EP2559936A1

EP2559936A1 - Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: EP2559936A1
Application number: EP12175839A
Authority: EP
Inventors: Kamislav Fadel; Michael Hamm; Wolfgang Hossfeld; Christian Buchberger
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2013-02-20
Also published as: DE102011081077A1; US20130201712A1; CN102954422A; DE102011081077A8

Abstract

Vorgestellt wird ein Scheinwerfer (10) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen (18, 20) und optischen Mitteln (20, 22, 32, 38). Die Halbleiterlichtquellen (18, 20) und die optischen Mittel (20, 22, 32, 38) sind dabei so angeordnet, dass ein von einer ersten Halbleiterlichtquelle (18, 20) beleuchteter Teilbereich (48, 50, 52, 54) der Lichtverteilung nicht mit einem von einer zweiten Halbleiterlichtquelle beleuchteten Teilbereich (48, 50, 52, 54) der Lichtverteilung identisch ist. Der Scheinwerfer (10) zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Halbleiterlichtquelle von einer ersten Bauart (A) ist und eine zweite Halbleiterlichtquelle von einer zweiten Bauart (B) ist. Die erste Bauart (A) und die zweite Bauart (B) unterscheiden sich darin, dass Halbleiterlichtquellen der ersten Bauart (A) einen im Vergleich zu Halbleiterlichtquellen der zweiten Bauart (B) höheren Lichtstrom erzeugen und eine niedrigere Effizienz aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen und mit Licht brechenden und/oder reflektierenden optischen Mitteln, die dazu eingerichtet und angeordnet sind, Licht der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen so in ein Vorfeld des Scheinwerfers zu richten, dass sich dort eine regelkonforme Lichtverteilung einstellt, und wobei die wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen und die optischen Mittel so angeordnet sind, dass ein von einer ersten der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen beleuchteter Teilbereich der Lichtverteilung nicht mit einem von einer zweiten der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen beleuchteten Teilbereich der Lichtverteilung identisch ist.
Ein solcher Scheinwerfer ist aus der EP 1 357 332 A2 bekannt. Grundsätzlich wird bei Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge zwischen Leuchten und Scheinwerfern unterschieden. Leuchten dienen dazu, anderen Verkehrsteilnehmern die Präsenz und/oder das Verhalten eines Kraftfahrzeuges und/oder die Absichten seines Fahrers zu signalisieren. Beispiele von Leuchten sind Bremsleuchten, Blinkleuchten und Positionsleuchten, ohne dass dies als abschließende Aufzählung verstanden werden soll.
Scheinwerfer dienen dagegen dazu, den Fahrweg eines Kraftfahrzeuges aktiv so zu beleuchten, dass der Fahrer Hindernisse im Fahrweg rechtzeitig erkennt. Die dazu erzeugten Lichtverteilungen müssen regelkonform sein, um zum Beispiel eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer zu vermeiden. Beispiele von Lichtverteilungen, die von Scheinwerfern erzeugt werden, sind Abblendlicht- und Fernlicht-Lichtverteilungen. Auch hier gilt, dass diese Aufzählung nicht als abschließend zu verstehen ist.
Die Aufgabe oder Fähigkeit eines Bauteils zur Erzeugung von Lichtverteilungen, seien es Signal-Lichtverteilungen oder Scheinwerfer-Lichtverteilungen, wird auch als Lichtfunktion bezeichnet. In Bezug auf eine hauptsächlich als Scheinwerfer dienende Beleuchtungseinrichtung werden deren Scheinwerfer-Lichtfunktionen auch als Hauptfunktionen bezeichnet. Damit können sie von anderen Lichtfunktionen unterschieden werden, die von der gleichen Beleuchtungseinrichtung bereitgestellt werden, wenn diese zum Beispiel auch Signal-Lichtfunktionen erfüllt.
Bei in Serie hergestellten Straßenkraftfahrzeugen werden Halbleiterlichtquellen erst seit 2008 für Scheinwerfer-Hauptfunktionen eingesetzt, während sie für Signal-Lichtfunktionen bereits früher eingeführt werden konnten. Ein Grund für die Verzögerung ergab sich aus dem für Hauptfunktionen im Vergleich zu Signalfunktionen höheren Lichtstrombedarf.
Um die für Hauptfunktionen erforderlichen hohen Lichtströme zu erzeugen, werden als Halbleiterlichtquellen Leuchtdioden verwendet, die auf einem Träger vormontiert geliefert werden und die vergleichsweise hohe Lichtströme mit vergleichsweise hohen elektrischen Strömen erzeugen. Während Licht erzeugende Filamente von Glühlampen oder Lichtbogen von Gasentladungslampen im Betrieb sehr heiß werden (Größenordnung 2 bis 3 mal 10³ Grad) und daher mit dem sichtbaren Licht auch vergleichsweise viel Wärme abstrahlen, emittieren Halbleiterlichtquellen ihr Licht bei wesentlich niedrigeren Temperaturen (Größenordnung 1 bis weniger als 2 mal 10² Grad). Halbleiterlichtquellen können sowohl als Einzelemitter als auch als array aus baulich zusammengefassten Einzelemittern verwirklicht werden.
Die beim Betrieb der Halbleiterlichtquellen in Wärme umgewandelte elektrische Energie tritt innerhalb des Chips der Halbleiterlichtquelle auf und muss über Kühlkörper abgeführt werden, da der Chip sonst durch eine Überhitzung zerstört werden würde. Leistungsfähige Kühlkörper sind groß, schwer und teuer, was jeweils als Nachteil zu werten ist. Aus Gründen von Bauraumbeschränkungen ist man an kompakten Scheinwerfern interessiert. Ein hohes Gewicht ist mit Blick auf angestrebte Verringerungen des Gewichtes von Kraftfahrzeugen kontraproduktiv, und hohe Kosten sind immer nachteilig.
Vor diesem Hintergrund ist man daran interessiert, Lichtverteilungen für Hauptfunktionen von Scheinwerfern mit einer hohen Effizienz zu erzeugen. Dabei wird unter der Effizienz hier der auf die elektrische Leistung normierte Lichtstrom einer Halbleiterlichtquelle verstanden. Davon zu unterscheiden ist noch eine optische Effizienz, die man als auf den erzeugten Lichtstrom normierten Anteil des Lichtstroms definieren kann, der tatsächlich zur erwünschten Lichtverteilung beiträgt.
