungslicht ist vorzugsweise größtenteils
oberhalb einer horizontalen Helldunkelgrenze der zusätzlichen abgeblendeten
Lichtverteilung angeordnet und kann dort in horizontaler Richtung
bewegt werden. Die Tatsache, dass gemäß der vorliegenden
Erfindung das Lichtmodul ausschließlich ein Markierungslicht
erzeugt, bietet die Möglichkeit, dass das Lichtmodul zur Erzeugung
des Markierungslichts optimiert wird. Insbesondere kann das erfindungsgemäße
Lichtmodul zur Erzeugung eines Markierungslichts besonders kleinbauend
und leicht ausgebildet werden, so dass bei einer mechanischen Verstellung
des Lichtmoduls zur Variation der Position des ausgeleuchteten Markierungsbereichs
relativ geringe Kräfte wirken. Eine mechanische Verstellung
kann also schnell beziehungsweise mit geringem Energieaufwand erfolgen. In
besonders bevorzugter Weise wird jedoch eine Verstellung der Position
des Markierungslichts nicht mechanisch, sondern rein elektrisch
ohne bewegliche Teile realisiert.
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In
dem Kraftfahrzeugscheinwerfer beziehungsweise in dessen Gehäuse
können neben dem erfindungsgemäßen Lichtmodul
zur Erzeugung des Markerlichts noch weitere Lichtmodule zur Erzeugung
anderer Lichtfunktionen, beispielsweise Abblendlicht, Fernlicht,
statisches oder dynamisches Kurvenlicht, Nebellicht, Positionslicht,
Tagfahrlicht oder Blinklicht, vorgesehen sein. Es ist aber auch denkbar,
dass das Lichtmodul zur Erzeugung des Markerlichts räumlich
getrennt von dem Kraftfahrzeugscheinwerfer, also außerhalb
des Scheinwerfergehäuses, an anderer Stelle im Frontbereich
des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Auf Grund der geringen Größe
des erfindungsgemäßen Lichtmoduls kann es an nahezu
beliebiger Stelle im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet
werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Position des ausgeleuchteten
Markierungsbereichs in horizontaler Richtung nicht mechanisch, sondern
elektrisch, also ohne mechanisch bewegte Teile verstellen zu müssen,
variiert wird. In diesem Fall können mit dem Lichtmodul
zur Erzeugung des Markierungslichts gezielt, ohne dass dabei mechanische
Blenden oder andere Bauteile des Lichtmoduls bewegt werden müssen,
Objekte vor dem Kraftfahrzeug, beispielsweise am Fahrbahnrand, angeleuchtet
werden.
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Zur
Realisierung des erfindungsgemäßen Lichtmoduls
kommt vorzugsweise ein LED-Array mit mehreren Leuchtdioden (sogenannte
LEDs) zum Einsatz. Eine oder mehrere LEDs können auf einem gemeinsamen
Träger angeordnet sein. Die LEDs können beispielsweise
in horizontaler Richtung linear nebeneinander angeordnet sein. Die
LEDs sind dabei einzeln ansteuerbar. So kann durch Aktivieren verschiedener
LEDs die horizontale Position des Markierungslichts auf der Fahrbahn
vor dem Fahrzeug oder auf einem vor dem Scheinwerfer angeordneten
Messschirm variiert werden.
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Die
LEDs können für die Menschen sichtbares Licht
aussenden, das den Fahrer des Kraftfahrzeugs auf eine mögliche
Gefahrensituation vor dem Kraftfahrzeug durch Anleuchten eines detektierten Objekts
mit sichtbarem Licht aufmerksam macht. Die Aufmerksamkeit des Fahrers
kann noch dadurch verstärkt werden, dass das auf das detektierte
Objekt gerichtete Markierungslicht blinkt (zum Beispiel wechselndes
Ein- und Ausschalten beziehungsweise Erhöhen und Verringern
der Leuchtstärke beziehungsweise der Helligkeit (sog. Dimmen))
oder das Licht in einer bestimmten, vorzugsweise von der Lichtfarbe
der übrigen, von anderen Lichtmodulen erzeugten Lichtverteilung
zumindest zeitweise abweichenden Farbe leuchtet. Als Farben sind
alle im ECE-Farbraum zulässigen Farben denkbar, bspw. von
bläulich weiß bis gelblich weiß.
