EP2390561A1 - LED-Projektionsmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer - Google Patents

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EP2390561A1
EP2390561A1 EP11167819A EP11167819A EP2390561A1 EP 2390561 A1 EP2390561 A1 EP 2390561A1 EP 11167819 A EP11167819 A EP 11167819A EP 11167819 A EP11167819 A EP 11167819A EP 2390561 A1 EP2390561 A1 EP 2390561A1
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EP
European Patent Office
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light
module
led
total reflection
beam module
Prior art date
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Application number
EP11167819A
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English (en)
French (fr)
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EP2390561B1 (de
Inventor
Wolfgang Menk
Björn Dreßler
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Hella GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Hella KGaA Huek and Co
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Publication date
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Publication of EP2390561A1 publication Critical patent/EP2390561A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2390561B1 publication Critical patent/EP2390561B1/de
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    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/40—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by screens, non-reflecting members, light-shielding members or fixed shades
    • F21S41/43—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by screens, non-reflecting members, light-shielding members or fixed shades characterised by the shape thereof
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    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/143—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being parallel to the optical axis of the illuminating device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/151—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/322—Optical layout thereof the reflector using total internal reflection

Definitions

  • the present invention relates to an LED projection module for a vehicle headlight of a vehicle having a high beam module comprising at least one LED light source for emitting high beam via a first light output surface and having a low beam module comprising at least one LED light source for emitting low beam light via a second light output surface a projection lens is provided through which the high beam and the low beam pass along an optical axis.
  • the publication DE 10 2004 047 301 A1 discloses an LED projection module for a vehicle headlight of a vehicle, which projection module has a high beam module with a first LED light source for transmitting high beam and a low beam module with a second LED light source for emitting low beam.
  • the high beam module and the low beam module are designed according to an embodiment in size and shape about the same and emit high beam and low beam in the direction of an optical axis.
  • the high beam and the low beam then traverse a projection lens to provide the desired light field in front of the vehicle.
  • the dipped beam module and the high beam module each have a light output surface extending in a common plane.
  • the two modules for high beam and low beam adjoin each other on an opaque planar surface, so that shading, for example, of the low beam in the direction of the high beam range can take place.
  • LED projection modules has the disadvantage that the light-dark boundary, which describes the limit of the low beam field in the direction of the high beam field, can not be displayed or only inadequate. If the high beam is switched on by operating the LED light source in the high beam module, the cut-off line remains at least shadowy visible. This is due, in particular, to the fact that the transition from the low-beam field to the high-beam field can not be overcome merely by adding high-beam light by means of the high-beam module and consequently the cut-off line remains visible when the main beam is switched on.
  • Another disadvantage is the adjacent arrangement of the LED light sources. High-power LEDs have a considerable heat development, so that in a compact arrangement of multiple LED light sources heat development can take place, which can damage the plastic materials of the modules.
  • LED projection modules are known only according to the type described above, and the reflection surfaces for beam shaping of the light guide are arranged on the outside. Consequently, the LED light sources according to known LED projection modules in a more integrated, compact design must be arranged adjacent to each other.
  • the light-dark boundary is created by the projection of the front edge, which is formed by the adjacency of the light output surfaces of the two modules. This edge is imaged in front of the vehicle on the road, similar to the image of a panel of a conventional headlight module with conventional light source.
  • the invention includes the technical teaching that along the optical axis of the distance of the first light outcoupling surface to the projection lens is smaller than the distance of the second light outcoupling surface to the projection lens, which in front of the second light outcoupling surface extends in the direction of the low beam module facing opaque interface of the high beam module, at least partially incident on the transmitted by the low beam module via the second Lichtauskoppel configuration dipped beam.
  • the invention is based on the idea that the light outcoupling surfaces of the high beam module and the low beam module do not extend in a common plane.
  • the light output surface of the high beam module is brought closer to the projection lens in the direction of the optical axis, wherein the smaller distance between the first light output surface and the projection lens is effected by the geometric shape of the high beam module.
  • the high-beam module extends in the region of its light output surface in the direction of the optical axis further in the direction of the projection lens than the low-beam module. It follows that results in the elongated front of the high beam module in the direction of the first light outcoupling surface, an interface which is formed opaque. Further, the low-beam module is arranged so that it is adjacent to the high-beam module on the side of the opaque interface.
  • the LED light source of the low-beam module is operated and light is emitted via the second coupling-out surface of the low-beam module, this at least partially hits the opaque interface.
  • This may have a mirror coating or the opaque interface is black or frosted.
  • a significantly improved cut-off line is imaged by the projection lens since, upon emission of light by the dipped beam module via the light outcoupling surface, the portion of the light which could enter the high beam region is effectively shaded.
  • the opaque interface is mirrored toward the low beam module, even the portion of the light incident on the opaque interface from the low beam module may be reflected and used as a light field in front of the vehicle.
  • the high-beam module is switched on to provide high beam in front of the vehicle, then this is superimposed by the low beam module via the second light output surface decoupled low beam with the high beam provided by the high beam module via the first light output surface.
  • the high beam passes through the first light output surface with a large exit angle, so that the cut-off line completely disappears during operation of the LED projection module with high beam.
  • the high beam module and / or the low beam module is designed as a transparent Lichtleit phenomena, in the light of the LED light sources can be coupled and in which Lichtleit emotions the light reflected by total reflection at least one body interface.
  • the light modules as a light guide, the principle of total reflection is exploited, so that the reflection is based on internal reflection and it is possible to dispense with coatings of the reflection surfaces of the light guide.
  • the opaque interface may also be made uncoated, depending on the geometric configuration of the light guide body, provided that the principle of total reflection at the interface remains both inside and outside the light guide body of the high beam module.
  • the opaque interface of the high beam module in the direction of the Abbleriumtmodul a coating, such as an aluminum coating have.