Die eingangs genannte EP 1 357 332 A2 betrifft in diesem Zusammenhang eine optische Effizienz. Diese Schrift zeigt bereits ein relativ kompakt aufgebautes Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei das Lichtmodul eine auf einer optischen Achse des Lichtmoduls angeordnete Halbleiterlichtquelle in Form einer Leuchtdiode aufweist. Licht der Leuchtdiode wird im Wesentlichen orthogonal zur optischen Achse des Lichtmoduls emittiert und anschließend von einer als Halbschalenreflektor verwirklichten Primäroptik auf eine Kante einer verspiegelten und im Kraftfahrzeug horizontal und auf der Höhe der optischen Achse des Lichtmoduls angeordneten Blende gebündelt.
Direkt an der Kante vorbei propagierendes Licht und auch an der verspiegelten Blende reflektiertes Licht wird von einer als Projektionslinse verwirklichten Sekundäroptik gesammelt und in das Vorfeld des Scheinwerfers projiziert. Damit wird im Vorfeld des Scheinwerfers eine Lichtverteilung mit einer scharfen Hell-Dunkel-Grenze erzeugt, die sich aus der Projektion der Blendenkante ergibt. Durch die Verwendung der verspiegelten und horizontal liegenden Blende wird eine hohe optische Effizienz erzielt, da das im dunklen Bereich der resultierenden Lichtverteilung nicht benötigte Licht nicht einfach abgeschattet, sondern durch die Lage und Verspiegelung der Blende auf die Sekundäroptik und von dieser in den hellen Bereich gerichtet wird.
Ganz allgemein gilt, dass für Scheinwerfer-Hauptfunktionen auch bei guter optischer Effizienz Halbleiterlichtquellen benötigt werden, die hohe Lichtströme erzeugen. Um mit einer gegebenen Leuchtdiode als Halbleiterlichtquelle einen möglichst hohen Lichtstrom zu erzeugen, kann diese prinzipiell in einem für die Energieeffizienz der Leuchtdiode ungünstigen Arbeitspunkt betrieben werden, der nahe an der maximal zulässigen Stromstärke der Leuchtdiode liegt. Dabei wird vergleichsweise viel Wärme erzeugt, die abgeleitet werden muss. Wird ein in Bezug auf die Effizienz günstigerer Arbeitspunkt gewählt, so sinkt der erzeugte Lichtstrom ab. Zur Erzielung des insgesamt erforderlichen Lichtstroms können dann mehrere separate Lichtmodule eingesetzt werden, was allerdings wieder zu einer weniger kompakten Lösung führen würde. Dieser Weg wird in der oben genannten EP 1 357 332 A2 beschritten.
Die Erfinder gehen davon aus, dass eine Fokussierung auf eine Optimierung der Energieeffizienz eines mit einer bestimmten Zahl von Halbleiterlichtquellen ausgestatteten Scheinwerfers mit unerwünschten Beschränkungen einhergeht, die sich direkt oder indirekt auf die Qualität der erzeugten Lichtverteilung auswirken. Solche unerwünschten Beschränkungen können zum Beispiel die Flexibilität oder auch die Möglichkeiten betreffen, besondere Anforderungen erfüllen zu können.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Scheinwerfers der eingangs genannten Art, mit dem sich eine hohe Energieeffizienz erzielen lässt, ohne dass dafür wesentliche Beschränkungen in Kauf genommen werden müssen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Von dem eingangs genannten Stand der Technik unterscheidet sich die Erfindung dadurch, dass eine erste Halbleiterlichtquelle der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen von einer ersten Bauart ist und eine zweite Halbleiterlichtquelle der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen von einer zweiten Bauart ist, wobei sich die erste Bauart und die zweite Bauart darin unterscheiden, dass ihre Halbleiterlichtquellen unterschiedliche Lichtströme und eine unterschiedliche Effizienz aufweisen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist eine erste Halbleiterlichtquelle der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen von einer ersten Bauart, und eine zweite Halbleiterlichtquelle der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen ist von einer zweiten Bauart, wobei sich die erste Bauart und die zweite Bauart darin unterscheiden, dass Halbleiterlichtquellen der ersten Bauart einen im Vergleich zu Halbleiterlichtquellen der zweiten Bauart höheren Lichtstrom erzeugen und eine niedrigere Effizienz aufweisen.
Der Umstand, dass Halbleiterlichtquellen einer ersten Bauart einen im Vergleich zu Halbleiterlichtquellen der zweiten Bauart höheren Lichtstrom erzeugen und eine niedrigere Effizienz aufweisen, bedeutet im Umkehrschluss, dass die Halbleiterlichtquellen der zweiten Bauart eine im Vergleich zu den Halbleiterlichtquellen der zweiten Bauart höhere Effizienz aufweisen und einen geringeren Lichtstrom erzeugen.
Dadurch, dass ein von einer ersten der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen beleuchteter Teilbereich der Lichtverteilung nicht mit einem von einer zweiten der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen beleuchteten Teilbereich der Lichtverteilung identisch ist, ergibt sich die Möglichkeit, eine Halbleiterlichtquelle, die einen bestimmten Teilbereich beleuchtet, unter besonderer Berücksichtigung der Lichtstromanforderungen in diesem Teilbereich auszuwählen. Als Folge ergibt sich der Vorteil, dass weniger effiziente und dafür große Lichtströme emittierende Halbleiterlichtquellen nur für Teilbereiche mit hoher Lichtstromanforderung verwendet werden müssen, während für Teilbereiche mit geringerer Lichtstromanforderung auch Halbleiterlichtquellen mit höherer Effizienz verwendet werden können. Dieser Vorteil wird dadurch verwirklicht, dass die weniger effizienten und dafür größere Lichtströme emittierenden ersten Halbleiterlichtquellen nur für Bereiche mit vergleichsweise größerer Lichtstromanforderung verwendet werden, während die effizienteren zweiten Halbleiterlichtquellen für Teilbereiche mit vergleichsweise kleinerer Lichtstromanforderung verwendet werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass bei Teilbereichen mit unterschiedlichen Lichtstromanforderungen Teilbereiche mit höherer Lichtstromanforderung durch große Lichtströme emittierende Halbleiterlichtquellen beleuchtet werden.