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Alternativ
ist es denkbar, dass das Markierungslicht in einem für
das menschliche Auge unsichtbaren Wellenlängenbereich operiert
und somit eine Ausleuchtung vor dem Fahrzeug zum Beispiel in einem
infraroten Spektralbereich in dem ausgeleuchteten Markierungsbereich gezielt
verstärkt wird. Dies kann beispielsweise für eine
automatische, rechnergestützte Auswertung sinnvoll sein,
um in Grenzsituationen höhere Strahlungsintensitäten
bereitzustellen, die auf möglicherweise gefährdende
oder gefährdete Objekte räumlich beschränkt
sind. Es ist also nicht erforderlich, dafür permanent und
in dem gesamten Bereich vor dem Fahrzeug diese hohe Intensität
zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist eine kurzzeitige,
räumlich stark begrenzte Anhebung der Strahlungsintensität
für die angestrahlten Verkehrsteilnehmer (Objekte) nicht
gesundheitsschädigend.
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Es
ist denkbar, dass jeder der Leuchtdioden eine separate Optik zur
Bündelung der von der Leuchtdiode ausgesandten Strahlung
zugeordnet ist, wobei die Abbildungsoptik die von den Bündelungsoptiken
gebündelte Strahlung auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug
als Markierungslicht abbildet. Die Bündelungsoptiken sind
an der Formung der Strahlungsbeziehungsweise Lichtverteilung des
erfindungsgemäßen Lichtmoduls beteiligt. Vorzugsweise sind
die Bündelungsoptiken in unmittelbarer Nähe zu den
Leuchtdioden angeordnet. In diesem Fall werden die Bündelungsoptiken
auch als Vorsatzoptiken bezeichnet, wobei vorzugsweise jeder der
Leuchtdioden eine eigene Vorsatzoptik zugeordnet ist. Die Bündelungsoptiken
können als ein Reflektor oder eine sogenannte Transmissionsoptik
(Vorsatzoptik mit totalreflektierenden Eigenschaften mit Lichteinkoppelflächen
für das von der LED ausgesandte Licht und Lichtauskoppelflächen
für das gebündelte Licht) ausgebildet sein, wobei
die Bündelungsoptik einteilig oder mehrteilig ausgeführt
werden kann oder sogar eine Kombination aus Transmissions- und Reflexionseigenschaften
aufweisen kann. Es ist sogar eine Formung beziehungsweise Vorformung
der von den einzelnen Leuchtdioden ausgesandten und – falls vorhanden – von
den Bündelungsoptiken gebündelten Lichtbündel
durch ein Lichtleitelement denkbar.
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Vorteilhafterweise
sind die Leuchtdioden in einer im wesentlichen horizontalen Mittelebene
des Lichtmoduls nebeneinander angeordnet. Die Mittelebene umfasst
vorzugsweise die optische Achse des Lichtmoduls. Die Abbildungsoptik,
die vorzugsweise als eine Projektionslinse ausgebildet ist, bildet
diese LED-Reihe oder das durch die Bündelungsoptiken erzeugte
Bild in einer Weise ab, dass jeweils eine oder mehrere der LEDs
im Rahmen der Erzeugung des Markierungslichts einen horizontalen
Winkelbereich von weniger als 5°, insbesondere etwa 1°,
und einen vertikalen Winkelbereich von weniger als 20°, insbesondere
etwa 4°, abdeckt. Die Leuchtdioden sind entweder genau
auf oder etwas versetzt zur, insbesondere oberhalb der horizontalen
Mittelebene des Lichtmoduls nebeneinander angeordnet.
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Des
Weiteren sind die einzelnen LEDs vorzugsweise in einer vertikalen
Ebene, die senkrecht zur horizontalen Mittelebene und zur optischen
Achse des Lichtmoduls verläuft, in horizontaler Richtung nebeneinander
angeordnet. Eine relativ zur vertikalen Ebene gekrümmte
beziehungsweise nicht ebene Anordnung der einzelnen LEDs ist ebenfalls
denkbar, um die Abbildungseigenschaften des optischen Systems, insbesondere
der Abbildungsoptik aber auch der Bündelungsoptiken, optimal
auszunutzen.
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Vorzugsweise
sind jeweils mehrere Leuchtdioden einer gemeinsamen Abbildungsoptik
zugeordnet. Besonders bevorzugt ist es, wenn sich alle Leuchtdioden
des erfindungsgemäßen Lichtmoduls eine einzige
gemeinsame Abbildungsoptik teilen. Die Leuchtdioden beziehungsweise
die LEDs können einzeln angesteuert werden, das heißt
die Leuchtdioden können einzeln ein- beziehungsweise ausgeschaltet,
sowie deren Helligkeit hoch- beziehungsweise runtergedimmt werden.
Durch das Ansteuern unterschiedlicher Leuchtdioden des Lichtmoduls kann
der ausgeleuchtete Markierungsbereich vor dem Fahrzeug beziehungsweise
auf einem vor dem Scheinwerfer angeordneten Messschirm ohne mechanisch
bewegte Teile variiert werden. Wenn die Leuchtdioden in einer im
wesentlichen horizontalen Reihe nebeneinander angeordnet sind, kann
durch eine Ansteuerung der Leuchtdioden die Position des ausgeleuchteten
Markierungsbereichs in horizontaler Richtung variiert werden.
