EP1500867A2 - Leuchtdioden-Modul für einen Fahrzeugscheinwerfer und Fahrzeugscheinwerfer - Google Patents

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EP1500867A2
EP1500867A2 EP04013156A EP04013156A EP1500867A2 EP 1500867 A2 EP1500867 A2 EP 1500867A2 EP 04013156 A EP04013156 A EP 04013156A EP 04013156 A EP04013156 A EP 04013156A EP 1500867 A2 EP1500867 A2 EP 1500867A2
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EP
European Patent Office
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light
emitting diode
reflector
diode module
surface region
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EP04013156A
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EP1500867B8 (de
EP1500867A3 (de
Inventor
Wilhelm Brandenburg
Oliver Hering
Thomas Dr. Reiners
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication of EP1500867B1 publication Critical patent/EP1500867B1/de
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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/65—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources
    • F21S41/663—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources by switching light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/147—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
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    • F21S41/151—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S362/00—Illumination
    • Y10S362/80—Light emitting diode

Definitions

  • the invention relates to a light-emitting diode module for a vehicle headlight according to of the preamble of claim 1 and a vehicle headlamp according to of the preamble of claim 9.
  • the published patent application WO 01/01037 A1 discloses a vehicle headlight with a plurality of light emitting diodes serving as a light source. That of the light-emitting diodes emitted light beam has at least two segments with light from different spectral ranges. A first segment of the light beam has a high proportion of white or yellow-orange light and a second segment points a high proportion of blue-green light.
  • the published patent application EP 1 298 382 A1 describes a light-emitting diode module for a vehicle lamp with a reflector and a support for light-emitting diodes, wherein the carrier has a flat surface on which the light-emitting diodes are arranged are.
  • the light-emitting diode module according to the invention for a vehicle headlight has a reflector and a support for light emitting diodes, wherein the carrier at least has a surface area on which several light-emitting diodes according to the invention are arranged along at least one curved line.
  • Light-emitting diode module is an optimal adaptation of the shape of the spatially extended light source, which consists of a plurality of light-emitting diodes on allows the reflector. It has been shown that by means of the invention Light-emitting diode module different light distributions for a vehicle headlight can be realized.
  • the light distributions be produced for fog light, low beam, high beam, parking light or daytime running lights.
  • the at least one curved line along which the light-emitting diodes are arranged are advantageously corresponds to a portion of a conic section, preferably one Ellipse to allow optimal adaptation to a freeform surface reflector.
  • the at least one surface region of the carrier on which the light-emitting diodes are mounted advantageously has a transverse to the optical axis of the reflector oriented longitudinal extent, so that the at least one curved line, along the LEDs are arranged, substantially transversely to the optical axis of the reflector extends.
  • the aforementioned at least one surface area is Preferably inclined relative to the optical axis of the reflector, so that it one Reflected light reflecting surface of the reflector, so as large as possible Proportion of the light emitted by the LEDs emitted light hits the reflector.
  • the at least a surface area may be flat or curved. In the latter Case is the curvature of the at least one line along which the light emitting diodes are arranged, preferably by the curvature of the at least one surface area certainly.
  • the at least one surface area preferably has a transverse to the optical Axis of the reflector oriented longitudinal extension, is in the direction of his Longitudinal extension formed arched and inclined relative to the optical axis, so that it faces a light-reflecting surface of the reflector.
  • the arched Formation of the aforementioned surface area is to be understood that this curved surface area can also be faceted, that is, can consist of a variety of planar facets to ensure that the assembly of the light emitting diodes each have a flat partial surface is available.
  • each Light-emitting diode can be fixed, for example, on a facet, wherein the size of the Facet on the dimensions of the fixed LED is tuned.
  • the vault the aforementioned at least one surface area advantageously corresponds to one Conic section and is preferably elliptical.
  • the on this surface area mounted light-emitting diodes are advantageously arranged along a line, which corresponds to a conic section and preferably the section of an ellipse.
  • the cone-shaped and preferably elliptical contour achieved thereby the light source can be advantageously combined with a freeform surface reflector, to generate the typical for vehicle headlights light distributions.
  • the wearer of the Light-emitting diode module has two surface areas, on each of which several light-emitting diodes are arranged, wherein a first surface area concave and the second Surface area is convexly curved, and wherein the concavely curved first surface area a first light-reflecting surface of the reflector faces and the convexly curved second surface area of a second light-reflecting Face of the reflector faces.