  • the opaque interface may be formed by a surface coating extending between the light-guiding bodies and in front of the second light-outcoupling surface.
  • the light-guiding body of the high-beam module may have a back surface which is approximately planar in the direction of the optical axis and wherein the low-beam light module is arranged adjacently to the back surface.
  • the back surface forms the opaque interface, wherein the surface coating extends both over the region of the interface on which the low-beam module is arranged and in particular extends over the region which is located in front of the low-beam module and thus before the second light output surface.
  • This shading corresponds to the difference of the high beam field and the low beam field.
  • the opaque boundary surface of the high-beam module has a contour that can be projected by the projection lens as a light-dark boundary of the low beam in front of the vehicle.
  • a light-dark border of a low beam for a vehicle has a stepped course that extends transversely in front of the vehicle.
  • a glare of the oncoming traffic is provided with simultaneously improved illumination of the roadside side. Consequently, the light-dark boundary for a right-hand-drive vehicle has a progression from left to right in front of the vehicle.
  • This course can be generated by the contouring of the opaque interface of the high beam module.
  • the contouring is projected by the projection lens in front of the vehicle, wherein the projection of the top of the high beam module is displayed upside down and thus has the opaque interface with respect to the installation situation of the LED projection module up and the low beam module is located above the high beam module.
  • the light guide body through which both the high beam module and the low beam module are formed, can be made geometrically free, and the light, which is coupled via the LED light sources in the light guide, can reflect on one or more total reflection surfaces of the light guide until the light leaves the respective light guide body via the decoupling surfaces.
  • the light-conducting body of the high-beam module can have a first total reflection surface and preferably even at least a second total reflection surface on which or at which the light irradiated by the LED light source is reflected and can be deflected in the direction of the first light coupling-out surface.
  • the first total reflection surface may have a hyperbolic shape and the second total reflection surface may preferably have a parabolic shape or a freeform.
  • the high-beam module and / or the low-beam module have a plurality of LED light sources, then it can be arranged for each of them Light sources are assigned a total reflection surface with, for example, a hyperbolic and a parabolic shape.
  • the light-guiding body of the low-beam module may have a first total reflection surface and preferably at least a second total reflection surface on which or at which the light irradiated by the LED light source is reflected and deflected in the direction of the second light coupling surface.
  • the low-beam module can also have total reflection surfaces with a hyperbolic and / or a parabolic shape or a freeform. A particular advantage arises from a hyperbolic shape of the first total reflection surface and a parabolic shape of the second total reflection surface of the light guide body of both the high beam module and the low beam module.
  • the total reflection describes the effect of the internal reflection, without the interface of the light guide is coated for reflection.
  • the high beam module and the low beam module adjacent to each other at the opaque interface of the high beam module, wherein the LED light sources spaced and preferably spaced apart from the opaque interface at the respective light guide are arranged.
  • the LED light sources for example, several LED light sources for the high beam module and multiple LED light sources for the low beam module, located on the respective outer sides of the projection module. Consequently, an advantageous thermal situation of the LED projection module is created, provided that the LED light sources do not have to be arranged cumulatively in the projection module.
  • the LED light sources in a light emission axis can emit light, which light emission axis for the LED light sources of the high beam module and / or the low beam module run parallel to the optical axis of the LED projection module.
  • the deflection of the light which is coupled into both the high beam module and the low beam module, is Z-shaped and the LED light sources can be arranged correspondingly spaced from each other on the LED projection module.
  • FIG. 1 shows an LED projection module 10, as it can be installed in a headlight of a vehicle.
  • the LED projection module 10 has a high-beam module 11, on which two LED light sources for coupling light are arranged. Furthermore, the LED projection module 10 has a low-beam module 13, on which three LED light sources 14 for coupling in light are arranged.
  • the high beam module 11 and the low beam module 13 are arranged adjacent to each other.
  • the high-beam module 11 has a back surface, which is referred to as an opaque interface 17.
  • the adjacent arrangement of the low beam module 13 on the high beam module 11 is provided on the side of the opaque interface 17.
  • the high beam module 11 has a first light output surface 11a
  • the low beam module 13 has a second light output surface 13a. Both light output surfaces 11a and 13a extend approximately perpendicular to the optical axis 16, so that the optical axis 16 forms a surface normal for both light outcoupling surfaces 11a and 13a. Via the light coupling-out surfaces 11a and 13a, light can be coupled out of the high-beam module 11 and the low-beam module 13, which subsequently passes through a projection lens 15.
  • the distance of the first light outcoupling surface 11a along the optical axis 16 to the projection lens 15 is smaller than the distance of the second light outcoupling surface 13a to the projection lens 15.
  • the opaque interface 17 has a contour 18, which is shown as a gradation in the height direction of the interface 17.
  • the contour of the interface 17 with the contouring 18 is projected upside down in front of the vehicle, and no further diaphragm or the like is required to produce the cut-off of the low beam.
  • the LED light sources 12 of the high beam module 11 are added and with the LED light sources 14 of the low beam module 13 at the same time operate.
  • additional light is coupled out via the first light coupling-out surface 11 a in the direction of the projection lens 15, and a high-beam field is formed in front of the motor vehicle.
  • the LED light sources 12 and 14 are arranged on holders, and the light sources themselves are not visible.
  • the holders of the light sources 12 and 14 can Include heat sink to provide optimal heat dissipation.
  • the illustration shows that the LED light sources 12 can be arranged at a large distance from one another according to the specific geometrical configurations of the light guide bodies, which form the high beam module 11 and the low beam module 13.
  • the light guide body of the high beam module 11 and the low beam module 13 are made of a transparent material, for example of a PMMA, another acrylate or a polycarbonate.
