EP1500868B1 - Leuchtdioden-Modul für Fahrzeugscheinwerfer und Fahrzeugscheinwerfer - Google Patents

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EP1500868B1
EP1500868B1 EP04013157.5A EP04013157A EP1500868B1 EP 1500868 B1 EP1500868 B1 EP 1500868B1 EP 04013157 A EP04013157 A EP 04013157A EP 1500868 B1 EP1500868 B1 EP 1500868B1
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EP
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diode module
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emitting diodes
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Oliver Hering
Thomas Dr. Reiners
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Osram GmbH
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Osram GmbH
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    • F21S41/147—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
    • F21S41/148—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device the main emission direction of the LED being perpendicular to the optical axis
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a light-emitting diode module for a vehicle headlight according to the preamble of patent claim 1 and a vehicle headlight according to the preamble of patent claim 9.
  • the publication WO 01/01037 A1 discloses a vehicle headlamp having a plurality of light emitting diodes serving as a light source.
  • the light beam emitted by the light-emitting diodes has at least two segments with light from different spectral regions.
  • a first segment of the light beam has a high proportion of white or yellow-orange light and a second segment has a high proportion of blue-green light.
  • the publication 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.
  • the generic EP 1 298 383 A2 discloses LED chips arranged directly on the surface of a replaceable lamp capsule. The LED chips are aligned so that a donut-shaped light distribution is generated.
  • the light-emitting diode module has a carrier for a plurality of light-emitting diodes, wherein the carrier is provided with at least one light-guiding means for directing the light emitted by the light-emitting diodes in predetermined spatial directions.
  • the light-emitting diode module according to the invention By means of the light-emitting diode module according to the invention, an optimum adaptation of the shape of the spatially extended light source, which here consists of a plurality of light-emitting diodes, to the reflector of the vehicle headlight is made possible. It has been shown that by means of the light-emitting diode module according to the invention in a vehicle headlight different light distributions, in particular for low beam, high beam, fog light, parking light and daytime running lights, can be generated.
  • the light-emitting diode module according to the invention serves as a light source in the vehicle headlight and replaces the conventional halogen incandescent lamp or the metal halide and xenon-containing high-pressure discharge lamp. The LEDs have significantly longer life than the aforementioned lamps.
  • the carrier of the light-emitting diode module according to the invention is axially symmetrical, in particular rotationally symmetrical. It has a lateral surface formed axially symmetrically relative to a longitudinal axis, on which a plurality of light-emitting diodes and the at least one light-guiding means are arranged in order to direct the light emitted by the light-emitting diodes in directions transverse to the longitudinal axis of the carrier.
  • the light-emitting diodes of the light-emitting diode module according to the invention are advantageously arranged along at least one ring whose annular axis runs parallel to the longitudinal axis of the carrier or in the longitudinal axis of the carrier. As a result, an optimal interaction of the light-emitting diode module with the reflector of the vehicle headlight can be ensured.
  • the at least one light-guiding means is designed according to the embodiment as a reflective surface. Also, that is at least one light-reflecting surface facing the annularly arranged LEDs to focus their light in directions transverse to the longitudinal axis of the carrier. According to the exemplary embodiment, even two light-reflecting surfaces are provided which face the light-emitting diodes arranged along the at least one ring in order to direct their light transversely to the longitudinal direction of the carrier onto the reflector of the vehicle headlight. These light-reflecting surfaces are preferably designed such that they surround the carrier in an annular manner in order to minimize the light losses.
  • the vehicle headlight according to the invention has a light-emitting diode module which has a carrier for a plurality of light-emitting diodes, a reflector for reflecting the light emitted by the light-emitting diode module and at least one optical lens for imaging the light reflected by the reflector.
  • the carrier of the light-emitting diode module of the vehicle headlight is provided with at least one light-guiding means in order to direct the light emitted by the light-emitting diodes into predetermined spatial directions.
  • the carrier also has a lateral surface formed axially symmetrically with respect to a longitudinal axis, wherein a plurality of diodes and the at least one light-directing means are arranged on the lateral surface in order to direct the light emitted by the light-emitting diodes in directions transverse to the longitudinal axis of the carrier onto the reflector of the vehicle headlamp.
  • vehicle headlights according to the invention which contains exclusively light-emitting diodes as the light source, the same light distributions as with the conventional vehicle headlights, which are equipped with incandescent lamps or discharge lamps, can be generated.
  • vehicle headlights according to the invention advantageously have at least one optical lens which projects the light emitted by the light emitting diode module and reflected by the vehicle headlight reflector onto the roadway.