Bevorzugt ist auch, dass bei Teilbereichen mit unterschiedlichen Lichtstromanforderungen Teilbereiche mit geringerer Lichtstromanforderung mit Halbleiterlichtquellen beleuchtet werden, die eine höhere Effizienz aufweisen.
Ferner ist bevorzugt, dass für sämtliche Halbleiterlichtquellen eines Lichtmoduls ein gemeinsamer Kühlkörper verwendet wird.
Bevorzugt ist auch, dass die einzelnen Vorsatzoptiken Bestandteil eines einstückigen Vorsatzoptikträgers sind.
Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die optischen Mittel für jede der wenigstens zwei Lichtquellen eine Vorsatzoptik und eine für mehrere Halbleiterlichtquellen gemeinsame Sekundäroptik aufweisen, wobei die Vorsatzoptiken jeweils dazu eingerichtet sind, Licht einer Halbleiterlichtquelle zu sammeln und direkt und/oder indirekt auf die Sekundäroptik zu richten, und wobei die Sekundäroptik dazu eingerichtet ist, auf sie einfallendes Licht in das Vorfeld des Scheinwerfers zu richten.
Bevorzugt ist auch, dass die Vorsatzoptiken Licht sammelnde TIR-Optiken oder Vorsatzlinsen sind. Ferner ist bevorzugt, dass die optischen Mittel eine Blende aufweisen. Die Blende ist bevorzugt eine Spiegelblende, die dazu eingerichtet und angeordnet ist, auf eine verspiegelte Fläche einfallendes Licht der Halbleiterlichtquellen auf die Sekundäroptik zu reflektieren.
Ferner ist bevorzugt, dass die Lichtverteilung im Vorfeld des Scheinwerfers einen zentralen Teilbereich und den zentralen Teilbereich umgebende periphere Teilbereiche aufweist, wobei der zentrale Teilbereich durch wenigstens eine Halbleiterlichtquelle der ersten Bauart beleuchtet wird.
Bevorzugt ist auch, dass wenigstens ein peripherer Teilbereich durch wenigstens eine Halbleiterlichtquelle der zweiten Bauart beleuchtet wird.
Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtverteilung als periphere Teilbereiche einen linken Seitenausleuchtungsbereich, einen linken Vorfeldbereich, einen zentralen Vorfeldbereich, einen rechten Vorfeldbereich und einen rechten Seitenausleuchtungsbereich sowie einen zentralen Maximumsbereich und einen zentralen Anstiegsbereich einer asymmetrischen Lichtverteilung aufweist.
Bevorzugt ist auch, dass der linke Seitenausleuchtungsbereich und der rechte Seitenausleuchtungsbereich sowie der zentrale Maximumsbereich mit je zwei Halbleiterlichtquellen beleuchtet wird, während die übrigen Teilbereiche mit jeweils einer Halbleiterlichtquelle beleuchtet werden. Ferner ist bevorzugt, dass der zentrale Maximumsbereich von zwei Halbleiterlichtquellen der ersten Bauart beleuchtet wird. Bevorzugt ist auch, dass der linke Seitenausleuchtungsbereich und der rechte Seitenausleuchtungsbereich von zwei Halbleiterlichtquellen der zweiten Bauart oder von je einer Halbleiterlichtquelle der ersten Bauart und der zweiten Bauart beleuchtet wird. Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der zentrale Anstiegsbereich der asymmetrischen Lichtverteilung durch eine Halbleiterlichtquelle der ersten Bauart beleuchtet wird. Bevorzugt ist auch, dass Halbleiterlichtquellen der ersten Bauart einen im Vergleich zu Halbleiterlichtquellen der zweiten Bauart höheren Lichtstrom erzeugen und eine niedrigere Effizienz aufweisen.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:

Figur 1: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers;
Figur 2: eine perspektivische Darstellung einer Anordnung von n-Halbleiterlichtquellen auf einer Leiterplatte mit zugehörigen Vorsatzoptiken und einem Kühlkörper;
Figur 3: verschiedene Teilbereiche einer Lichtverteilung des Scheinwerfers;
Figur 4: ein Diagramm für Wertepaare aus Lichtstrom und Effizienz für drei verschiedene Bauarten von Halbleiterlichtquellen;
Figur 5: ein Beispiel einer Anordnung von insgesamt N Halbleiterlichtquellen einer ersten Bauart und einer zweiten Bauart;
Figur 6: ein weiteres Beispiel einer Anordnung von insgesamt n-Halbleiterlichtquellen einer ersten Bauart und einer zweiten Bauart; und
Figur 7: ein weiteres Beispiel einer Anordnung von insgesamt n-Halbleiterlichtquellen einer ersten Bauart, einer zweiten Bauart und einer dritten Bauart.

Im Einzelnen zeigt die Figur 1 einen Scheinwerfer 10 für ein Kraftfahrzeug, der wenigstens ein Lichtmodul 12 zur Erzeugung von wenigstens einer Scheinwerfer-Lichtverteilung aufweist. Bei der wenigstens einen Scheinwerfer-Lichtverteilung handelt es sich um eine Lichtverteilung, die eine Hell-Dunkel-Grenze aufweist, wie es bei einer Abblendlicht-Lichtverteilung der Fall ist, oder um eine Lichtverteilung, die keine Hell-Dunkel-Grenze aufweist, wie es bei einer Fernlicht-Lichtverteilung der Fall ist.
Das Lichtmodul 12 befindet sich in einem Gehäuse 14 des Scheinwerfers 10 und weist eine Lichtaustrittsöffnung auf, die von einer transparenten Abdeckscheibe 16 abgedeckt wird. Das Lichtmodul 12 weist eine erste Reihe 18 von Halbleiterlichtquellen und eine zweite Reihe 20 von Halbleiterlichtquellen auf. Die Halbleiterlichtquellen der ersten Reihe 18 und der zweiten Reihe 20 sind dabei jeweils in einer senkrecht zur Zeichenebene liegenden Reihe angeordnet, so dass von jeder Reihe jeweils nur eine Halbleiterlichtquelle sichtbar ist.