  • the differently arched on the two Surfaces arranged diodes can be optimally with one of two halves combine existing freeform surface reflector.
  • this diode array provides a sharp cut-off for the typical light distribution of the vehicle headlight, in particular generated for those of the low beam become.
  • the second equipped with LEDs surface of the carrier and by the second light-reflecting surface of the reflector, the luminous flux and increases the light intensity of the light-emitting diode module.
  • the vehicle headlight according to the invention comprises at least one light-emitting diode module, having a reflector and a support for light-emitting diodes, wherein the Carrier has at least one surface area on which a plurality of light-emitting diodes According to the invention are arranged along at least one curved line.
  • the at least one arranged in the vehicle headlight according to the invention Light-emitting diode module has the already explained above advantageous features.
  • the vehicle headlamp As the light sources exclusively Contains light emitting diodes, the same light distributions as with the conventional vehicle headlamps using incandescent or discharge lamps are equipped to be generated.
  • an inventive Vehicle headlamp containing only a light-emitting diode module, such as the Parking light can be generated.
  • the light distribution of the fog light, daytime running light or high beam, for example, with a vehicle headlight according to the invention are generated, the two juxtaposed invention Includes light-emitting diode modules. If a higher luminous flux or a higher Light intensity is required, but can also more than two inventive Light-emitting diode modules are mounted in the vehicle headlight.
  • the vehicle headlights preferably at least three light-emitting diode modules according to the invention.
  • the maximum light intensity of a narrow Strip along the cut-off line of light distribution forms.
  • the second light-emitting diode module is preferably a second, aligned to a point Light distribution generated whose maximum light intensity in the central Point is located at the light-dark boundary of the light distribution.
  • the illumination of the roadside facing away from oncoming traffic is preferably by means of a third light-emitting diode module in the vehicle headlight ensures that the Generation of an asymmetric light distribution, the so-called 15 degree asymmetric Fingers of the low beam distribution is used.
  • the light distributions of three modules of the vehicle headlamp are superimposed and make up together the low beam distribution. If a higher luminous flux or a higher light intensity can be desired in the vehicle headlight and more than three invention Light-emitting diode modules are arranged.
  • the light-emitting diode module 1 has a carrier 2 for a total of twenty light emitting diodes, preferably light emitting diodes 31, 32, which generate white light during operation, and a free-form surface reflector 4, which has two light-reflecting surfaces 41, 42.
  • a carrier 2 is made made of a material of high thermal conductivity, for example of a metal or plastic to dissipate the heat generated by the LEDs 31, 32.
  • the carrier 2 has a first, concavely curved surface 21, the first light-reflecting surface 41 of the reflector 4 faces and on the ten LEDs 31 arranged in a row next to each other.
  • the concave curvature the surface 21 of the carrier 2 extends transversely to the optical axis A-A of the reflector 4.
  • the carrier 2 has a second, convexly curved surface 22 on, which faces the second light-reflecting surface 42 of the reflector 4 and arranged on the also ten LEDs 32 in a row next to each other are.
  • the curved surfaces 21, 22 are opposite to the optical axis A-A of the reflector 4 in the direction of the light-reflecting surfaces 41 and 42 inclined so in that the light emitted by the light-emitting diodes 31 and 32, respectively, is transmitted to the first 41 or second light-reflecting surface 42 of the reflector 4 impinges.
  • the vault of both Surfaces 21, 22 is elliptical. As a result, the LEDs 31 and 32 respectively arranged along an ellipse section.
  • the surfaces 21, 22 may be faceted be formed so that each light emitting diode 31, 32 on a flat surface portion is arranged. In Figures 1 and 3, the shape of the carrier 2 and the surfaces 21, 22 illustrates.
  • the head of the carrier 2, on which the light-emitting diodes 31, 32 are arranged, has approximately the shape of a sickle or banana.
  • the carrier 2 has a base 23 for mounting the light-emitting diode module 1 in one Headlight 5 on.
  • the base 23 also includes the electrical contact the light-emitting diodes 31, 32 and may additionally, for example, as with cooling fins provided metal disc formed heat sink to those of the Light emitting diodes 31, 32 generated heat on the material of the carrier 2 and the base 23 dissipate.
  • the light-emitting diode module 1 has a width of 40 mm and a Height of 80 mm.
  • the equipped with the LEDs 31, 32 head of the carrier 2 is arranged at a distance of 10 mm in front of the apex of the reflector 4.