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Zur
Realisierung einer besonders kompakten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Lichtmoduls, weist das Lichtmodul
eine Spiegelfläche auf, die sich auf der im wesentlichen
horizontalen Mittelebene erstreckt. Die Spiegelfläche teilt
also das erfindungsgemäße Lichtmodul entlang der
horizontalen Mittelebene oder einer dazu im wesentlichen parallel verlaufenden
Ebene in zwei Teile, wobei der eine Teil oberhalb der Spiegelebene
und der andere Teil unterhalb der Spiegelebene angeordnet ist. Es
ist denkbar, das Lichtmodul lediglich durch einen der beiden Teile des
Lichtmoduls, beispielsweise den oberhalb der Spiegelebene angeordneten
Teil, zu realisieren. In diesem Fall kann die Höhe der
Abbildungsoptik in etwa halbiert werden. Die Leuchtdioden sind etwas oberhalb
der Spiegelebene angeordnet. Eine durch die kompakte Bauweise des
Lichtmoduls eventuell verursachte geringere vertikale Erstreckung
des ausgeleuchteten Markierungsbereichs könnte durch eine entsprechende
Ausgestaltung der Abbildungsoptik und/oder der Bündelungsoptiken
oder durch andere geeignete Maßnahmen zumindest teilweise
kompensiert werden.
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Des
Weiteren ist es denkbar, dass ein Mittelpunkt der horizontal nebeneinander
angeordneten Leuchtdioden in einem Abstand zu einer im wesentlichen
vertikalen Mittelebene des Lichtmoduls angeordnet ist. Die vertikale
Mittelebene erstreckt sich entlang der optischen Achse des Lichtmoduls
oder parallel dazu. Das heißt, dass die in Reihe nebeneinander
angeordneten Leuchtdioden zu einer Seite der vertikalen Mittelebene
hin versetzt, also asymmetrisch, angeordnet sind. Dadurch könnte
der Tatsache Rechnung getragen werden, dass die meisten gefährdenden
bzw. gefährdeten Objekte auf der eigenen Verkehrsseite
detektiert werden. Die LEDs könnten so versetzt werden,
dass das Markierungslicht insbesondere auf der eigenen Verkehrsseite
horizontal verstellt werden kann und auf eine vollständige Abdeckung
der Gegenverkehrsseite mit dem Markierungslicht bewusst verzichtet
wird.
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Durch
diese asymmetrische Anordnung der Leuchtdioden in dem Lichtmodul
ist es außerdem möglich, eine Scheinwerferanordnung
für Kraftfahrzeuge zu realisieren, die einen ersten Scheinwerfer für
einen Rechtsanbau an dem Kraftfahrzeug und einen zweiten Scheinwerfer
für einen Linksanbau aufweist, wobei jeder der Scheinwerfer
ein Lichtmodul zur Erzeugung einer adaptiven Lichtverteilung aufweist.
In einer solchen erfindungsgemäßen Scheinwerferanordnung
wäre es denkbar, dass der Mittelpunkt der horizontal nebeneinander
angeordneten Leuchtdioden des Lichtmoduls des einen Scheinwerfers
auf einer anderen Seite der im wesentlichen vertikalen Mittelebene
des Lichtmoduls angeordnet ist als der Mittelpunkt der horizontal
nebeneinander angeordneten Leuchtdioden des Lichtmoduls des anderen
Scheinwerfers. Bei einer solchen Ausgestaltung der Scheinwerferanordnung
könnte bei reduzierter Anzahl der nebeneinander angeordneten
LEDs bzw. LED-Chips der ausgeleuchtete Markierungsbereich über
einen besonders großen Bereich in horizontaler Richtung
verschwenkt werden.
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Außerdem
könnte durch Aktivierung aller Leuchtdioden der Lichtmodule
der beiden Scheinwerfer der Scheinwerferanordnung ein Zusatzfernlicht
mit einer relativ großen resultierenden horizontalen Breite
realisiert werden. Wenn man gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung davon ausgeht, dass die von
einer der Leuchtdioden ausgesandte Strahlung nach der Abbildung
durch die Abbildungsoptik einen Markierungsbereich mit einem horizontalen
Winkelbereich von etwa 1° und einem vertikalen Winkelbereich
von etwa 4° abdeckt, und man ferner beispielhaft davon
ausgeht, dass jedes Lichtmodul zehn horizontal nebeneinander angeordnete Leuchtdioden
umfasst, könnte mit der erfindungsgemäßen
Scheinwerferanordnung mit den asymmetrisch angeordneten Leuchtdioden
ein Zusatzfernlicht mit einer maximalen Breite von etwa 20° in
horizontaler Richtung erzeugt werden. Bei entsprechend geänderter
Auslegung wäre sogar die Erzeugung von Tagfahrlicht möglich,
das vorzugsweise die ECE-R. 87 erfüllt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
anhand der Figuren näher erläutert. Dabei haben
die einzelnen in den Figuren gezeigten und nachfolgend beschriebenen
Merkmale die angegebenen Eigenschaften und Vorteile auch ohne die übrigen
Bauteile und Merkmale des beschriebenen Ausführungsbeispiels.