Die Halbleiterlichtquellen der ersten Reihe 18 und der zweiten Reihe 20 sind auf einer Leiterplatte 22 angeordnet. Über elektrische Verbindungen auf der Leiterplatte 22 werden die Halbleiterlichtquellen der ersten Reihe 18 und der zweiten Reihe 20 mit elektrischer Energie versorgt und gesteuert. Die Leiterplatte 22 ist zu diesem Zweck mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbindbar, wobei die Verbindung bevorzugt über eine Steckverbindung erfolgt. Darüber hinaus ist die Leiterplatte 22 an ein Steuergerät angeschlossen oder weist selbst eine zur Steuerung der Halbleiterlichtquellen der ersten Reihe 18 und der zweiten Reihe 20 dienende Steuerelektronik auf. Eine solche Steuerelektronik ist bevorzugt über ein Bussystem mit wenigstens einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs verbunden, um eine vom Fahrer oder einem Assistenzsystem angeforderte Lichtverteilung einzustellen.
Auf einer den Halbleiterlichtquellen der ersten Reihe 18 und der zweiten Reihe 20 abgewandten Seite der Leiterplatte 22 ist ein Kühlkörper 24 angeordnet, der die beim Betrieb der Halbleiterlichtquellen in deren Halbleitermaterial entstehende Wärme aufnimmt und an die Umgebungsluft abgibt. Dabei ist bevorzugt, dass für sämtliche Halbleiterlichtquellen eines Lichtmoduls 12 ein gemeinsamer Kühlkörper 24 verwendet wird. Dieser ist dann entsprechend groß und kann entsprechend viel Wärme aufnehmen, wodurch lokale Überhitzungen wirksam vermieden werden. Der Kühlkörper 24 besteht bevorzugt aus einem gut Wärme leitenden Metall wie Kupfer, Aluminium oder einer Kupfer oder Aluminium enthaltenden Legierung.
Zu jeder Halbleiterlichtquelle der ersten Reihe 18 und der zweiten Reihe 20 ist eine Vorsatzoptik vorhanden. Jede Vorsatzoptik ist dabei so angeordnet, dass sie von einer Halbleiterlichtquelle ausgehendes Licht sammelt und in eine vorgegebene Richtung bündelt. Die Vorsatzoptiken sind daher, wie auch die Halbleiterlichtquellen der ersten Reihe 18 und der zweiten Reihe 20, jeweils in Reihen angeordnet, die senkrecht zur Zeichenebene ausgerichtet sind. Eine erste Reihe 26 von Vorsatzoptiken ist dabei der ersten Reihe 18 von Halbleiterlichtquellen zugeordnet, während eine zweite Reihe 28 von Vorsatzoptiken der zweiten Reihe 20 von Halbleiterlichtquellen zugeordnet ist. Aufgrund der Anordnung der Reihen ist in der Figur 1 nur eine Vorsatzoptik der ersten Reihe 26 und eine Vorsatzoptik der zweiten Reihe 28 zu sehen.
Die Vorsatzoptiken sind bevorzugt als Licht brechende Linsen oder als Licht brechende und zusätzlich mit internen Totalreflexionen arbeitende optische Elemente verwirklicht. Bei Linsen erfolgt eine erste, die Lichtausbreitungsrichtung ändernde Brechung beim Eintritt des Lichtes in das Material der Linse. Eine zweite Richtungsänderung erfolgt erst bei der Brechung an der Lichtaustrittsfläche der Linse. Bei optischen Elementen, die zusätzlich interne Totalreflexionen nutzen, erfolgt zwischen dem Lichteintritt und dem Lichtaustritt zumindest für einige Lichtstrahlen noch eine Reflexion an einer totalreflektierenden Seitenfläche des optischen Elements, so dass in diesem Fall für die an Seitenflächen reflektierten Strahlen insgesamt wenigstens drei Richtungsänderungen auftreten.
Jedes Paar aus je einer Halbleiterlichtquelle und ihrer zugeordneten Vorsatzoptik erzeugt ein Bild der Lichtaustrittsfläche der Halbleiterlichtquelle im Inneren des Scheinwerfers 10. Durch eine Überlagerung der Bilder der leuchtenden Lichtaustrittsflächen der Halbleiterlichtquellen des Lichtmoduls 12 ergibt sich im Inneren des Scheinwerfers 10 eine innere Lichtverteilung.
Das Lichtmodul 12 weist eine Sekundäroptik 30 auf, die in etwa in einer Entfernung von der inneren Lichtverteilung im Scheinwerfer 10 angeordnet ist, die der Brennweite der Sekundäroptik 30 entspricht. Bei der Sekundäroptik 30 handelt es sich zum Beispiel um eine Projektionslinse 32. Grundsätzlich kommen als Sekundäroptik aber auch Reflektorvarianten in Frage. Bei einer solchen Anordnung bildet die Projektionslinse 32 die innere Lichtverteilung vergrößert im Vorfeld des Scheinwerfers, also insbesondere auf einer Fahrbahn vor dem Fahrzeug ab.
Die Vorsatzoptiken und die Sekundäroptik 30 sind dabei bevorzugt relativ zueinander so angeordnet, dass die innere Lichtverteilung in einer Petzvalfläche der Sekundäroptik 30, beziehungsweise der Projektionslinse 32 erzeugt wird. Bei der Petzvalfläche 34 handelt es sich um eine gewölbte Fläche im Urbildraum der Projektionslinse, die von der Projektionslinse 32 in eine ebene Lichtverteilung im Bildraum der Projektionslinse abgebildet wird, die parallel zu einer Hauptebene der Projektionslinse 32 ist. Durch eine Blende 38, die in die innere Lichtverteilung hineinragt und welche die innere Lichtverteilung mit einer Blendenkante begrenzt, kann eine Hell-Dunkel-Grenze in der Lichtverteilung erzeugt werden, die sich im Vorfeld des Scheinwerfers ergibt. Dabei ergibt sich die Hell-Dunkel-Grenze als Abbildung der in die innere Lichtverteilung hineinragenden Blendenkante 40 der Blende 38. Zur Beeinflussung des Lichtgradienten an der Hell Dunkel Grenze kann mindestens ein Teil einer Seite der Projektionslinse mit regelmäßigen oder unregelmäßigen Mikrostrukturen versehen werden. Ebenso sind auf dieser Linse Strukturen für die Erzeugung von Overhead Werten möglich.