  • Each of the twenty light-emitting diodes 31, 32 has a luminous flux of 10 lm, so that the entire Luminous flux of the light-emitting diode module is 200 lm.
  • the light intensity of the light-emitting diode module 1 is still be significantly improved.
  • FIG. 4 schematically shows a vehicle headlight 5 according to an exemplary embodiment of the invention, arranged with three side by side Light emitting diode modules 1, 11, 111 is equipped. All light-emitting diode modules 1, 11, 111 have the above-described and shown schematically in Figures 1 to 3 Construction. They differ essentially only by the shape of the light-reflecting Surfaces of their reflectors. In the module 111 is additionally the Distance of the head of the carrier equipped with the light emitting diodes to the vertex of the reflector 25 mm instead of the 10 mm described above. In Figure 4 this is Factual situation shown schematically.
  • the vehicle headlight 5 has a translucent Front cover 51, which may be formed as an optical lens. He serves to generate the low beam of a motor vehicle.
  • the vehicle headlight 5 generates a luminous flux of 600 lm.
  • the luminous flux to values of 1200 lm or more can be improved.
  • FIG. 5 to 8 are generated by the light-emitting diode modules 1, 11, 111 Light distributions shown schematically. These figures show the projection of the light emitted from the light-emitting diode modules 1, 11 and 111, respectively, to a vertical light arranged screen.
  • the first light-emitting diode module 1 generates a wide along the light-dark border of the low beam fanned out, largely with respect the vertical plane 0 mirror-symmetric light distribution.
  • the brightness maximum is in a narrow strip along the horizontal Patoscuro border localized.
  • the second light-emitting diode module 11 generates one a point bundled, also largely mirror-symmetrical with respect to the vertical plane 0 Light distribution.
  • the third light-emitting diode module 111 is used for generation an asymmetric light distribution, in particular for the generation of the asymmetric Fingers of the low beam distribution. He is used to illuminate the the opposite traffic required edge of the road needed.
  • the brightness maximum the asymmetric light distribution extends along a narrow strip, which forms an angle of about 15 degrees with the horizontal. In Figures 8 and 9, the entire, generated by the vehicle headlight 5 light distribution is shown.
  • the invention is not limited to the embodiment explained in more detail above.
  • suitable combination of several of the light-emitting diode modules according to the invention and appropriate adjustment of the reflector shape can also arbitrary other light distributions, for example for the fog light, high beam, parking light or daytime running lights are generated.
  • Light-emitting diode module in the vehicle headlight the aforementioned Generate light distributions when a sufficiently high number of Light-emitting diodes is mounted on the support of the light-emitting diode module and / or Light-emitting diodes with a sufficiently high luminous flux on the support of the light-emitting diode module are arranged and the reflector shape according to the desired Light distribution is adjusted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leuchtdioden-Modul (1) für einen Fahrzeugscheinwerfer, dessen Träger (2) gewölbte Oberflächen (21, 22) aufweist, auf denen die Leuchtdioden (31, 32) angeordnet sind, sowie einen Fahrzeugscheinwerfer (5), der mit einem oder mehreren dieser Leuchtdioden-Module (1) ausgestattet ist, um das Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, Standlicht oder Tagfahrlicht des Fahrzeugs ausschließlich mit Leuchtdioden als Lichtquellen zu generieren. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Leuchtdioden-Modul für einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 9.
I. Stand der Technik
Die Offenlegungsschrift WO 01/01037 A1 offenbart einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Vielzahl von als Lichtquelle dienenden Leuchtdioden. Das von den Leuchtdioden emittierte Lichtbündel besitzt mindestens zwei Segmente mit Licht aus unterschiedlichen spektralen Bereichen. Ein erstes Segment des Lichtbündels weist einen hohen Anteil an weißem oder gelb-orangem Licht und ein zweites Segment weist einen hohen Anteil an blau-grünem Licht auf.