Funktionsäquivalente Bauteile werden mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet. Es zeigen:
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1 ein
Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Scheinwerferanordnung
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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2 einen
Kraftfahrzeugscheinwerfer der Scheinwerferanordnung aus 1;
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3 eine
schematische Darstellung eines mit einem erfindungsgemäßen
Lichtmodul realisierbaren Markierungslichts gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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4 einen
prinzipiellen Aufbau eines auf Direktabbildung basierenden erfindungsgemäßen Lichtmoduls
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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5 eine
aus einer der Leuchtdioden des erfindungsgemäßen
Lichtmoduls aus 4 resultierende Lichtverteilung
des Markierungslichts;
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6 eine
schematische Darstellung der Ausleuchtung beim Betrieb aller Leuchtdioden
eines möglichen Lichtmoduls eines Scheinwerfers zum Rechtsanbau;
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7 die
Ausleuchtung aus 6, ergänzt durch eine
Ausleuchtung beim Betrieb aller Leuchtdioden eines möglichen
Lichtmoduls eines Scheinwerfers zum Linksanbau;
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8 eine
schematische Darstellung der Ausleuchtung beim Betrieb sämtlicher
Leuchtdioden der Lichtmodule von Scheinwerfern beider Anbauseiten
bei teilweiser Überlappung der Verteilungen in der Fahrbahnmitte;
und
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9 einen
prinzipiellen Aufbau einer besonders kompakten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Lichtmoduls.
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In 1 ist
ein Kraftfahrzeug in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.
Das beispielhaft dargestellte Fahrzeug 1 ist für
Rechtsverkehr ausgelegt. Selbstverständlich ist die vorliegende
Erfindung nicht auf Rechtsverkehr beschränkt, sondern kann
auch in entsprechender Weise für Linksverkehr eingesetzt
werden. Im Frontbereich des Fahrzeugs sind zwei Scheinwerfer 2, 3 angeordnet. Der
Scheinwerfer 2 ist für den Linksanbau und der Scheinwerfer 3 für
den Rechtsanbau am Fahrzeug 1 ausgelegt. Die beiden Scheinwerfer 2, 3 bilden
eine sogenannte Scheinwerferanordnung. Jeder der Scheinwerfer 2, 3 umfasst
mindestens ein Lichtmodul, das ausschließlich zur Erzeugung
eines Markierungslichts ausgebildet ist. Mit Hilfe des Markierungslichts,
das später noch im Detail erläutert wird, können
räumlich beschränkte Bereiche vor dem Kraftfahrzeug 1 gezielt
ausgeleuchtet werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Markierungslicht
diejenigen Bereiche vor dem Fahrzeug 1 ausleuchtet, wo potentiell
gefährdete beziehungsweise gefährdende Objekte
detektiert wurden.
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Hinter
einer Windschutzscheibe 4 des Fahrzeugs 1 ist
ein in Fahrtrichtung. gerichteter Sensor 5 in Form einer
Kamera angeordnet. Der Sensor 5 erfasst einen Bereich vor
dem Fahrzeug 1 und generiert ein entsprechendes Abbild.
Der Sensor 5 kann mit sichtbarem Licht oder mit unsichtbarer
Strahlung, bspw. Infrarot-Strahlung arbeiten. Das Abbild wird von
einem im Fahrzeug 1 angeordneten Rechner 6 verarbeitet,
um vor dem Fahrzeug 1 oder am Fahrbahnrand befindliche
Objekte, zum Beispiel Gegenstände, Personen oder Tiere,
zu detektieren. In Abhängigkeit von der Position eines
detektierten Objekts wird dann mindestens ein Lichtmodul mindestens
eines Scheinwerfers 2, 3 derart angesteuert, dass
das Markierungslicht das detektierte Objekt gezielt anstrahlt. Das
Anstrahlen des Objekts kann dabei kurzzeitig einmalig, intermittierend,
für eine längere Zeitdauer, maximal bis das Fahrzeug
an dem Objekt vorbeigefahren ist, oder auf sonstige Weise erfolgen.
Es ist auch denkbar, dass das Objekt mit variierender Helligkeit
angestrahlt wird. So wäre es beispielsweise denkbar, das
detektierte Objekt zunächst mit geringer Helligkeit anzustrahlen,
um – beispielsweise falls es sich bei dem Objekt um eine
Person oder ein Tier handelt – ein Blenden oder Erschrecken
zu vermeiden und dann die Helligkeit allmählich zu steigern.