Eine solche Blende kann senkrecht zur optischen Achse 36 angeordnet sein. In diesem Fall schattet sie das auf ihre Blendenfläche einfallende Licht ab. Das abgeschattete Licht gelangt daher nicht zur Projektionslinse 32 und trägt damit nicht zur Erzeugung der Lichtverteilung im Vorfeld vor dem Scheinwerfer bei. Es geht also Licht verloren, was die optische Effizienz des Systems beeinträchtigt.
Dieser Nachteil kann vermieden werden, wenn eine eher parallel als senkrecht zur optischen Achse 36 ausgerichtete Blende 38 verwendet wird, die auf der Seite verspiegelt ist, die dem Halbraum zugewandt ist, in dem sich die Halbleiterlichtquellen befinden. In der Darstellung der Figur 1 ist dies der oberhalb der optischen Achse 36 und innerhalb des Scheinwerfergehäuses 24 liegende Halbraum. Der Teil des von den Halbleiterlichtquellen ausgehenden Lichtes, der an der Blendenkante 40 vorbeigelangt, fällt direkt auf die Projektionslinse 32 und wird von dieser in das Vorfeld vor den Scheinwerfer 10 projiziert.
Aber auch der Teil des Lichtes der Halbleiterlichtquellen, der auf die verspiegelte Seite der Blende 38 einfällt, geht nicht verloren, sondern wird von der verspiegelten Seite ebenfalls auf die Projektionslinse 32 projiziert und von dieser in die Lichtverteilung vor dem Fahrzeug gebrochen. Dies ist auch das Kriterium für die Anordnung der Spiegelblende. Diese ist so anzuordnen, dass auf ihre verspiegelte Seite fallendes Licht über die Sekundäroptik in den hellen Bereich der Lichtverteilung im Vorfeld des Scheinwerfers umgelenkt wird. Auf diese Weise werden einerseits Lichtverluste minimiert, und es ergibt sich eine hohe optische Effizienz des Lichtmoduls 12, beziehungsweise des Scheinwerfers 10. Auf der anderen Seite wird auch hier die Blendenkante als Hell-Dunkel-Grenze in das Vorfeld des Scheinwerfers abgebildet.
Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Anordnung von n=10 Halbleiterlichtquellen mit Leiterplatte, Vorsatzoptiken und Kühlkörper. Es versteht sich aber, dass N auch andere Werte als 10 besitzen kann. Wesentlich ist zunächst nur, dass es wenigstens eine erste und eine zweite Halbleiterlichtquelle gibt. Die Zahl N der Halbleiterlichtquellen kann aber auch in der Größenordnung der Zahl 100 liegen.
Eine erste Reihe 18 von Halbleiterlichtquellen weist fünf Halbleiterlichtquellen 18.1, ..., 18.5 auf. Eine zweite Reihe Halbleiterlichtquellen weist fünf Halbleiterlichtquellen 20.1, ..., 20.5 auf. Die Aufteilung muss aber nicht auf zu gleichen Teilen erfolgen und es können auch mehr als zwei Reihen oder auch eine unregelmäßige Anordnung verwendet werden. In der dargestellten Ausgestaltung sind diese Halbleiterlichtquellen auf einer gemeinsamen Leiterplatte 22 angeordnet.
Die Leiterplatte 22 weist neben den genannten Halbleiterlichtquellen und in der Figur 2 nicht sichtbaren elektrischen Verbindungen ein Steckverbindungselement 42 zur Versorgung der Leiterplatte sowie elektronische und/oder elektrische Komponenten 44 auf, die zur Steuerung und/oder Kodierung der Leiterplatte 22 und der auf der Leiterplatte 22 angeordneten Halbleiterlichtquellen dienen. Bei den Komponenten 44 kann es sich zum Beispiel um ein Steuergerät und/oder um Kodierwiderstände und/oder um elektronische Bauteile zur Kodierung der Leiterplatte 22 und/oder um Sensoren, insbesondere Temperatursensoren, zum Beispiel einen NTC- oder PTC-Widerstand handeln. An Stelle von einer Leiterplatte können auch mehrere Leiterplatten verwendet werden.
Zu jeder der n=10 Halbleiterlichtquellen ist genau eine Vorsatzoptik vorhanden. Dabei ist der ersten Reihe 18 von Halbleiterlichtquellen eine erste Reihe 26 von Vorsatzoptiken zugeordnet. Jeder Halbleiterlichtquelle 18.1, ..., 18.5 der ersten Reihe 18 von Halbleiterlichtquellen ist dabei eine Vorsatzoptik 26.1, ..., 26.5 der ersten Reihe 26 von Vorsatzoptiken zugeordnet. Der zweiten Reihe 20 von Halbleiterlichtquellen ist eine zweite Reihe 28 von Vorsatzoptiken zugeordnet. Jeder Halbleiterlichtquelle 20.1, ..., 20.5 der ersten Reihe 20 von Halbleiterlichtquellen ist dabei eine Vorsatzoptik 28.1, ..., 28.5 der zweiten Reihe 28 von Vorsatzoptiken zugeordnet.
Jede Vorsatzoptik sammelt und bündelt das von der ihr zugeordneten Halbleiterlichtquelle ausgehende Licht. Wie aus der Figur 2 erkennbar ist, weisen Lichtaustrittsflächen der Vorsatzoptiken dabei in verschiedene Raumrichtungen. Daraus ergibt sich, dass das Licht der Halbleiterlichtquellen nicht in einem einzigen Punkt vereinigt wird, sondern dass bereits die von den Vorsatzoptiken innerhalb des Lichtmoduls 12 erzeugte Lichtverteilung räumlich verschiedene Teilbereiche aufweist, in die jeweils Licht einer Halbleiterlichtquelle gebündelt und gerichtet wird.