  • the low-beam module 13 may be glued to the high-beam module 11, or the modules 11 and 13 are held adjacent to each other via a holder, not shown in detail. In this case, the unit of the LED projection module can be attached by means of recording projections 23 to an external holder not shown in detail.
  • FIG. 2 shows a side view of the high beam module 11, on which an LED light source 12 is arranged.
  • a light beam is shown, which passes through the high-beam module 11 Z-shaped.
  • the light is coupled via the LED light source 12 in the transparent light guide of the high beam module 11.
  • the light initially strikes a first total reflection surface 19, which is hyperbolic.
  • the light reflects at the hyperbolic total reflection surface 19 and strikes a second total reflection surface 20, which is formed as a parabolic reflection surface 20. Due to the reflection at the second total reflection surface 20, the light strikes a first light coupling-out surface 11 a, and the total reflection angle is undershot, so that the light can leave the light guide body.
  • FIG. 3 a top view of the high beam module 11 is shown, on which two LED light sources 12 are arranged.
  • the second total reflection surfaces 20 are further shown, each LED light source 12 is associated with a second total reflection surface 20.
  • total reflection surfaces 19 are assigned to the respective LED light sources 12, which lie approximately in the same lateral extent to the second total reflection surfaces 20.
  • recording projections 23 are shown, through which the high beam module 11 can be supported, wherein in holding the arrangement Abbleriumtmoduls 13 at the high beam module 11, the entire LED projection module 10 can be recorded on the dividendanformlessness 23.
  • the contour of the opaque interface 17 is emphasized by means of a thicker line, wherein in the surface of the interface 17, the contouring 18 can be seen, which indicates stepwise a change in height of the interface 17 from the viewing direction.
  • the front edge of the high beam module 11 is described by an edge zone 24, which also forms the light output surface 11 a. Due to the groove-like shape of the edge zone 24, a preforming of the light distribution is achieved, so that the edge zone 24 can be projected by the low beam in front of the vehicle.
  • FIGS. 4 and 5 show the low beam module 13 in a respective perspective view.
  • the LED light sources 14 are shown via holding boards, and the LED light emitting surfaces are arranged in a non-visible manner between the boards and the light guide body of the low beam module 13. Light is radiated into the low-beam module 13 via the light-emitting elements of the LED light sources 14, whereby three LED light sources 14 are shown.
  • Each of the LED light sources 14 is associated with a first total reflection surface 21 having a hyperbolic shape.
  • the light irradiated by the LED light sources 14 reflects on the hyperbolic-shaped total reflection surfaces 21 and impinges on second total reflection surfaces 22, which are associated with the beam path of each individual light of the LED light sources 14.
  • the second total reflection surfaces 22 may correspond to a parabolic shape and reflect the light in the direction of the second light outcoupling surface 13a.
  • the surface over which the low-beam module 13 can be arranged adjacently to the high-beam module 11 corresponds to the bottom surface 25.
  • the LED light sources 14 are arranged at a maximum distance from the bottom surface 25 and there is no cumulative arrangement of a plurality of LED light sources 12 and 14 of the entire projection module 10th

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED- Projektionsmodul (10) für einen Fahrzeugscheinwerfer eines Fahrzeugs, mit einem Fernlichtmodul (11) aufweisend wenigstens eine LED- Lichtquelle (12) zur Aussendung von Fernlicht über eine erste Lichtauskoppelfläche (11a) und mit einem Abblendlichtmodul (13) aufweisend wenigstens eine LED- Lichtquelle (14) zur Aussendung von Abblendlicht über eine zweite Lichtauskoppelfläche (13a), wobei eine Projektionslinse (15) vorgesehen ist, durch die das Fernlicht und das Abblendlicht entlang einer optischen Achse (16) hindurchtreten. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass entlang der optischen Achse (16) der Abstand der ersten Lichtauskoppelfläche (11a) zur Projektionslinse (15) kleiner ist als der Abstand der zweiten Lichtauskoppelfläche (13a) zur Projektionslinse (15), wodurch sich vor die zweite Lichtauskoppelfläche (13a) eine in Richtung zum Abblendlichtmodul (13) weisende lichtundurchlässige Grenzfläche (17) des Fernlichtmoduls (11) erstreckt, auf die das vom Abblendlichtmodul (13) über die zweite Lichtauskoppelfläche (13a) ausgesendete Abblendlicht wenigstens teilweise einfällt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Projektionsmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer eines Fahrzeugs mit einem Fernlichtmodul aufweisend wenigstens eine LED-Lichtquelle zur Aussendung von Fernlicht über eine erste Lichtauskoppelfläche und mit einem Abblendlichtmodul aufweisend wenigstens eine LED-Lichtquelle zur Aussendung von Abblendlicht über eine zweite Lichtauskoppelfläche, wobei eine Projektionslinse vorgesehen ist, durch die das Fernlicht und das Abblendlicht entlang einer optischen Achse hindurch treten.
  • Die Druckschrift DE 10 2004 047 301 A1 offenbart ein LED-Projektionsmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer eines Fahrzeugs, welches Projektionsmodul ein Fernlichtmodul mit einer ersten LED-Lichtquelle zur Aussendung von Fernlicht und ein Abblendlichtmodul mit einer zweiten LED-Lichtquelle zur Aussendung von Abblendlicht aufweist. Das Fernlichtmodul und das Abblendlichtmodul sind nach einem Ausführungsbeispiel in Größe und Form etwa gleich ausgeführt und emittieren Fernlicht und Abblendlicht in Richtung einer optischen Achse. Anschließend durchwandert das Fernlicht und das Abblendlicht eine Projektionslinse, um das jeweils gewünschte Lichtfeld vor dem Fahrzeug bereitzustellen. Das Abblendlichtmodul und das Fernlichtmodul weisen jeweils eine Lichtauskoppelfläche auf, die sich in einer gemeinsamen Ebene erstrecken. Die beiden Module für Fernlicht und Abblendlicht grenzen an einer lichtundurchlässigen Planfläche aufeinander, so dass eine Abschattung beispielsweise des Abblendlichtes in Richtung zum Fernlichtbereich stattfinden kann.