Ebenfalls denkbar wäre es, das Objekt mit einem Markierungslicht
anzustrahlen, das eine andere Lichtfarbe aufweist als die übrige
Lichtverteilung vor dem Fahrzeug 1 (zum Beispiel Abblendlicht). Nach
Möglichkeit sollte die Lichtfarbe des Markierungslichts
den gesetzlichen Regelungen genügen.
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Schließlich
wäre es auch denkbar, dass das Markierungslicht das detektierte
Objekt mit für das menschliche Auge unsichtbarer Strahlung,
bspw. Infrarot-Strahlung, anstrahlt. Dadurch könnte das
Objekt räumlich und zeitlich beschränkt mit einer
erhöhten Strahlungsintensität bestrahlt werden,
um die Abbildung des Objekts, bspw. im Rahmen eines Night-Vision-Systems
(Nachtsichtgerät für Kraftfahrzeuge), zu verbessern
und – falls eine automatische Erkennung des Objekts vorgesehen
ist – eine zuverlässiges Erkennen des Objekts
zu gewährleisten.
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Die
von dem mindestens einen erfindungsgemäßen Lichtmodul des
mindestens einen Scheinwerfers 2, 3 erzeugte mögliche
Lichtverteilung in Form des Markierungslichts ist in 3 beispielhaft dargestellt. 3 zeigt
die Lichtverteilung auf einer vor dem Fahrzeug 1 in einem
Abstand zu einem der Scheinwerfer 2, 3 angeordneten
Messschirm. Auf dem Messschirm sind eine Vertikale VV und eine Horizontale
HH eingezeichnet. Die von dem erfindungsgemäßen
Lichtmodul erzeugte Lichtverteilung ist mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
Eine Fahrbahn, auf der das Fahrzeug 1 fährt, umfasst
einen Fahrbahnrand 11 auf der eigenen Verkehrsseite sowie
einen Fahrbahnrand 12 auf der Gegenverkehrsseite (hier
für Rechtsverkehr, bei Linksverkehr entsprechend umgekehrt).
Zwischen der Fahrbahn auf der eigenen Verkehrsseite sowie der Fahrbahn
auf der Gegenverkehrsseite ist eine Markierungslinie 13 eingezeichnet.
Das Markierungslicht 10 kann bspw. durch elektrisches Umschalten
von LEDs 18 eines LED-Arrays 17 in Richtung von
Pfeilen 14 horizontal bewegt werden, um verschiedene Bereiche
vor dem Fahrzeug 1 gezielt anstrahlen zu können.
Wichtig für die Position des Markierungslichts 10 ist
dabei einerseits, dass ein detektiertes Objekt angestrahlt wird und
so die Aufmerksamkeit des Fahrers des Fahrzeugs 1 auf das
Objekt gelenkt wird. Andererseits muss aber darauf geachtet werden,
dass das Markierungslicht 10 nicht in solche Bereiche strahlt,
in denen sich andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere vorausfahrende
und entgegenkommende Verkehrsteilnehmer, befinden. Das in 3 gezeigte
Ausführungsbeispiel betrifft – wie gesagt – ein
Fahrzeug 1 für Rechtsverkehr. Bei einem Fahrzeug
für Linksverkehr wäre das Markierungslicht 10 dementsprechend um
die Vertikale VV gespiegelt angeordnet.
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5 zeigt
ebenfalls die resultierende Lichtverteilung 10 des mit
dem erfindungsgemäßen Lichtmodul erzeugten Markierungslichts.
Die in der Lichtverteilung 10 eingezeichneten Linien 15 sind
sogenannte Isoluxlinien, die Bereiche gleicher Beleuchtungsstärke
bezeichnen. Bereiche 16 der Lichtverteilung 10 mit
der größten Beleuchtungsstärke liegen
im Zentrum der Lichtverteilung 10. Nach außen
hin nimmt die Beleuchtungsstarke dann, wie die Isoluxlinien 15 verdeutlichen,
ab.