  • the vehicle headlight according to the invention additionally has a shading device.
  • the light-emitting diodes mounted on the lateral surface of the carrier of the light-emitting diode module are arranged along several rings extending concentrically to the longitudinal axis of the carrier in order to produce the highest possible luminous flux and the highest possible intensity of light.
  • the distance between the aforementioned rings is chosen so that no or no appreciable light shading caused by the light-directing means.
  • the dimensions of the support of the light-emitting diode module are as small as possible.
  • FIG. 2 is shown schematically a side view of a vehicle headlamp with the light-emitting diode module 1 described above.
  • This vehicle headlamp has a conical free-form surface reflector 4 with a construction depth of at least 65 mm.
  • the light-emitting diode module 1 is completely arranged in the free-form surface reflector 4 and therefore in the FIG. 2 not visible.
  • the longitudinal axis AA of the light-emitting diode module 1 is identical to the optical axis AA of the free-form surface reflector 4.
  • the distance of the first ring of light emitting diodes 21 from the apex of the free-form surface reflector 4 is 9.81 mm.
  • the vehicle headlamp further comprises an optical lens 5 arranged in front of the light exit opening of the free-form surface reflector 4 in order to project the light reflected by the free-form surface reflector 4 onto the roadway. Between the optical lens 5 and the free-form surface reflector 4 is at an interval of 100 mm from the apex of the reflector 4, an opaque aperture 6 is arranged to produce the cut-off line of the low beam.

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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.
  • Die gattungsbildende EP 1 298 383 A2 offenbart LED-Chips, die direkt auf der Oberfläche einer austauschbaren Lampenkapsel angeordnet sind. Die LED-Chips sind derart ausgerichtet, dass eine Donut-förmige Lichtverteilung generiert wird.
    • 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 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Leuchtdioden-Modul besitzt einen Träger für mehrere Leuchtdioden, wobei der Träger mit mindestens einem Lichtlenkmittel versehen ist, um das von den Leuchtdioden emittierte Licht in vorgegebene Raumrichtungen zu lenken.
  • Durch das erfindungsgemäße Leuchtdioden-Modul wird eine optimale Anpassung der Form der räumlich ausgedehnten Lichtquelle, die hier aus mehreren Leuchtdioden besteht, an den Reflektor des Fahrzeugscheinwerfers ermöglicht. Es hat sich gezeigt, dass mittels des erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls in einem Fahrzeugscheinwerfer unterschiedliche Lichtverteilungen, insbesondere für Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, Standlicht und Tagfahrlicht, erzeugt werden können. Das erfindungsgemäße Leuchtdioden-Modul dient dabei als Lichtquelle in dem Fahrzeugscheinwerfer und ersetzt die konventionelle Halogenglühlampe oder die Metallhalogenide und Xenon enthaltende Hochdruckentladungslampe. Die Leuchtdioden besitzen erheblich längere Lebensdauer als die vorgenannten Lampen.
  • Der Träger des erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls ist axialsymmetrisch, insbesondere rotationssymmetrisch ausgebildet. Er weist eine axialsymmetrisch zu einer Längsachse ausgebildete Mantelfläche auf, auf der mehrere Leuchtdioden und das mindestens eine Lichtlenkmittel angeordnet sind, um das von den Leuchtdioden emittierte Licht in Richtungen quer zur Längsachse des Trägers zu lenken. Die Leuchtdioden des erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls sind vorteilhaft entlang mindestens eines Ringes angeordnet, dessen Ringachse parallel zur Längsachse des Trägers oder in der Längsachse des Trägers verläuft. Dadurch kann ein optimales Zusammenwirken des Leuchtdioden-Moduls mit dem Reflektor des Fahrzeugscheinwerfers gewährleistet werden.
  • Das mindestens eine Lichtlenkmittel ist gemäß des Ausführungsbeispiels als reflektierende Fläche ausgebildet. Auch ist die mindestens eine lichtreflektierende Fläche den ringförmig angeordneten Leuchtdioden zugewandt, um deren Licht in Richtungen quer zur Längsachse des Trägers zu bündeln. Gemäß des Ausführungsbeispiels sind sogar zwei lichtreflektierende Flächen vorgesehen, die den entlang des mindestens einen Ringes angeordneten Leuchtdioden zugewandt sind um deren Licht quer zur Längsrichtung des Trägers auf den Reflektor des Fahrzeugscheinwerfers zu lenken. Diese lichtreflektierenden Flächen sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie den Träger ringförmig umgeben, um die Lichtverluste zu minimieren.