Diese innere Lichtverteilung mit ihren verschiedenen Teilbereichen wird von der Projektionslinse 32 in das Vorfeld vor dem Scheinwerfer 10 projiziert, so dass sich die letztlich auf der Straße ergebende Lichtverteilung aus verschiedenen Teilbereichen zusammensetzt, deren Lage innerhalb der Lichtverteilung von der Lage und Ausrichtung des zugehörigen Paars aus Halbleiterlichtquelle und Vorsatzoptik innerhalb des Lichtmoduls 12 abhängig ist.
Die einzelnen Vorsatzoptiken sind bevorzugt Bestandteil eines einstückigen Vorsatzoptikträgers 46. Ein solcher einstückiger Vorsatzoptikträger 46 lässt sich zum Beispiel durch Spritzgießen eines transparenten Kunststoffmaterials wie PMMA (Polymethylmetachrylat) oder PC (Polycarbonat) oder auch aus Glas oder einem anderen transparenten Material herstellen. Die Verwendung eines einstückigen Vorsatzoptikträgers 46 hat den besonderen Vorteil, dass die Lage und Ausrichtung der einzelnen Vorsatzoptiken des Vorsatzoptikträgers 46 relativ zueinander unveränderlich festgelegt ist, so dass bei der Montage des Lichtmoduls 12 keine aufwändigen Justierungsschritte zur Justierung der einzelnen Vorsatzoptiken erforderlich sind. Der Vorsatzoptikträger 46 wird zum Beispiel mit dem Kühlkörper 24 verschraubt, wobei die Leiterplatte 22 zwischen dem Vorsatzoptikträger 46 und dem Kühlkörper 24 eingespannt wird. Dadurch ergibt sich insbesondere auch ein guter thermischer Kontakt zwischen der Leiterplatte 22 und einer Anlagefläche des Kühlkörpers 24. Der thermische Kontakt kann durch Verwendung einer Wärmeleitpaste oder eines Wärmeleitklebers zwischen dieser Anlagefläche und der Leiterplatte 22 noch verbessert werden.
Die einzelnen Halbleiterlichtquellen sind auf der Leiterplatte 22 bevorzugt einzeln oder in Gruppen steuerbar mit einer Energieversorgung verbunden, so dass die Halbleiterlichtquellen einzeln oder in Gruppen einschaltbar und ausschaltbar und/oder dimmbar sind.
Die Figur 3 zeigt verschiedene Teilbereiche einer Lichtverteilung, wie sie von einem erfindungsgemäßen Scheinwerfer 10 in seinem Vorfeld, also insbesondere auf einer Fahrbahn vor dem Fahrzeug, erzeugt wird. Dabei ist jeweils nur ein Teilbereich dargestellt, wie er von einer Halbleiterlichtquelle oder einer Gruppe gemeinsam betätigter und gesteuerter Halbleiterlichtquellen erzeugt wird. Die dargestellten Teilbereiche werden im normalen Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs nicht einzeln verwendet, sondern dienen hier nur der Veranschaulichung technischer Wirkungen der Erfindung. Im normalen Fahrbetrieb verwendete Lichtverteilungen ergeben sich insbesondere dadurch, dass die dargestellten Teilbereiche gleichzeitig erzeugt werden.
Insgesamt werden in der Figur 3 vier Teilbereiche 48, 50, 52 und 54 qualitativ dargestellt. Jeder Teilbereich stellt selbst eine Lichtverteilung dar. Das innerhalb eines jeden Teilbereichs liegende Kreuz markiert dabei jeweils den Schwerpunkt einer solchen Lichtverteilung, in dem sich eine maximale Helligkeit einstellt. Die beiden das Kreuz umgebenden und sich nicht schneidenden geschlossenen Kurven repräsentieren jeweils Isolux-Kurven, also Linien, die geometrische Orte von (innerhalb eines Kurvenzuges) gleicher Helligkeit miteinander verbinden. Dabei nimmt die Helligkeit von innen nach außen, also vom Kreuz über den inneren Kurvenzug zum äußeren Kurvenzug hin, ab.
Der in der Figur 3a dargestellte Teilbereich 48 wird von einer äußeren Halbleiterlichtquelle, insbesondere von der Halbleiterlichtquelle 18.5 in Verbindung mit der dieser Halbleiterlichtquelle 18.5 zugeordneten Vorsatzoptik 26.5 erzeugt. Die lichttechnische Funktion dieses Teilbereichs 48 besteht darin, einen allmählichen Übergang vom dunklen Bereich rechts des Teilbereichs 48 zu helleren Zentralbereichen einer tatsächlich verwendeten Lichtverteilung zu erzielen.
Der Teilbereich 50 aus der Figur 3b wird von der Halbleiterlichtquelle 18.4 und der dieser Halbleiterlichtquelle zugeordneten Vorsatzoptik 26.4 erzeugt und dient zum Anschluss des Teilbereichs 48 aus der Figur 3a an einen zentraleren, hell erleuchteten Bereich einer realen Lichtverteilung.
Der Teilbereich 52 aus der Figur 3c wird von der zentralen Halbleiterlichtquelle 18.3 und der dieser Halbleiterlichtquelle zugeordneten zentralen Vorsatzoptik 26.3 erzeugt. Die lichttechnische Funktion des Teilbereichs 26.3 besteht darin, das zentrale Vorfeld vor dem Scheinwerfer 10 mit möglichst großer Reichweite zu beleuchten.
Der Teilbereich 54 in der Fig. 3d dient zur Erzeugung einer maximalen Helligkeit im Zentrum einer real zu erzeugenden Lichtverteilung und wird von zentralen Halbleiterlichtquellen und Vorsatzoptiken erzeugt, insbesondere von der Halbleiterlichtquelle 20.2 in Verbindung mit ihrer Vorsatzoptik 26.2 und/oder der Halbleiterlichtquelle 20.3 in Verbindung mit ihrer Vorsatzoptik 26.3.