  • Bei derartigen LED-Projektionsmodulen besteht der Nachteil, dass die Hell-Dunkel-Grenze, die die Grenze des Abblendlichtfeldes in Richtung zum Fernlichtfeld beschreibt, nicht oder nur unzulänglich dargestellt werden kann. Wird das Fernlicht durch Betreiben der LED-Lichtquelle im Fernlichtmodul zugeschaltet, bleibt die Hell-Dunkel-Grenze zumindest schemenhaft sichtbar. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass der Übergang vom Abblendlichtfeld in das Fernlichtfeld durch bloßes Hinzuschalten von Fernlicht mittels des Fernlichtmoduls nicht überwunden werden kann und folglich die Hell-Dunkel-Grenze bei Einschalten des Fernlichtes weiterhin sichtbar bleibt. Weiterhin nachteilhaft ist die aneinander angrenzende Anordnung der LED-Lichtquellen. Hochleistungs-LEDs weisen eine erhebliche Wärmeentwicklung auf, so dass bei einer kompakten Anordnung von mehreren LED-Lichtquellen eine Wärmeentwicklung stattfinden kann, die die Kunststoffwerkstoffe der Module schädigen kann. Andererseits sind LED-Projektionsmodule nur gemäß der vorstehend bezeichneten Bauart bekannt, und die Reflexionsflächen zur Strahlformung der Lichtleitkörper sind außenseitig angeordnet. Folglich müssen die LED-Lichtquellen gemäß bekannter LED-Projektionsmodule in höher integrierter, kompakter Bauweise angrenzend aneinander angeordnet werden.
  • Ein weiterer Nachteil entsteht durch eine nur unscharfe Hell-Dunkel-Grenze, da diese hauptsächlich durch die Kollimation des Lichtes mittels der Projektionslinse erzielt werden muss. Die Hell-Dunkel-Grenze entsteht durch die Projektion der vorderen Kante, die durch die Aneinandergrenzung der Lichtauskoppelflächen der beiden Module gebildet ist. Diese Kante wird, ähnlich der Abbildung einer Blende eines konventionellen Scheinwerfermoduls mit herkömmlicher Lichtquelle, vor das Fahrzeug auf die Straße abgebildet.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein LED-Projektionsmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer zu schaffen, der die Nachteile des vorstehend bezeichneten Standes der Technik überwindet, eine vorteilhafte Hell-Dunkel-Grenze aufweist und thermische Probleme bei Betrieb mehrerer LED-Lichtquellen vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einem LED-Projektionsmodul für einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass entlang der optischen Achse der Abstand der ersten Lichtauskoppelfläche zur Projektionslinse kleiner ist als der Abstand der zweiten Lichtauskoppelfläche zur Projektionslinse, wodurch sich vor die zweite Lichtauskoppelfläche eine in Richtung zum Abblendlichtmodul weisende lichtundurchlässige Grenzfläche des Fernlichtmoduls erstreckt, auf die das vom Abblendlichtmodul über die zweite Lichtauskoppelfläche ausgesendete Abblendlicht wenigstens teilweise einfällt.
  • Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, dass sich die Lichtauskoppelflächen des Fernlichtmoduls und des Abblendlichtmoduls nicht in einer gemeinsamen Ebene erstrecken. Die Lichtauskoppelfläche des Fernlichtmoduls ist in Richtung zur optischen Achse näher an die Projektionslinse herangeführt, wobei der geringere Abstand zwischen der ersten Lichtauskoppelfläche und der Projektionslinse durch die geometrische Gestalt des Fernlichtmoduls bewirkt ist. Das Fernlichtmodul erstreckt sich im Bereich seiner Lichtauskoppelfläche in Richtung zur optischen Achse weiter in Richtung zur Projektionslinse als das Abblendlichtmodul. Daraus folgt, dass sich durch die langgezogene Vorderseite des Fernlichtmoduls in Richtung zur ersten Lichtauskoppelfläche eine Grenzfläche ergibt, die lichtundurchlässig ausgebildet ist. Ferner ist das Abblendlichtmodul derart angeordnet, dass dieses auf der Seite der lichtundurchlässigen Grenzfläche an das Fernlichtmodul angrenzt.
  • Wird die LED-Lichtquelle des Abblendlichtmoduls betrieben und wird Licht über die zweite Auskoppelfläche des Abblendlichtmoduls ausgesendet, trifft dieses zumindest teilweise auf die lichtundurchlässige Grenzfläche. Diese kann eine Verspiegelung aufweisen oder die lichtundurchlässige Grenzfläche ist schwarz ausgebildet oder mattiert. Folglich wird eine deutlich verbesserte Hell-Dunkel-Grenze durch die Projektionslinse abgebildet, da bei Emission von Licht durch das Abblendlichtmodul über die Lichtauskoppelfläche der Teil des Lichtes wirkungsvoll abgeschattet wird, der in den Fernlichtbereich eintreten könnte. Ist die lichtundurchlässige Grenzfläche in Richtung zum Abblendlichtmodul verspiegelt, kann sogar der Anteil des Lichtes, der vom Abblendlichtmodul auf die lichtundurchlässige Grenzfläche auftrifft, reflektiert werden und als Lichtfeld vor dem Fahrzeug genutzt werden.