Die Offenlegungsschrift EP 1 298 382 A1 beschreibt ein Leuchtdioden-Modul für eine Fahrzeugleuchte mit einem Reflektor und einem Träger für Leuchtdioden, wobei der Träger eine ebene Oberfläche besitzt, auf dem die Leuchtdioden angeordnet sind.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Leuchtdioden-Modul für einen Fahrzeugscheinwerfer bereitzustellen, das zur Erzeugung diverser, für einen Fahrzeugscheinwerfer typischer Lichtverteilungen geeignet ist. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugscheinwerfer bereitzustellen, der die Erzeugung der typischen Lichtverteilungen eines Fahrzeugscheinwerfers allein mittels Leuchtdioden als Lichtquellen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 9 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Leuchtdioden-Modul für einen Fahrzeugscheinwerfer weist einen Reflektor und einen Träger für Leuchtdioden auf, wobei der Träger mindestens einen Oberflächenbereich besitzt, auf dem erfindungsgemäß mehrere Leuchtdioden entlang mindestens einer gekrümmten Linie angeordnet sind. Durch das erfindungsgemäße Leuchtdioden-Modul wird eine optimale Anpassung der Form der räumlich ausgedehnten Lichtquelle, die hier aus einer Vielzahl von Leuchtdioden besteht, an den Reflektor ermöglicht. Es hat sich gezeigt, dass mittels des erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls unterschiedliche Lichtverteilungen für einen Fahrzeugscheinwerfer realisiert werden können. Beispielsweise können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Module in einem Fahrzeugscheinwerfer die Lichtverteilungen für Nebellicht, Abblendlicht, Fernlicht, Standlicht oder Tagfahrlicht erzeugt werden. Zur Erzeugung der vergleichsweise komplexen, asymmetrischen Lichtverteilung des Abblendlichts werden zum Beispiel nur drei der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Module in einem Fahrzeugscheinwerfer benötigt.
Die mindestens eine gekrümmte Linie, entlang der die Leuchtdioden angeordnet sind, entspricht vorteilhaft einem Abschnitt eines Kegelschnitts, vorzugsweise einer Ellipse, um eine optimale Anpassung an einen Freiformflächen-Reflektor zu ermöglichen. Der mindestens eine Oberflächenbereich des Trägers, auf dem die Leuchtdioden montiert sind, besitzt vorteilhaft eine quer zur optischen Achse des Reflektors orientierte Längserstreckung, so dass die mindestens eine gekrümmte Linie, entlang der die Leuchtdioden angeordnet sind, sich im wesentlichen quer zur optischen Achse des Reflektors erstreckt. Der vorgenannte mindestens eine Oberflächenbereich ist vorzugsweise gegenüber der optischen Achse des Reflektors geneigt, so dass er einer lichtreflektierenden Fläche des Reflektors zugewandt ist, damit ein möglichst großer Anteil des von den Leuchtdioden emittierten Lichts auf den Reflektor trifft. Der mindestens eine Oberflächenbereich kann plan oder gewölbt ausgebildet sein. Im letzteren Fall ist die Krümmung der mindestens einen Linie, entlang der die Leuchtdioden angeordnet sind, vorzugsweise durch die Wölbung des mindestens einen Oberflächenbereiches bestimmt.
Der mindestens eine Oberflächenbereich besitzt vorzugsweise eine quer zur optischen Achse des Reflektors orientierte Längserstreckung, ist in Richtung seiner Längserstreckung gewölbt ausgebildet und gegenüber der optischen Achse geneigt, so dass er einer lichtreflektierenden Fläche des Reflektors zugewandt ist. Die gewölbte Ausbildung des vorgenannten Oberflächenbereichs ist so zu verstehen, dass dieser gewölbte Oberflächenbereich auch facettiert ausgebildet sein kann, das heißt, aus einer Vielzahl von ebenen Facetten bestehen kann, um zu gewährleisten, dass für die Montage der Leuchtdioden jeweils eine ebene Teilfläche verfügbar ist. Jede Leuchtdiode kann beispielsweise auf einer Facette fixiert sein, wobei die Größe der Facette auf die Maße der darauf fixierten Leuchtdiode abgestimmt ist. Die Wölbung des vorgenannten mindestens einen Oberflächenbereiches entspricht vorteilhaft einem Kegelschnitt und ist vorzugsweise elliptisch ausgebildet. Die auf diesem Oberflächenbereich montierten Leuchtdioden sind vorteilhaft entlang einer Linie angeordnet, die einem Kegelschnitt und vorzugsweise dem Abschnitt einer Ellipse entspricht. Die dadurch erzielte kegelschnittförmige und vorzugsweise elliptische Kontur der Lichtquelle lässt sich vorteilhaft mit einem Freiformflächen-Reflektor kombinieren, um die für Fahrzeugscheinwerfer typischen Lichtverteilungen zu generieren.
Gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung besitzt der Träger des Leuchtdioden-Moduls zwei Oberflächenbereiche, auf denen jeweils mehrere Leuchtdioden angeordnet sind, wobei ein erster Oberflächenbereich konkav und der zweite Oberflächenbereich konvex gewölbt ist, und wobei der konkav gewölbte erste Oberflächenbereich einer ersten lichtreflektierenden Fläche des Reflektors zugewandt ist und der konvex gewölbte zweite Oberflächenbereich einer zweiten lichtreflektierenden Fläche des Reflektors zugewandt ist. Die auf den beiden unterschiedlich gewölbten Oberflächen angeordneten Dioden lassen sich optimal mit einem aus zwei Hälften bestehenden Freiformflächen-Reflektor kombinieren. Insbesondere kann durch diese Diodenanordnung eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze für die typischen Lichtverteilung des Fahrzeugscheinwerfers, insbesondere für die des Abblendlichts erzeugt werden. Außerdem werden durch die zweite, mit Leuchtdioden bestückte Oberfläche des Trägers und durch die zweite lichtreflektierende Fläche des Reflektors der Lichtstrom und die Lichtstärke des Leuchtdioden-Moduls erhöht.
Der erfindungsgemäße Fahrzeugscheinwerfer umfasst mindestens ein Leuchtdioden-Modul, das einen Reflektor und einen Träger für Leuchtdioden besitzt, wobei der Träger mindestens einen Oberflächenbereich aufweist, auf dem mehrere Leuchtdioden erfindungsgemäß entlang mindestens einer gekrümmten Linie angeordnet sind. Das mindestens eine, in dem erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer angeordnete Leuchtdioden-Modul besitzt die bereits oben erläuterten vorteilhaften Merkmale.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers, der als Lichtquellen ausschließlich Leuchtdioden enthält, können die gleichen Lichtverteilungen wie mit den konventionellen Fahrzeugscheinwerfern, die mit Glühlampen oder Entladungslampen bestückt sind, erzeugt werden. Insbesondere kann mit einem erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer, der nur ein Leuchtdioden-Modul enthält, beispielsweise das Standlicht generiert werden. Die Lichtverteilungen des Nebellichts, Tagfahrlichts oder Fernlichts können beispielsweise mit einem erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer erzeugt werden, der zwei nebeneinander angeordnete erfindungsgemäße Leuchtdioden-Module enthält. Falls ein höherer Lichtstrom oder eine höhere Lichtstärke erforderlich ist, können aber auch mehr als zwei erfindungsgemäße Leuchtdioden-Module in dem Fahrzeugscheinwerfer montiert werden. Zur Erzeugung der asymmetrischen Lichtverteilung des Abblendlichts enthält der Fahrzeugscheinwerfer vorzugsweise mindestens drei erfindungsgemäße Leuchtdioden-Module. Mit Hilfe des ersten Leuchtdioden-Moduls wird vorzugsweise eine erste, weit aufgefächerte Lichtverteilung erzeugt, deren Lichtstärkemaximum einen schmalen Streifen entlang der Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung bildet. Mittels des zweiten Leuchtdioden-Moduls wird vorzugsweise eine zweite, auf einen Punkt ausgerichtete Lichtverteilung erzeugt, deren Lichtstärkemaximum in dem zentralen Punkt an der Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung lokalisiert ist. Die Ausleuchtung des vom Gegenverkehr abgewandten Fahrbahnrandes wird vorzugsweise mittels eines dritten Leuchtdioden-Moduls im Fahrzeugscheinwerfer gewährleistet, das zur Erzeugung einer asymmetrischen Lichtverteilung, des sogenannten 15 Gradasymmetrischen Fingers der Abblendlichtverteilung dient. Die Lichtverteilungen der drei Module des Fahrzeugscheinwerfers werden überlagert und ergeben zusammen die Abblendlichtverteilung. Falls ein höherer Lichtstrom oder eine höhere Lichtstärke gewünscht werden, können im Fahrzeugscheinwerfer auch mehr als drei erfindungsgemäße Leuchtdioden-Module angeordnet werden.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