Der Teilbereich 54 liegt dabei im Vergleich zum Teilbereich 52 etwas tiefer, so dass der Teilbereich 52 die Lage der Hell-Dunkel-Grenze markiert, während der Teilbereich 54 die maximale Helligkeit für den Bereich unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze im Zentrum der Lichtverteilung bereitstellt.
Die einzelnen Teilbereiche der Lichtverteilung, also zum Beispiel die Teilbereiche 48, 50, 52 und 52 sowie die übrigen Teilbeiche, die von den anderen, noch verbleibenden Paarungen aus Halbleiterlichtquellen und Vorsatzoptiken erzeugt werden, ergeben zusammen regelkonforme räumliche Lichtverteilungen im Vorfeld des Scheinwerfers. Soweit wie bis hier beschrieben, handelt es sich bei dem Scheinwerfer 10 also um einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen und Licht brechende und/oder Licht reflektierende optische Mittel aufweist, die dazu eingerichtet und angeordnet sind, Licht der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen so in ein Vorfeld des Scheinwerfers 10 zu richten, dass sich dort eine regelkonforme räumliche Lichtverteilung einstellt.
Bei den Licht brechenden und/oder Licht reflektierenden optischen Mitteln handelt es sich insbesondere um die Vorsatzoptiken, die Blende und die Sekundäroptik. Die Blende ist dabei ein Licht reflektierendes optisches Mittel. Eine Projektionslinse ist ein rein Licht brechendes optisches Mittel, und die Vorsatzoptiken sind, je nach Ausführung, entweder Licht brechende optische Mittel in Form von Linsen oder Licht brechende und Licht reflektierende optische Mittel in Form von TIR-Vorsatzoptiken (TIR = Total Internal Reflection).
Wie Figur 3 mit den verschiedenen Teilbereichen 48, 50, 52 und 54 zeigt, sind die Halbleiterlichtquellen und die optischen Mittel dabei so angeordnet, dass ein von einer ersten der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen beleuchteter Teilbereich der Lichtverteilung nicht mit einem von einer zweiten der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen beleuchteten Teilbereich der Lichtverteilung identisch ist. In der Figur 3 ist zum Beispiel keiner der vier Teilbereiche 48, 50, 52, 54 mit einem anderen dieser vier Teilbereiche identisch.
Für Scheinwerfer 10 von Kraftfahrzeugen stehen für die Erzeugung von Scheinwerfer-Lichtverteilungen Halbleiterlichtquellen unterschiedlicher Bauarten und mit mit unterschiedlichen Eigenschaften zur Verfügung. Diese Halbleiterlichtquellen mit unterschiedlichen Eigenschaften können grob in drei Bauarten A, B und C eingeteilt werden, die sich insbesondere durch die Werte des von ihnen erzeugten Lichtstroms und der dabei erzielten Effizienz unterscheiden.
Die Figur 4 zeigt ein Diagramm, in dem Lichtströme über der Effizienz aufgetragen sind. Dabei wird der Lichtstrom in Lumen (lm) und die Effizienz in Lumen pro Watt (lm/W) angegeben. In Figur 4 sind Wertepaare von drei verschiedenen Bauarten von Halbleiterlichtquellen eingezeichnet. Diese drei Bauarten werden durch die Großbuchstaben A, B und C voneinander unterschieden.
Halbleiterlichtquellen der Bauart A zeichnen sich durch einen hohen maximalen Lichtstrom aus. Sie besitzen dafür den Nachteil einer im Vergleich mit anderen Halbleiterlichtquellen eher geringeren Effizienz.
Halbleiterlichtquellen der Bauart B zeichnen sich durch eine hohe Effizienz aus, die insbesondere höher ist als die Effizienz der Halbleiterlichtquelle der Bauart A. Allerdings weisen die Halbleiterlichtquellen der Bauart B den Nachteil auf, dass ihr maximaler Lichtstrom eher gering ist, insbesondere ist er eher geringer als der maximale Lichtstrom der Halbleiterlichtquellen der Bauart A.
Halbleiterlichtquellen der weiteren Bauart C zeichnen sich dadurch aus, dass ihr maximaler Lichtstrom einem mittleren Wert entspricht, der zwischen den maximalen Lichtströmen der Halbleiterlichtquellen der Bauarten A und B liegt. Die Halbleiterlichtquellen der Bauart C zeichnen sich ferner dadurch aus, dass ihre Effizienz ebenfalls zwischen den Werten der Effizienz der Halbleiterlichtquellen von der Bauart B und der Bauart A liegt.
Typische Vertreter der Bauart A sind zum Beispiel Leuchtdioden, die auf einer Befestigungseinheit vormontiert sind, wobei in diese Befestigungseinheit zusätzliche Bauteile integriert sind, wie zum Beispiel eine elektronische Kontaktierung, Temperaturfühler und Kodierwiderstände. Darüber hinaus dient eine solche Befestigungseinheit in der Regel zur Befestigung des Bauteils in seinem technischen Umfeld, beispielsweise auf einer Leiterplatte 22. Unter einer Leiterplatte 22 wird insofern jede technische Einrichtung verstanden, die mehrere Halbleiterlichtquellen und zugehörige Energieversorgungs- und Steuerleitungen trägt. Beispiele von Vertretern der Bauart A sind Philips Lumileds Altilon-Leuchtdioden und Osram Ostar Headlamp Leuchtdioden. Diese Leuchtdioden sind elektronisch und thermisch auf eine Stromtragfähigkeit ausgelegt, die zwischen 1 und 2,5 Ampere liegt. Pro Quadratmillimeter Chipfläche können damit rund 250 Lumen Lichtstrom erzeugt werden. Die Leuchtdichte liegt bei ca. 6 x 10⁷ candela pro Quadratmeter. Die sogenannte Wall-Plug-Efficiency, das heißt der auf die aufgenommene Leistung bezogene Lichtstrom, liegt bei ca. 75 Lumen pro Watt. Leuchtdioden-Chips in der Größe von einem Quadratmillimeter sind zu Arrays unterschiedlicher Größe mechanisch und elektrisch kombiniert erhältlich, so dass lichtstarke Quellen gebildet werden können. Beispiele von Kombinationen sind Anordnungen mit 1 x 2, 1 x 3, 1 x 4, 1 x 5, 1 x 6, 2 x 2, usw. Leuchtdioden.