  • Wird das Fernlichtmodul zur Bereitstellung von Fernlicht vor dem Fahrzeug zugeschaltet, so überlagert sich das vom Abblendlichtmodul über die zweite Lichtauskoppelfläche ausgekoppelte Abblendlicht mit dem vom Fernlichtmodul über die erste Lichtauskoppelfläche bereitgestellte Fernlicht. Dabei tritt das Fernlicht über die erste Lichtauskoppelfläche mit einem großen Austrittswinkel aus, so dass die Hell-Dunkel-Grenze bei Betrieb des LED-Projektionsmoduls mit Fernlicht vollständig verschwindet.
  • Mit besonderem Vorteil ist das Fernlichtmodul und/oder das Abblendlichtmodul als transparenter Lichtleitkörper ausgebildet, in das Licht der LED-Lichtquellen einkoppelbar ist und in welchem Lichtleitkörper das Licht durch Totalreflexion an wenigstens einer Körpergrenzfläche reflektiert. Durch Ausbildung der Lichtmodule als Lichtleitkörper wird das Prinzip der Totalreflexion ausgenutzt, so dass die Reflexion auf innerer Reflexion beruht und es kann auf Beschichtungen der Reflexionsflächen der Lichtleitkörper verzichtet werden. Die lichtundurchlässige Grenzfläche kann je nach geometrischer Ausgestaltung der Lichtleitkörper ebenfalls unbeschichtet ausgeführt sein, sofern das Prinzip der Totalreflexion an der Grenzfläche sowohl innenseitig als auch au-βenseitig des Lichtleitkörpers des Fernlichtmoduls aufrechterhalten bleibt. Mit Vorteil kann jedoch die lichtundurchlässige Grenzfläche des Fernlichtmoduls in Richtung zum Abblendlichtmodul eine Beschichtung, beispielsweise eine Aluminiumbeschichtung, aufweisen.
  • Mit weiterem Vorteil kann die lichtundurchlässige Grenzfläche durch eine Oberflächenbeschichtung gebildet sein, die sich zwischen den Lichtleitkörpern und vor der zweiten Lichtauskoppelfläche hinweg erstreckt. Der Lichtleitkörper des Fernlichtmoduls kann eine Rückenfläche aufweisen, die in Richtung zur optischen Achse etwa plan ausgeführt ist und wobei das Abblendlichtmodul an der Rückenfläche angrenzend angeordnet ist. Die Rückenfläche bildet die lichtundurchlässige Grenzfläche, wobei sich die Oberflächenbeschichtung sowohl über den Bereich der Grenzfläche erstreckt, an den das Abblendlichtmodul angeordnet ist und insbesondere über den Bereich erstreckt, der sich vor dem Abblendlichtmodul und damit vor der zweiten Lichtauskoppelfläche befindet. Im Ergebnis wird erreicht, dass das vom Abblendlichtmodul emittierte Abblendlicht durch die lichtundurchlässige Grenzfläche eine Abschattung aufweist. Diese Abschattung entspricht der Differenz des Fernlichtfeldes und des Abblendlichtfeldes. Durch Betrieb des Abblendlichtmoduls wird Licht lediglich unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze bereitgestellt, und oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze sollte im Wesentlichen kein Licht vorhanden sein. Folglich ist ein hoher Kontrast der Hell-Dunkel-Grenze wünschenswert, der durch den Effekt der Abschattung durch die lichtundurchlässige Grenzfläche des Fernlichtmoduls ermöglicht wird.
  • Mit weiterem Vorteil weist die lichtundurchlässige Grenzfläche des Fernlichtmoduls eine Konturierung auf, die durch die Projektionslinse als Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichtes vor das Fahrzeug projizierbar ist. Eine Hell-Dunkel-Grenze eines Abblendlichtes für ein Fahrzeug weist einen gestuften Verlauf auf, der sich quer vor dem Fahrzeug erstreckt. Insbesondere ist eine Entblendung des Gegenverkehrs bei gleichzeitig verbesserter Ausleuchtung der Fahrbahnrandseite vorgesehen. Folglich weist die Hell-Dunkel-Grenze für ein Fahrzeug im Rechtsverkehr einen von links nach rechts vor dem Fahrzeug ansteigenden Verlauf auf. Dieser Verlauf kann durch die Konturierung der lichtundurchlässigen Grenzfläche des Fernlichtmoduls erzeugt werden. Die Konturierung wird durch die Projektionslinse vor das Fahrzeug projiziert, wobei durch die Projektion die Oberseite des Fernlichtmoduls auf dem Kopf stehend wiedergegeben wird und folglich weist die lichtundurchlässige Grenzfläche bezüglich der Einbausituation des LED-Projektionsmoduls nach oben und das Abblendlichtmodul ist oberhalb des Fernlichtmoduls angeordnet.
  • Die Lichtleitkörper, durch die sowohl das Fernlichtmodul als auch das Abblendlichtmodul gebildet sind, können geometrisch frei gestaltet werden, und das Licht, das über die LED-Lichtquellen in die Lichtleitkörper eingekoppelt wird, kann an einer oder mehreren Totalreflexionsflächen des Lichtleitkörpers reflektieren, bis das Licht über die Auskoppelflächen den jeweiligen Lichtleitkörper verlässt. Insbesondere kann der Lichtleitkörper des Fernlichtmoduls eine erste Totalreflexionsfläche und vorzugsweise sogar wenigstens eine zweite Totalreflexionsfläche aufweisen, an der bzw. an denen das durch die LED-Lichtquelle eingestrahlte Licht reflektiert und in Richtung zur ersten Lichtauskoppelfläche umlenkbar ist. Insbesondere kann die erste Totalreflexionsfläche eine hyperbolische Form und die zweite Totalreflexionsfläche vorzugsweise eine parabolische Form oder eine Freiform aufweisen. Weist das Fernlichtmodul und/oder das Abblendlichtmodul mehrere LED-Lichtquellen auf, so kann für jede der angeordneten Lichtquellen eine Totalreflexionsfläche mit beispielsweise einer hyperbolischen und einer parabolischen Form zugeordnet werden.