Eine Vorderansicht eines Leuchtdioden-Modul gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in schematischer Darstellung
Figur 2
Eine Draufsicht auf das in Figur 1 abgebildete Leuchtdioden-Modul in teilweise geschnittener Darstellung
Figur 3
Eine Seitenansicht des in Figur 1 abgebildeten Leuchtdioden-Moduls
Figur 4
Eine Draufsicht auf einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in schematischer Darstellung
Figur 5
Die Lichtverteilung des ersten Leuchtdioden-Moduls des Fahrzeugscheinwerfers aus Figur 4
Figur 6
Die Lichtverteilung des zweiten Leuchtdioden-Moduls des Fahrzeugscheinwerfers aus Figur 4
Figur 7
Die Lichtverteilung des dritten Leuchtdioden-Moduls des Fahrzeugscheinwerfers aus Figur 4
Figur 8
Die gesamte Abblendlichtverteilung des in Figur 4 abgebildeten Fahrzeugscheinwerfers
Figur 9
Die gesamte Abblendlichtverteilung des in Figur 4 abgebildeten Fahrzeugscheinwerfers aus der Vogelperspektive
In den Figuren 1 bis 3 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls abgebildet. Das Leuchtdioden-Modul 1 besitzt einen Träger 2 für insgesamt zwanzig lichtemittierende Dioden, vorzugsweise Leuchtdioden 31, 32, die während des Betriebes weißes Licht erzeugen, und einen Freiformflächen-Reflektor 4, der zwei lichtreflektierende Flächen 41, 42 aufweist. Anstelle von Leuchtdioden können aber auch Laserdioden verwendet werden. Der Träger 2 besteht aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus einem Metall oder Kunststoff, um die von den Leuchtdioden 31, 32 generierte Wärme abzuführen. Der Träger 2 weist eine erste, konkav gewölbte Oberfläche 21 auf, die der ersten lichtreflektierenden Fläche 41 des Reflektors 4 zugewandt ist und auf der zehn Leuchtdioden 31 in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Die konkave Wölbung der Oberfläche 21 des Trägers 2 erstreckt quer zur optischen Achse A-A des Reflektors 4. Zusätzlich weist der Träger 2 eine zweite, konvex gewölbte Oberfläche 22 auf, die der zweiten lichtreflektierenden Fläche 42 des Reflektors 4 zugewandt ist und auf der ebenfalls zehn Leuchtdioden 32 in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Die gewölbten Oberflächen 21, 22 sind gegenüber der optischen Achse A-A des Reflektors 4 in Richtung der lichtreflektierenden Flächen 41 bzw. 42 geneigt, so dass das von den Leuchtdioden 31 bzw. 32 emittierte Licht auf die erste 41 bzw. zweite lichtreflektierende Fläche 42 des Reflektors 4 auftrifft. Die Wölbung beider Oberflächen 21, 22 ist elliptisch. Dadurch sind die Leuchtdioden 31 bzw. 32 jeweils entlang eines Ellipsenabschnitts angeordnet. Die Oberflächen 21, 22 können facettiert ausgebildet sein, damit jede Leuchtdiode 31, 32 auf einem ebenen Flächenabschnitt angeordnet ist. In den Figuren 1 und 3 ist die Form des Trägers 2 und der Oberflächen 21, 22 veranschaulicht. Der Kopf des Trägers 2, auf dem die Leuchtdioden 31, 32 angeordnet sind, besitzt annähernd die Form einer Sichel oder Banane. Der Träger 2 weist einen Sockel 23 zur Montage des Leuchtdioden-Moduls 1 in einem Scheinwerfer 5 auf. Der Sockel 23 umfasst auch die elektrische Kontaktierung der Leuchtdioden 31, 32 und kann zusätzlich beispielsweise eine als mit Kühlrippen versehene Metallscheibe ausgebildete Wärmesenke aufweisen, um die von den Leuchtdioden 31, 32 generierte Wärme über das Material des Trägers 2 und den Sockel 23 abzuführen. Das Leuchtdioden-Modul 1 hat eine Breite von 40 mm und eine Höhe von 80 mm. Der mit den Leuchtdioden 31, 32 bestückte Kopf des Trägers 2 ist im Abstand von 10 mm vor dem Scheitel des Reflektors 4 angeordnet. Jede der zwanzig Leuchtdioden 31, 32 besitzt einen Lichtstrom von 10 lm, so dass der gesamte Lichtstrom des Leuchtdioden-Moduls 200 lm beträgt. Bei Verwendung leistungsfähigerer Leuchtdioden oder durch Montage einer zweiten Reihe von Leuchtdioden auf den Oberflächen 21, 22 kann die Lichtstärke des Leuchtdioden-Moduls 1 noch erheblich verbessert werden.