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Der
Bereich 10 des Markierungslichts ist seitlich zumindest
bereichsweise durch annähernd vertikal verlaufende Helldunkelgrenzen
begrenzt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen
die seitlichen Helldunkelgrenzen im wesentlichen senkrecht zur Horizontalen
HH und sind nach oben beziehungsweise nach unten hin abgerundet,
so dass der Bereich 10 nach oben und unten hin in etwa
die Form eines abgeflachten Halbkreises aufweist. Selbstverständlich
kann die Form des Bereichs 10 in der Praxis von der dargestellten
Form abweichen. Wichtig ist jedoch, dass der Bereich 10 sowohl
in horizontaler als auch in vertikaler Richtung eine Erstreckung
von lediglich einigen Grad aufweist. Die Breite b der Lichtverteilung 10 wird
dabei von einem Punkt, wo der Gradient der Helligkeitsverteilung
einen bestimmten Wert überschreitet, vorzugsweise ein Maximum
aufweist, auf der linken Seite des Bereichs 10 zu einem entsprechenden
Punkt auf der rechten Seite des Bereichs 10 gemessen. Die
genannten Punkte befinden sich üblicherweise am linken
Dunkel-Hell-Übergang beziehungsweise am rechten Hell-Dunkel-Übergang des
Bereichs 10. Das Markierungslicht 10 hat eine horizontale
Erstreckung von weniger als 2° sowie eine vertikale Erstreckung
von weniger als 5°. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
hat der Bereich 10 eine Breite b von etwa 1° bis
2° und eine Höhe h von etwa 3° bis 4°.
Ein Großteil des Markierungslichts 10 liegt oberhalb
der Horizontalen HH und damit auch oberhalb einer horizontalen Helldunkelgrenze
einer abgeblendeten Lichtverteilung (zum Beispiel Abblendlicht oder
Nebellicht). Eine solche Helldunkelgrenze ist in 5 durch
eine gestrichelte Linie links der Vertikalen VV angedeutet und mit
dem Bezugszeichen 20 bezeichnet.
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In 2 ist
ein Beispiel für einen auf der Gegenverkehrsseite angeordneten
Scheinwerfer 2 der Scheinwerferanordnung des Fahrzeugs 1 dargestellt. Der
andere Scheinwerfer 3 ist in entsprechender Weise ausgestaltet.
Der Scheinwerfer 2 ist für Linksanbau ausgelegt
und umfasst ein in Lichtaustrittsrichtung 20 mit einer
Lichtaustrittsöffnung versehenes Gehäuse 21.
Die Öffnung des Gehäuses 21 ist durch eine
transparente Abdeckscheibe 22 verschlossen. Die Abdeckscheibe 22 kann
bereichsweise mit oder ohne optisch wirksame Elemente (zum Beispiel
Prismen) ausgebildet sein. Sie besteht aus farblosem Kunststoff
oder Glas. Im Inneren des Gehäuses 21 ist mindestens
ein Lichtmodul 23, 24 angeordnet. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel sind zwei Lichtmodule 23, 24 vorgesehen.
Dabei kann das eine Lichtmodul 24 zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung
und/oder einer beliebig anderen Lichtverteilung (z. B. Fernlicht,
Stadtlicht, Autobahnlicht oder einer anderen Art von adaptiver Lichtverteilung)
ausgebildet sein. Bei dem anderen Lichtmodul 23 kann es sich
um ein erfindungsgemäßes Lichtmodul handeln, das
ausschließlich zur Erzeugung des Markierungslichts 10 dient.
Die entsprechende von dem Lichtmodul 23 erzeugte Lichtverteilung
ist in den 3 und 5 dargestellt
und wurde bereits oben näher erläutert.
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Mit
dem Markierungslicht 10 können gezielt, ohne dass
dabei mechanische Blenden oder ähnliches zum Einsatz kommen, Objekte
auf oder neben der Fahrbahn vor dem Fahrzeug 1 angestrahlt
werden. Zur Detektion der Objekte dienen beispielsweise die Kamera 5,
der Fahrzeugrechner 6 und andere, hier nicht explizit erwähnte
Vorrichtungen. Das erfindungsgemäße Lichtmodul 23 ist
im Detail in 4 dargestellt. Es umfasst ein
im weitesten Sinne linear angeordnetes LED-Array 17 mit
mehreren nebeneinander angeordneten Leuchtdioden (LEDs) 18.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das LED-Array 17 zehn
LEDs 18. Eine LED 18 umfasst eine oder mehrere
Halbleiterlichtquelle. Die LEDs 18 können von
einem Steuergerät (nicht dargestellt) des Scheinwerfers 2 einzeln
angesteuert werden.
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Die
LEDs 18 senden im einfachsten Fall für den Fahrer
des Fahrzeugs 1 sichtbares Licht aus, durch das der Fahrer
auf eine besondere Gefahrensituation aufmerksam gemacht werden kann.
Ferner kann der Warneffekt auch durch ein Blinken der Lichtinformation
oder durch ein Einfärben der Lichtverteilung 10 verstärkt
werden. Darüber hinaus ist es denkbar, dass das Markierungslicht 10 auch
in einem für den Fahrer unsichtbaren Bereich arbeitet und
dadurch die Ausleuchtung zum Beispiel in einem infraroten Spektralbereich
in bestimmten Bereichen der Lichtverteilung gezielt verstärkt.