  • Wie auch das Fernlichtmodul kann der Lichtleitkörper des Abblendlichtmoduls eine erste Totalreflexionsfläche und vorzugsweise wenigstens eine zweite Totalreflexionsfläche aufweisen, an der bzw. an denen das durch die LED-Lichtquelle eingestrahlte Licht reflektiert und in Richtung zur zweiten Lichtauskoppelfläche umlenkbar ist. Auch das Abblendlichtmodul kann Totalreflexionsflächen mit einer hyperbolischen und/oder einer parabolischen Form oder einer Freiform aufweisen. Ein besonderer Vorteil entsteht durch eine hyperbolische Form der ersten Totalreflexionsfläche und einer parabolischen Form der zweiten Totalreflexionsfläche des Lichtleitkörpers sowohl des Fernlichtmoduls als auch des Abblendlichtmoduls. Die Totalreflexion beschreibt dabei den Effekt der inneren Reflexion, ohne dass die Grenzfläche des Lichtleitkörpers zur Reflexion beschichtet ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Fernlichtmodul und das Abblendlichtmodul an der lichtundurchlässigen Grenzfläche des Fernlichtmoduls aneinander angrenzen, wobei die LED-Lichtquellen beabstandet und vorzugsweise maximal beabstandet zur lichtundurchlässigen Grenzfläche am jeweiligen Lichtleitkörper angeordnet sind. Damit befinden sich die LED-Lichtquellen, beispielsweise mehrere LED-Lichtquellen für das Fernlichtmodul und mehrere LED-Lichtquellen für das Abblendlichtmodul, an den jeweiligen Außenseiten des Projektionsmoduls. Folglich entsteht eine vorteilhafte thermische Situation des LED-Projektionsmoduls, sofern die LED-Lichtquellen nicht kumuliert im Projektionsmodul angeordnet werden müssen. Insbesondere können die LED-Lichtquellen in einer Lichtemissionsachse Licht emittieren, welche Lichtemissionsachse für die LED-Lichtquellen des Fernlichtmoduls und/oder des Abblendlichtmoduls parallel zur optischen Achse des LED-Projektionsmoduls verlaufen. Die Umlenkung des Lichtes, das sowohl in das Fernlichtmodul als auch in das Abblendlichtmodul eingekoppelt wird, verläuft Z-förmig und die LED-Lichtquellen können entsprechend beabstandet zueinander am LED-Projektionsmodul angeordnet werden.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
    • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel eines LED-Projektionsmoduls für einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Darstellung,
    Fig. 2
    die Seitenansicht eines Fernlichtmoduls des LED-Projektionsmoduls,
    Fig. 3
    eine Draufsicht des Fernlichtmoduls gemäß Figur 2,
    Fig. 4
    eine perspektivische Ansicht eines Abblendlichtmoduls von einer ersten Seite und
    Fig. 5
    eine perspektivische Ansicht des Abblendlichtmoduls von einer zweiten Seite.
  • Figur 1 zeigt ein LED-Projektionsmodul 10, wie dieses in einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs einbaubar ist. Das LED-Projektionsmodul 10 weist ein Fernlichtmodul 11 auf, an dem zwei LED-Lichtquellen zur Einkopplung von Licht angeordnet sind. Ferner weist das LED-Projektionsmodul 10 ein Abblendlichtmodul 13 auf, an dem drei LED-Lichtquellen 14 zur Einkopplung von Licht angeordnet sind. Das Fernlichtmodul 11 und das Abblendlichtmodul 13 sind angrenzend aneinander angeordnet. Das Fernlichtmodul 11 weist eine Rückenfläche auf, die als lichtundurchlässige Grenzfläche 17 bezeichnet ist. Die angrenzende Anordnung des Abblendlichtmoduls 13 am Fernlichtmodul 11 ist auf der Seite der lichtundurchlässigen Grenzfläche 17 vorgesehen.
  • Das Fernlichtmodul 11 weist eine erste Lichtauskoppelfläche 11 a auf, und das Abblendlichtmodul 13 weist eine zweite Lichtauskoppelfläche 13a auf. Beide Lichtauskoppelflächen 11a und 13a erstrecken sich etwa senkrecht zur optischen Achse 16, so dass die optische Achse 16 für beide Lichtauskoppelflächen 11 a und 13a eine Flächennormale bildet. Über die Lichtauskoppelflächen 11a und 13a kann Licht aus dem Fernlichtmodul 11 und dem Abblendlichtmodul 13 ausgekoppelt werden, welches nachfolgend eine Projektionslinse 15 durchläuft.
  • Erfindungsgemäß ist der Abstand der ersten Lichtauskoppelfläche 11a entlang der optischen Achse 16 zur Projektionslinse 15 kleiner als der Abstand der zweiten Lichtauskoppelfläche 13a zur Projektionslinse 15. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass sich vor die zweite Lichtauskoppelfläche 13a die in Richtung zum Abblendlichtmodul 13 weisende lichtundurchlässige Grenzfläche 17 des Fernlichtmoduls 11 erstreckt, auf die das vom Abblendlichtmodul 13 über die zweite Lichtauskoppelfläche 13a ausgesendete Abblendlicht wenigstens teilweise einfällt. Dadurch wird eine Abschattung erzeugt, die als Hell-Dunkel-Grenze mittels der Projektionslinse 15 vor das Fahrzeug projizierbar ist.
  • Die lichtundurchlässige Grenzfläche 17 weist eine Konturierung 18 auf, die als Abstufung in Höhenrichtung der Grenzfläche 17 gezeigt ist. Durch die Projektion mittels der Projektionslinse 15 wird die Kontur der Grenzfläche 17 mit der Konturierung 18 auf dem Kopf stehend vor das Fahrzeug projiziert, und es ist keine weitere Blende oder dergleichen erforderlich, um die Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichtes zu erzeugen.