In der Figur 4 ist schematisch ein Fahrzeugscheinwerfer 5 gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung abgebildet, der mit drei nebeneinander angeordneten Leuchtdioden-Modulen 1, 11, 111 ausgestattet ist. Alle Leuchtdioden-Module 1, 11, 111 besitzen den oben beschriebenen und in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten Aufbau. Sie unterscheiden sich im wesentlichen nur durch die Form der licht-reflektierenden Flächen ihrer Reflektoren. Bei dem Modul 111 beträgt zusätzlich der Abstand des mit den Leuchtdioden bestückten Kopfes des Trägers zu dem Scheitel des Reflektors 25 mm anstatt der oben beschriebenen 10 mm. In Figur 4 ist dieser Sachverhalt schematisch dargestellt. Der Fahrzeugscheinwerfer 5 weist eine lichtdurchlässige Frontabdeckung 51 auf, die als optische Linse ausgebildet sein kann. Er dient zur Erzeugung des Abblendlichts eines Kraftfahrzeugs. Der Fahrzeugscheinwerfer 5 erzeugt einen Lichtstrom von 600 lm. Durch Verdoppelung der Anzahl der Leuchtdioden oder der Anzahl der Leuchtdioden-Module oder aber durch Verwendung leistungsfähigerer Leuchtdioden kann der Lichtstrom auf Werte von 1200 lm oder mehr verbessert werden.
In den Figuren 5 bis 8 sind die von den Leuchtdioden-Modulen 1, 11, 111 generierten Lichtverteilungen schematisch dargestellt. Diese Figuren zeigen die Projektion des von den Leuchtdioden-Modulen 1, 11 bzw. 111 emittierten Lichts auf einen vertikal angeordneten Schirm. Das erste Leuchtdioden-Modul 1 erzeugt eine breit entlang der Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichts aufgefächerte, weitgehend bezüglich der vertikalen Ebene 0 spiegelsymmetrische Lichtverteilung. Das Helligkeitsmaximum ist in einem schmalen Streifen entlang der horizontal verlaufenden Hell-Dunkel-Grenze lokalisiert. Das zweite Leuchtdioden-Modul 11 generiert eine auf einen Punkt gebündelte, ebenfalls weitgehend bezüglich der vertikalen Ebene 0 spiegelsymmetrische Lichtverteilung. Ihr Helligkeitsmaximum ist an der Hell-Dunkel-Grenze, im Zentrum lokalisiert. Das dritte Leuchtdioden-Modul 111 dient zur Erzeugung einer asymmetrischen Lichtverteilung, insbesondere zur Erzeugung des asymmetrischen Fingers der Abblendlichtverteilung. Er wird zur Ausleuchtung des von dem Gegenverkehr abgewandten Fahrbahnrandes benötigt. Das Helligkeitsmaximum der asymmetrischen Lichtverteilung erstreckt sich entlang eines schmalen Streifens, der einen Winkel von ca. 15 Grad mit der Horizontalen bildet. In den Figuren 8 und 9 ist die gesamte, von dem Fahrzeugscheinwerfer 5 generierte Lichtverteilung abgebildet.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel. Durch geeignete Kombination mehrerer der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Module und entsprechende Anpassung der Reflektorform können auch beliebige andere Lichtverteilungen, beispielsweise für das Nebellicht, Fernlicht, Standlicht oder Tagfahrlicht erzeugt werden. Es ist auch möglich, mittels nur eines der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls in dem Fahrzeugscheinwerfer die vorgenannten Lichtverteilungen zu generieren, wenn eine ausreichend hohe Anzahl von Leuchtdioden auf dem Träger des Leuchtdioden-Moduls montiert ist und/oder Leuchtdioden mit einem ausreichend hohen Lichtstrom auf dem Träger des Leucht-Dioden-Moduls angeordnet sind und die Reflektorform entsprechend der gewünschten Lichtverteilung angepasst ist.

Claims (18)

  1. Leuchtdioden-Modul für einen Fahrzeugscheinwerfer, wobei das Leuchtdioden-Modul (1) einen Reflektor (4) und einen Träger (2) für Leuchtdioden besitzt und der Träger (2) mindestens einen Oberflächenbereich (21) aufweist, auf dem mehrere Leuchtdioden (31) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (31) entlang mindestens einer gekrümmten Linie auf dem mindestens einen Oberflächenbereich (21) angeordnet sind.
  2. Leuchtdioden-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine gekrümmte Linie, entlang der die Leuchtdioden (31) angeordnet sind, einem Abschnitt eines Kegelschnitts entspricht.