Dies kann sinnvoll sein, um für eine automatische, rechnergestützte Auswertung
des mittels einer Infrarotkamera (beispielsweise Kamera 5)
aufgenommenen Fahrbahnbereichs vor dem Fahrzeug 1 bestimmte
Gefahrenbereiche vor dem Fahrzeug mit einer höheren Strahlungsintensität
auszuleuchten. Eine ernst zu nehmende Gefahr für die angestrahlten
Objekte besteht dadurch nicht, da es sich um eine räumlich
sowie zeitlich beschränkte Ausleuchtung des Gefahrenbereichs
handelt. Die höhere Strahlungsintensität muss nicht
permanent und auch nicht in der gesamten Lichtverteilung zur Verfügung
gestellt werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Lichtmodul 23 kann
der zur Markierung der verschiedenen Bereiche vor dem Fahrzeug 1,
insbesondere der verschiedenen Orte am Fahrbahnrand 11,
dienende Strahlkegel 10 auf rein elektronischer Weise,
das heißt ohne bewegte mechanische Teile, bewegt werden,
indem jeweils unterschiedliche LED-Chips 18 des LED-Arrays 17 angesteuert
werden, das heißt ein- beziehungsweise ausgeschaltet oder
gedimmt werden. Hierdurch ist es möglich, bei sich bewegendem
Fahrzeug 1 und/oder sich bewegendem detektierten Objekt das
Objekt ohne das Bewegen von mechanischen Bauelementen des Lichtmoduls 23 mit
dem Strahlkegel 10 automatisch zu verfolgen. Durch eine
Variation der Anzahl der eingeschalteten LEDs 18 kann die Breite
des Lichtkegels 10 verändert werden.
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Zudem
ist eine Kopplung des Markierungslichts 10 mit einem Kraftfahrzeug-Nachtsichtgerät möglich,
das die Fahrsituation vor dem Fahrzeug mittels IR- oder UV-Kameras
erfasst und eine rechnergestützte Auswertung der Fahrsituation
vornimmt und potentiell gefährdende oder gefährdete
Objekte vor dem Fahrzeug 1 erkennt, und die Aufmerksamkeit
des Fahrers des Fahrzeugs 1 durch den Lichtkegel 10 gezielt
auf das Objekt zu lenken.
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Das
Lichtmodul
23 für Markierungslicht
10 umfasst
eine Lichtquelle (LED-Array
17) mit mehreren LEDs
18,
die einzeln angesteuert, das heißt geschaltet oder gedimmt
werden können. Diese LEDs
18 sind vorzugsweise
horizontal in einer vertikalen, zu einer optischen Achse des Moduls
23 senkrechten Ebene
angeordnet. Eine gekrümmte und/oder nicht ebene Anordnung
der einzelnen LEDs
18 ist ebenfalls denkbar und kann vorteilhaft
sein, um Abbildungseigenschaften des optischen Systems, insbesondere
einer Abbildungsoptik
19 des Lichtmoduls
23, optimal
auszunutzen. In dem Ausführungsbeispiel aus
4 werden
die einzelnen LEDs
18 direkt und unmittelbar durch die
Abbildungsoptik
19 in Form einer Projektionslinse abgebildet.
Wahlweise kann zur Formung der Lichtverteilung weitere optische Elemente
in unmittelbarer Nähe zu der Lichtquelle
17 zum
Einsatz kommen (sogenannte Vorsatzoptiken; in
4 nicht
dargestellt). Eine Vorsatzoptik ist an sich bspw. aus der
EP 1 338 844 A1 oder
der
EP 1 461 656 A1 bekannt.
Die Vorsatzoptik kann ein Reflektor oder eine Transmissionsoptik
sein, wobei diese einteilig oder mehrteilig ausgeführt
werden können. Ebenfalls denkbar wäre eine Vorsatzoptik,
die eine Kombination aus Transmissions- und Reflexionsoptiken umfasst.
Vorzugsweise ist jedem der LEDs
18 eine separate Vorsatzoptik
zugeordnet. Schließlich ist es auch denkbar, die durch
die einzelnen LEDs
18 beziehungsweise die diesen zugeordneten
Vorsatzoptiken gebildeten Lichtbündel durch eines oder mehrere
Lichtleitelemente zu formen, insbesondere vorzuformen.
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Die
Projektionslinse 19 bildet die LED-Reihe 17 beziehungsweise
das durch die Vorsatzoptiken erzeugte Bild in einer Weise ab, dass
jeweils eine LED 18 einen horizontalen Winkelbereich von
etwa 1° und einen vertikalen Winkelbereich von etwa 4° abdeckt
(vgl. 5). Das erfindungsgemäße Lichtmodul 23 kann
besonders klein, kompakt und leicht ausgebildet werden, da es ausschließlich
zur Erzeugung des Markierungslichts dient. Die Abmessungen des Lichtmoduls 23 aus 4 betragen
beispielsweise 60 mm in der Höhe H, 30 mm in der Breite
B und etwa 60 mm in der Tiefe T.