  • Der erfindungsgemäße Fahrzeugscheinwerfer weist ein Leuchtdioden-Modul, das einen Träger für mehrere Leuchtdioden besitzt, einen Reflektor zum Reflektieren des von dem Leuchtdioden-Modul emittierten Lichts und mindestens eine optische Linse zur Abbildung des von dem Reflektor reflektierten Lichts auf. Erfindungsgemäß ist der Träger des Leuchtdioden-Moduls des Fahrzeugscheinwerfers mit mindestens einem Lichtlenkmittel versehen, um das von den Leuchtdioden emittierte Licht in vorgegebene Raumrichtungen zu lenken. Auch weist der Träger eine axialsymmetrisch zu einer Längsachse ausgebildete Mantelfläche auf, wobei auf der Mantelfläche mehrere Dioden und das mindestens eine Lichtlenkmittel angeordnet sind, um das von den Leuchtdioden emittierte Licht in Richtungen quer zur Längsachse des Trägers auf den Reflektor des Fahrzeugscheinwerfers zu lenken.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfers, der als Lichtquelle ausschließlich Leuchtdioden enthält, können die gleichen Lichtverteilungen wie mit den konventionellen Fahrzeugscheinwerfern, die mit Glühlampen oder Entladungslampen bestückt sind, erzeugt werden. Zum Erzeugen der weitgehend spiegelsymmetrischen Lichtverteilung des Fernlichts, Nebellichts, Standlichts und Tagfahrlichts weist erfindungsgemäße Fahrzeugscheinwerfer vorteilhaft mindestens eine optische Linse auf, die das von dem Leuchtdioden-Modul emittierte und von dem Fahrzeugscheinwerferreflektor reflektierte Licht auf die Fahrbahn projiziert. Zum Erzeugen der asymmetrischen Lichtverteilung des Abblendlichts weist der erfindungsgemäße Fahrzeugscheinwerfer zusätzlich noch eine Abschattungsvorrichtung auf.
  • Die auf der Mantelfläche des Trägers des Leuchtdioden-Moduls montierten Leuchtdioden sind entlang mehrerer konzentrisch zur Längsachse des Trägers verlaufender Ringe angeordnet, um einen möglichst hohen Lichtstrom und eine möglichst hohe Lichtstärke zu erzeugen. Der Abstand zwischen den vorgenannten Ringen ist so gewählt, dass durch die Lichtlenkmittel keine oder keine nennenswerte Lichtabschattung verursacht wird. Aus demselben Grund und um eine hinreichend gute Abbildung des als Lichtquelle dienenden Leuchtdioden-Moduls durch den Reflektor und die mindestens eine optische Linse des Fahrzeugscheinwerfers zu gewährleisten, sind die Abmessungen des Trägers des Leuchtdioden-Moduls möglichst klein.
    • III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    Eine Seitenansicht eines Leuchtdioden-Moduls gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
    Figur 2
    Eine Seitenansicht eines Fahrzeugscheinwerfers mit dem in Figur 1 abgebildeten Leuchtdioden-Modul
    In der Figur 1 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Moduls schematisch dargestellt. Das Leuchtdioden-Modul 1 besitzt einen axialsymmetrischen Träger 10 mit einer Mantelfläche 11, auf der insgesamt vierundsechzig Leuchtdioden montiert sind. Der Träger 10 ist rotationssymmetrisch bezüglich seiner Längsachse A-A ausgebildet. Von den vorgenannten vierundsechzig Leuchtdioden sind sechzehn Leuchtdioden 21 äquidistant entlang eines ersten Ringes angeordnet, dessen Ringachse mit der Längsachse A-A des Trägers 10 identisch ist. Jeweils vierundzwanzig Leuchtdioden 22 bzw. 23 sind äquidistant entlang eines zweiten und dritten Ringes angeordnet, deren Ringachse ebenfalls mit der Längsachse A-A des Trägers 10 identisch ist. Die Abstände zwischen den vorgenannten Ringen aus Leuchtdioden 21, 22 bzw. 23 beträgt jeweils 9,9 mm. Die gesamte Länge des Trägers 10 beträgt 30 mm und sein größter Außendurchmesser beträgt 10 mm. Zu beiden Seiten jedes Ringes aus Leuchtdioden 21, 22, 23 sind jeweils zwei Schirme angeordnet mit jeweils einer den Leuchtdioden 21, 22, 23 zugewandten, lichtreflektierenden Fläche 311, 312, 321, 322, 331, 332. Die Leuchtdioden 21, 22, 23 sind daher zwischen den lichtreflektierenden Flächen 311, 312, 321, 322, 331, 332 von jeweils zwei Schirmen angeordnet. Die Schirme mit den lichtreflektierenden Flächen 311, 312, 321, 322, 331, 332 sind auf der Mantelfläche 11 des Trägers 10 fixiert, umgeben den Träger 10 ringförmig und sind gegenüber der Längsachse A-A des Trägers 10 geneigt, so dass der Zwischenraum zwischen den lichtreflektierenden Flächen 311, 312, 321, 322, 331, 332, in dem die Leuchtdioden 21, 22, 23 angeordnet sind, konisch ausgebildet ist. Dadurch wird das von den Leuchtdioden 21, 22, 23 emittierte Licht in Richtungen quer zur Längsachse A-A gelenkt. Die Schirme mit den lichtreflektierenden Flächen 311, 312, 321, 322, 331, 332 haben jeweils einen Außendurchmesser von 20 mm. Der Träger 10 ist hohl ausgebildet. Im Inneren des Trägers 10 verlaufen die elektrische Zuleitungen für die Leuchtdioden 21, 22, 23.