  • Für das Abblendlicht wird damit lediglich mittels des Abblendlichtmoduls 13 über die zweite Lichtauskoppelfläche 13a Licht in Richtung zur Projektionslinse 15 ausgesendet, wobei bei Einschalten des Fernlichtes die LED-Lichtquellen 12 des Fernlichtmoduls 11 hinzu geschaltet werden und mit den LED-Lichtquellen 14 des Abblendlichtmoduls 13 gleichzeitig betrieben werden. Bei Betrieb der LED-Lichtquellen 12 am Fernlichtmodul 11 wird zusätzlich Licht über die erste Lichtauskoppelfläche 11 a in Richtung zur Projektionslinse 15 ausgekoppelt, und es wird ein Fernlichtfeld vor dem Kraftfahrzeug gebildet.
  • Die LED-Lichtquellen 12 und 14 sind auf Halterungen angeordnet, und die Lichtquellen selbst sind nicht sichtbar. Die Halterungen der Lichtquellen 12 und 14 können Kühlkörper umfassen, um einen optimalen Wärmeabtransport zu schaffen. Die Darstellung zeigt, dass die LED-Lichtquellen 12 gemäß der speziellen geometrischen Ausgestaltungen der Lichtleitkörper, die das Fernlichtmodul 11 und das Abblendlichtmodul 13 bilden, mit einem großen Abstand zueinander angeordnet werden können. Die Lichtleitkörper des Fernlichtmoduls 11 und des Abblendlichtmoduls 13 sind aus einem transparenten Material hergestellt, beispielsweise aus einem PMMA, einem sonstigen Acrylat oder einem Polycarbonat. Das Abblendlichtmodul 13 kann mit dem Fernlichtmodul 11 verklebt sein, oder die Module 11 und 13 sind über eine nicht näher gezeigte Halterung angrenzend aneinander angeordnet gehalten. Dabei kann die Einheit des LED-Projektionsmoduls mittels Aufnahmeanformungen 23 an einer externen, nicht näher gezeigten Halterung befestigt werden.
  • Figur 2 zeigt eine Seitenansicht des Fernlichtmoduls 11, an dem eine LED-Lichtquelle 12 angeordnet ist. Beispielhaft ist ein Lichtstrahl gezeigt, der das Fernlichtmodul 11 Z-förmig durchwandert. Das Licht wird über die LED-Lichtquelle 12 in den transparenten Lichtleitkörper des Fernlichtmoduls 11 eingekoppelt. Dabei trifft das Licht zunächst auf eine erste Totalreflexionsfläche 19, die hyperbolisch ausgebildet ist. Das Licht reflektiert an der hyperbolischen Totalreflexionsfläche 19 und trifft auf eine zweite Totalreflexionsfläche 20, welche als parabolische Reflexionsfläche 20 ausgebildet ist. Durch die Reflexion an der zweiten Totalreflexionsfläche 20 trifft das Licht auf eine erste Lichtauskoppelfläche 11 a, und der Totalreflexionswinkel ist unterschritten, so dass das Licht den Lichtleitkörper verlassen kann.
  • In Figur 3 ist eine Draufsicht auf das Fernlichtmodul 11 gezeigt, an dem zwei LED-Lichtquellen 12 angeordnet sind. Durch die Draufsicht auf das Fernlichtmodul 11 aus Richtung der lichtundurchlässigen Grenzfläche 17 sind ferner die zweiten Totalreflexionsflächen 20 gezeigt, wobei jeder LED-Lichtquelle 12 eine zweite Totalreflexionsfläche 20 zugeordnet ist. Unterhalb des sichtbaren Bereiches des Fernlichtmoduls 11 sind jeweils Totalreflexionsflächen 19 den jeweiligen LED-Lichtquellen 12 zugeordnet, die etwa in gleicher seitlicher Erstreckung zu den zweiten Totalreflexionsflächen 20 liegen. Seitlich sind Aufnahmeanformungen 23 dargestellt, über die das Fernlichtmodul 11 gehaltert werden kann, wobei bei haltender Anordnung des Abblendlichtmoduls 13 am Fernlichtmodul 11 das gesamte LED-Projektionsmodul 10 über die Aufnahmeanformungen 23 aufgenommen werden kann.
  • Die Kontur der lichtundurchlässigen Grenzfläche 17 ist mittels einer dicker geführten Linie hervorgehoben, wobei in der Oberfläche der Grenzfläche 17 die Konturierung 18 erkennbar ist, die treppenstufenartig eine Höhenänderung der Grenzfläche 17 aus Blickrichtung andeutet. Die vordere Kante des Fernlichtmoduls 11 ist durch eine Randzone 24 beschrieben, die zugleich die Lichtauskoppelfläche 11 a bildet. Durch die hohlkehlenartige Ausformung der Randzone 24 wird eine Vorformung der Lichtverteilung erreicht, so dass die Randzone 24 durch das Abblendlicht vor das Fahrzeug projiziert werden kann.