  3. Leuchtdioden-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Oberflächenbereich plan ausgebildet ist und sich quer zur optischen Achse (A-A) des Reflektors (4) erstreckt.
  4. Leuchtdioden-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Oberflächenbereich (21) eine quer zur optischen Achse (A-A) des Reflektors (4) orientierte Längserstreckung besitzt und in Richtung seiner Längserstreckung gewölbt ausgebildet ist.
  5. Leuchtdioden-Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der mindestens einen Linie, entlang der die Leuchtdioden (31) angeordnet sind, durch die Wölbung des mindestens einen Oberflächenbereiches (21) bestimmt ist.
  6. Leuchtdioden-Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung des mindestens einen Oberflächenbereiches (21) der Wölbung eines Kegelschnitts entspricht.
  7. Leuchtdioden-Modul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Oberflächenbereich (21) gegenüber der optischen Achse (A-A) geneigt ist, so dass er einer lichtreflektierenden Fläche (41) des Reflektors (4) zugewandt ist.
  8. Leuchtdioden-Modul nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) zwei Oberflächenbereiche (21, 22) aufweist, auf denen jeweils mehrere Leuchtdioden (31, 32) angeordnet sind, wobei ein erster Oberflächenbereich (21) konkav und der zweite Oberflächenbereich (22) konvex gewölbt ist, und wobei der konkav gewölbte erste Oberflächenbereich (21) einer ersten lichtreflektierenden Fläche (41) des Reflektors (4) zugewandt ist und der konvex gewölbte zweite Oberflächenbereich (22) einer zweiten lichtreflektierenden Fläche (42) des Reflektors (4) zugewandt ist.
  9. Fahrzeugscheinwerfer (5) mit mindestens einem Leuchtdioden-Modul (1), wobei das mindestens eine Leuchtdioden-Modul (1) einen Reflektor (4) und einen Träger (2) für Leuchtdioden besitzt und der Träger (2) mindestens einen Oberflächenbereich (21) aufweist, auf dem mehrere Leuchtdioden (31) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (31) entlang mindestens einer gekrümmten Linie auf dem mindestens einen Oberflächenbereich (21) angeordnet sind.
  10. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine gekrümmte Linie, entlang der die Leuchtdioden (31) angeordnet sind, einem Abschnitt eines Kegelschnitts entspricht.
  11. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Oberflächenbereich plan ausgebildet ist und sich quer zur optischen Achse (A-A) des Reflektors (4) erstreckt.
  12. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Oberflächenbereich (21) eine quer zur optischen Achse (A-A) des Reflektors (4) orientierte Längserstreckung besitzt und in Richtung seiner Längserstreckung gewölbt ausgebildet ist.
  13. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der mindestens einen Linie, entlang der die Leuchtdioden (31) angeordnet sind, durch die Wölbung des mindestens einen Oberflächenbereiches (21) bestimmt ist.
  14. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung des mindestens einen Oberflächenbereiches (21) der Wölbung eines Kegelschnitts entspricht.
  15. Fahrzeugscheinwerfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Oberflächenbereich (21) gegenüber der optischen Achse (A-A) geneigt ist, so dass er einer lichtreflektierenden Fläche (41) des Reflektors (4) zugewandt ist.
  16. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) zwei Oberflächenbereiche (21, 22) aufweist, auf denen jeweils mehrere Leuchtdioden (31, 32) angeordnet sind, wobei ein erster Oberflächenbereich (21) konkav und der zweite Oberflächenbereich (22) konvex gewölbt ist, und wobei der konkav gewölbte erste Oberflächenbereich (21) einer ersten lichtreflektierenden Fläche (41) des Reflektors (4) zugewandt ist und der konvex gewölbte zweite Oberflächenbereich (22) einer zweiten lichtreflektierenden Fläche (42) des Reflektors (4) zugewandt ist.
  17. Fahrzeugscheinwerfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugscheinwerfer (5) mindestens drei Leuchtdioden-Module (1, 11, 111) besitzt, die zur Erzeugung der Lichtverteilung des Abblendlichts zusammenwirken.
  18. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leuchtdioden-Modul (1) zur Erzeugung einer ersten, breit aufgefächerten Lichtverteilung, das zweite Leuchtdioden-Modul (11) zur Erzeugung einer zweiten, auf einen Punkt gebündelten Lichtverteilung und das dritte Leuchtdioden-Modul (111) zur Erzeugung einer dritten, asymmetrischen Lichtverteilung dient.
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