  • In der Figur 2 ist schematisch eine Seitenansicht eines Fahrzeugscheinwerfers mit dem oben beschriebenen Leuchtdioden-Modul 1 dargestellt. Dieser Fahrzeugscheinwerfer besitzt einen konisch ausgebildeten Freiformflächen-Reflektor 4 mit einer Bautiefe von mindestens 65 mm. Das Leuchtdioden-Modul 1 ist vollständig in dem Freiformflächen-Reflektor 4 angeordnet und daher in der Figur 2 nicht sichtbar. Die Längsachse A-A des Leuchtdioden-Moduls 1 ist mit der optischen Achse A-A des Freiformflächen-Reflektor 4 identisch. Der Abstand des ersten Ringes aus Leuchtdioden 21 von dem Scheitel des Freiformflächen-Reflektor 4 beträgt 9,81 mm. Entsprechend beträgt der Abstand des zweiten und des dritten Ringes aus Leuchtdioden 22 bzw. 23 von dem Scheitel des Freiformflächen-Reflektor 19,7 mm bzw. 29,6 mm. Der Fahrzeugscheinwerfer weist ferner eine vor der Lichtaustrittsöffnung des Freiformflächen-Reflektor 4 angeordnete optische Linse 5 auf, um das von dem Freiformflächen-Reflektor 4 reflektierte Licht auf die Fahrbahn zu projizieren. Zwischen der optischen Linse 5 und dem Freiformflächen-Reflektor 4 ist im Abstand von 100 mm von dem Scheitel des Reflektors 4 eine lichtundurchlässige Blende 6 angeordnet, um die Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichts zu erzeugen.

Claims (5)

  1. Leuchtdioden-Modul für einen Fahrzeugscheinwerfer, wobei das Leuchtdioden-Modul (1) einen Träger (10) für mehrere Leuchtdioden besitzt, und der Träger (10) mit mindestens einem Lichtlenkmittel (311) versehen ist, um das von den Leuchtdioden (21, 22, 23) emittierte Licht in vorgegebene Raumrichtungen zu lenken, wobei der Träger (10) eine axialsymmetrisch zu einer Längsachse (A-A) ausgebildete Mantelfläche (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (21) entlang mehrerer konzentrisch zur Längsachse (A-A) verlaufender Ringe auf der Mantelfläche (11) des Trägers (10) angeordnet sind und wobei das mindestens eine Lichtlenkmittel jeweils zwei Schirme mit jeweils einer den Leuchtdioden (21, 22, 23) zugewandten, lichtreflektierenden Fläche (311, 312, 321, 322, 331, 332) aufweist, die zu beiden Seiten jedes Ringes aus Leuchtdioden (21, 22, 23) und auf der Mantelfläche des Trägers angeordnet sind.
  2. Leuchtdioden-Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die lichtreflektierenden Flächen (311, 312, 321, 322, 331, 332) den Träger (10) ringförmig umgeben.
  3. Fahrzeugscheinwerfer mit einem Leuchtdioden-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, einem Reflektor (4) zum Reflektieren des von dem Leuchtdioden-Modul (1) emittierten Lichts und mindestens einer optischen Linse (5) zur Abbildung des von dem Reflektor (4) reflektierten Lichts.
  4. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (4) axialsymmetrisch ausgebildet ist und die Längsachse des Trägers (A-A) des Leuchtdioden-Moduls (1) in der Symmetrieachse des Reflektors (4) angeordnet ist.
  5. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugscheinwerfer eine Abschattungsvorrichtung (6) zur Erzeugung der Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichts aufweist.
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