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Wenn
die LEDs 18 des LED-Arrays 17 symmetrisch zu einer vertikalen
Mittelebene des Lichtmoduls 23 angeordnet sind, würde
auf jeder Anbauseite eine Lichtverteilung in einem Winkelbereich
von etwa +5° bis –5° entstehen. Um einen
größeren Winkelbereich ausleuchten zu können,
ist ein asymmetrischer Einbau der Leuchtdioden 18 in dem
Lichtmodul 23 denkbar, wobei Scheinwerfer 2, 3 für
Linksanbau bzw. Rechtsanbau unterschiedliche asymmetrische Lichtmodule 23 haben.
Auf diese Weise kann zum Beispiel im Fall von jeweils zehn LEDs 18 der Rechtsanbauscheinwerfer 3 einen
Winkelbereich von 0° bis 10° R und der Scheinwerfer 2 für
Linksanbau den linken Fahrbahnrand 12 in einem Winkelbereich
von 0° bis –10° L überstreichen.
Es wäre auch denkbar, dass lediglich in einem der Scheinwerfer 2, 3 ein
Lichtmodul 23 vorgesehen ist, das um eine im wesentlichen
vertikale Drehachse mechanisch verschwenkbar in dem Scheinwerfergehäuse
gelagert ist.
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Für
den Fall des Betriebs des gesamten LED-Arrays 17 der Scheinwerfer 2, 3 beider
Anbauseiten kann in diesem Fall das Markierungslicht 10 auch
als Zusatzfernlicht mit einer dann resultierenden horizontalen Breite
von etwa 20° genutzt werden. In diesem Fall ist das Lichtmodul 23 bzw.
die von diesem ausgesandte Lichtverteilung zum Abblendlicht ausgerichtet. 6 zeigt
eine schematische Darstellung der Ausleuchtung 26 beim
Betrieb des gesamten LED-Arrays 17 des Scheinwerfers 3 für Rechtsanbau.
In 7 ist eine schematische Darstellung der Ausleuchtung 27 beim
Betrieb sämtlicher LED-Arrays 17 der Scheinwerfer 2, 3 beider
Anbauseiten dargestellt.
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Des
Weiteren ist eine asymmetrische Anordnung der Leuchtdioden 18 in
den Lichtmodulen 23 mit einer teilweisen Überlappung
der Lichtkegel der Scheinwerfer 2, 3 der beiden
Anbauseiten möglich, um in dem Zusatzfernlichtmodus eine Ausleuchtung 28 in
Richtung der Überlappungsbereichs 29 zu verstärken.
Eine entsprechende Lichtverteilung ist schematisch in 8 gezeigt.
Dabei überlappen sich die von dem LED-Array 17 des
Scheinwerfers 3 zum Rechtsanbau ausgesandte Lichtverteilung 28' und die
Zusatzfernlichtverteilung 28'' des LED-Arrays 17 des
Scheinwerfers 2 für Linksanbau in einem Bereich 29 von
horizontal etwa –2° bis +2°. Die Überlappung 29 hat
in diesem Beispiel also eine Breite von etwa 4°.
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Ein
besonders kompaktes Lichtmodul 23' kann dadurch realisiert
werden, dass eine Spiegelfläche 25 vorgesehen
ist, die sich in etwa entlang einer horizontalen Mittelebene des
Lichtmoduls 23' erstreckt, welche die optische Achse des
Moduls 23' umfasst. Durch die zusätzliche Spiegelblende 25 kann
die Höhe H der Abbildungsoptik 19 in etwa halbiert
werden. Die Breite B und die Tiefe T des Lichtmoduls 23' bleiben
im wesentlichen unverändert gegenüber der Ausführungsform
aus 4.
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Des
Weiteren ist der Einsatz von unterschiedlichen LEDs 18 verschiedener
Licht- bzw. Strahlungsausbeute auf einem LED-Board, das heißt in
einem Lichtmodul 23, 23' denkbar. Hierdurch kann eine
zusätzliche kostensparende Variation der Lichtverteilung
erreicht werden. Eine Bestückung des LED-Boards mit verschiedenen
LEDs 18 unterschiedlicher Farben ist zur Steigerung des
Warneffekts und damit der Aufmerksamkeit des Fahrers im Rahmen des
im ECE-Farbraum zulässigen Bereiches denkbar. Somit könnten
verschiedene Farben im Bereich von bläulich weiß bis
gelblich weiß eingesetzt werden. Ebenso ist es denkbar,
dass IR-LEDs und LEDs, die sichtbares Licht aussenden, auf einem LED-Board
gemischt eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004055882
A1 [0003, 0005]
- - DE 102009035743 [0004, 0005]
- - EP 1338844 A1 [0042]
- - EP 1461656 A1 [0042]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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