  • Die Figuren 4 und 5 zeigen das Abblendlichtmodul 13 in einer jeweiligen perspektivischen Ansicht. Die LED-Lichtquellen 14 sind über Halteplatinen gezeigt, und die LED-Licht emittierenden Flächen sind auf nicht sichtbare Weise zwischen den Platinen und dem Lichtleitkörper des Abblendlichtmoduls 13 angeordnet. Über die Lichtemissionselemente der LED-Lichtquellen 14 wird Licht in das Abblendlichtmodul 13 eingestrahlt, wobei drei LED-Lichtquellen 14 dargestellt sind. Jeder der LED-Lichtquellen 14 ist eine erste Totalreflexionsfläche 21 zugeordnet, die eine hyperbolische Form aufweist. Das durch die LED-Lichtquellen 14 eingestrahlte Licht reflektiert an den hyperbolisch ausgeformten Totalreflexionsflächen 21 und trifft jeweils auf zweite Totalreflexionsflächen 22, welche dem Strahlengang jedes einzelnen Lichtes der LED-Lichtquellen 14 zugeordnet sind. Die zweiten Totalreflexionsflächen 22 können einer parabolischen Form entsprechen und reflektieren das Licht in Richtung zur zweiten Lichtauskoppelfläche 13a. Die Fläche, über die das Abblendlichtmodul 13 am Fernlichtmodul 11 angrenzend angeordnet werden kann, entspricht der Bodenfläche 25. Damit sind die LED-Lichtquellen 14 maximal beabstandet zur Bodenfläche 25 angeordnet und es entsteht keine kumulierte Anordnung mehrerer LED-Lichtquellen 12 und 14 des gesamten Projektionsmoduls 10.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktive Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    LED- Projektionsmodul
    11
    Fernlichtmodul
    11a
    erste Lichtauskoppelfläche
    12
    LED- Lichtquelle
    13
    Abblendlichtmodul
    13a
    zweite Lichtauskoppelfläche
    14
    LED- Lichtquelle
    15
    Projektionslinse
    16
    optische Achse
    17
    lichtundurchlässige Grenzfläche
    18
    Konturierung
    19
    erste Totalreflexionsfläche
    20
    zweite Totalreflexionsfläche
    21
    erste Totalreflexionsfläche
    22
    zweite Totalreflexionsfläche
    23
    Aufnahmeanformung
    24
    Randzone
    25
    Bodenfläche

Claims (10)

  1. LED- Projektionsmodul (10) für einen Fahrzeugscheinwerfer eines Fahrzeugs, mit
    - einem Fernlichtmodul (11) aufweisend wenigstens eine LED- Lichtquelle (12) zur Aussendung von Fernlicht über eine erste Lichtauskoppelfläche. (11 a) und mit
    - einem Abblendlichtmodul (13) aufweisend wenigstens eine LED- Lichtquelle (14) zur Aussendung von Abblendlicht über eine zweite Lichtauskoppelfläche (13a),
    - wobei eine Projektionslinse (15) vorgesehen ist, durch die das Fernlicht und das Abblendlicht entlang einer optischen Achse (16) hindurchtreten, dadurch gekennzeichnet, dass
    - entlang der optischen Achse (16) der Abstand der ersten Lichtauskoppelfläche (11a) zur Projektionslinse (15) kleiner ist als der Abstand der zweiten Lichtauskoppelfläche (13a) zur Projektionslinse (15),
    - wodurch sich vor die zweite Lichtauskoppelfläche (13a) eine in Richtung zum Abblendlichtmodul (13) weisende lichtundurchlässige Grenzfläche (17) des Fernlichtmoduls (11) erstreckt, auf die das vom Abblendlichtmodul (13) über die zweite Lichtauskoppelfläche (13a) ausgesendete Abblendlicht wenigstens teilweise einfällt.
  2. LED- Projektionsmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernlichtmodul (11) und/oder das Abblendlichtmodul (13) als transparenter Lichtleitkörper ausgebildet ist, in das Licht der LED- Lichtquellen (12, 14) einkoppelbar ist und in welchem Lichtleitkörper das Licht durch Totalreflexion an wenigstens einer Körpergrenzfläche reflektiert.
  3. LED- Projektionsmodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtundurchlässige Grenzfläche (17) durch eine Oberflächenbeschichtung gebildet ist, die sich zwischen den Lichtleitkörpern und vor der zweiten Lichtauskoppelfläche (13a) hinweg erstreckt.
  4. LED- Projektionsmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Abblendlichtmodul (13) emittierte Abblendlicht durch die lichtundurchlässige Grenzfläche (17) eine Abschattung aufweist.
  5. LED- Projektionsmodul (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtundurchlässige Grenzfläche (17) des Fernlichtmoduls (11) eine Konturierung (18) aufweist, die durch die Projektionslinse (15) als Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichtes vor das Fahrzeug projizierbar ist.
  6. LED- Projektionsmodul (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleitkörper des Fernlichtmoduls (11 ) eine erste Totalreflexionsfläche (19) und vorzugsweise wenigstens eine zweite Totalreflexionsfläche (20) aufweist, an der bzw. an denen das durch die LED- Lichtquelle (12) eingestrahlte Licht reflektiert und in Richtung zur ersten Lichtauskoppelfläche (11 a) umlenkbar ist.
  7. LED- Projektionsmodul (10) Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Totalreflexionsfläche (19) eine hyperbolische Form und die zweite Totalreflexionsfläche (20) vorzugsweise eine parabolische Form oder eine Freiform aufweist.
  8. LED- Projektionsmodul (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleitkörper des Abblendlichtmoduls (13) eine erste Totalreflexionsfläche (21) und vorzugsweise wenigstens eine zweite Totalreflexionsfläche (22) aufweist, an der bzw. an denen das durch die LED- Lichtquelle (14) eingestrahlte Licht reflektiert und in Richtung zur zweiten Lichtauskoppelfläche (13a) umlenkbar ist.
  9. LED- Projektionsmodul (10) Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Totalreflexionsfläche (21) eine hyperbolische Form und die zweite Totalreflexionsfläche (22) vorzugsweise eine parabolische Form oder eine Freiform aufweist.
  10. LED- Projektionsmodul (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernlichtmodul (11) und das Abblendlichtmodul (13) an der lichtundurchlässigen Grenzfläche (17) des Fernlichtmoduls (11) aneinander angrenzen, wobei die LED- Lichtquellen (12, 14) beabstandet und vorzugsweise maximal beabstandet zur lichtundurchlässigen Grenzfläche (17) am jeweiligen Lichtleitkörper angeordnet sind.
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