Halbleiterlichtquellen der Bauart B ergeben sich bei vergossenen Ein-Chip-Leuchtdioden. Dies sind Leuchtdioden, die auf keramische Träger oder in einem sogenannten Lead Frame Package, also einem in der Regel vergossenen Metallgitter angeordnet und für eine Befestigung und Kontaktierung durch einen Lötprozess, insbesondere durch ein Surface Mounted Device-Lötverfahren (SMD) eingerichtet sind. Beispiele dieser Bauart B werden durch die Leuchtdioden mit den Bezeichnungen Osram Oslon und Philips Rebel repräsentiert. Halbleiterlichtquellen dieser Bauart B zeichnen sich dadurch aus, dass sie zum Schutz und für eine bessere Auskoppeleffizienz mit einem nahezu halbkugelförmigen Verguss bedeckt sind. Der halbkugelförmige Verguss besteht in der Regel aus optischem Silikon. Die Leuchtdioden sind elektronisch und thermisch auf eine Stromtragfähigkeit bis zu etwa einem Ampere ausgelegt. Der Verguss erhöht nicht nur die Auskoppeleffizienz, sondern er vergrößert auch, wie eine Lupe, die Leuchtdioden-Chip-Fläche um rund den Faktor 2. Zurzeit sind solche Leuchtdioden mit einer Chipfläche von einem Quadratmillimeter und zwei Quadratmillimetern auf dem Markt erhältlich. Typische Lichtströme von Halbleiterlichtquellen dieser Bauart liegen bei 150 Lumen bei einem Strom von 350 Milliampere. Die Leuchtdichte liegt bei 2 x 10⁷ Candela pro Quadratmeter und damit auf ca. 30 % des entsprechenden Vergleichswertes von Halbleiterlichtquellen der Bauart A. Die Wall-Plug-Efficiency liegt bei rund 100 Lumen pro Watt.
Halbleiterlichtquellen der Bauart C sind in der Regel Ein-Chip-Leuchtdioden, die auf keramische Träger oder in einem sogenannten Lead Frame Package, also einem in der Regel vergossenen Metallgitter, liegen und die für eine Befestigung und Kontaktierung durch einen Lötprozess vorgesehen sind. Auch hier gilt für den Lötprozess, dass SMD-Lötverfahren bevorzugt sind. Ein Vertreter der Bauart C wird durch Leuchtdioden Nichia NJSW072T repräsentiert. Leuchtdioden dieser Bauart zeichnen sich dadurch aus, dass sie elektronisch und thermisch auf eine Stromtragfähigkeit von etwa 1 Ampere ausgelegt sind. Ein optischer Verguss fehlt. Aus diesem Grund sind diese Leuchtdioden bezüglich der Auskopplung von Licht weniger effizient als Leuchtdioden der Bauart B, besitzen aber vorteilhafterweise die gleiche Leuchtdichte wie die High-Power-Arrays aus Halbleiterlichtquellen der Bauart A. Damit bildet die Bauart C in gewisser Weise ein Bindeglied zwischen den Bauarten A und B.
Die Erfindung nutzt die unterschiedlichen Eigenschaften der Halbleiterlichtquellen verschiedener Bauarten aus. Die aus der Figur 3 ersichtliche Nicht-Identität der verschiedenen Teilbereiche ergibt sich bereits aus der räumlichen Trennung der Halbleiterlichtquellen, die sich ihrerseits zwangsläufig aus der Verwendung mehrerer Halbleiterlichtquellen ergibt. Einzelne Halbleiterlichtquellen beleuchten über einzelne Vorsatzoptiken bestimmte Teilbereiche der Lichtverteilung. Diesen Teilbereichen können bestimmte Teilfunktionen wie der Erzeugung einer maximalen Reichweite oder eines weichen Übergangs zur dunklen Seitenzone zugeordnet werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, diese einzelnen Teilfunktionen, das heißt die Ausleuchtung der verschiedenen Teilbereiche, nicht nur über die jeweils verwendete Vorsatzoptik, sondern auch durch einen Einsatz von Halbleiterlichtquellen unterschiedlicher Bauart in ein und demselben Lichtmodul 12 zu beeinflussen.
Dies wird im Folgenden unter Bezug auf die Figuren 5 bis 7 näher erläutert. Die Figuren 5 bis 7 zeigen jeweils eine Anordnung von N = 10 Halbleiterlichtquellen auf einer Leiterplatte 22. Dabei sind die Halbleiterlichtquellen, wie es bereits im Zusammenhang mit der Figur 2 erläutert worden ist, in einer ersten Reihe 18 und in einer zweiten Reihe 20 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel, das in der Figur 5 dargestellt ist, sind die Halbleiterlichtquellen zusätzlich in sieben verschiedene Gruppen eingeteilt, wobei jede Gruppe eine Lichtfunktion erfüllt, indem sie einen bestimmten Teilbereich, etwa einen Teilbereich wie er in der Figur 3 dargestellt ist, ausleuchtet.
Eine erste Gruppe 56 besteht aus den Halbleiterlichtquellen 18.1 und 20.1 und dient dazu, einen Teilbereich auf der linken Seite auszuleuchten. Eine zweite Gruppe 58 besteht aus der einzelnen Halbleiterlichtquelle 18.2 und dient dazu, einen linken Vorfeldbereich auszuleuchten. Eine dritte Gruppe besteht aus der einzelnen Halbleiterlichtquelle 18.3 und dient dazu, einen zentralen Vorfeldbereich auszuleuchten. Eine vierte Gruppe besteht aus der einzelnen Halbleiterlichtquelle 18.4 und dient dazu, einen rechten Vorfeldbereich auszuleuchten. Eine fünfte Gruppe 64 besteht aus den beiden Halbleiterlichtquellen 18.5 und 20.5 und dient dazu, einen rechten Seitenbereich auszuleuchten. Eine sechste Gruppe besteht aus den beiden Halbleiterlichtquellen 20.2 und 20.3 und dient dazu, ein Beleuchtungsmaximum im Zentrum der Lichtverteilung zu erzeugen. Eine siebte Gruppe besteht aus der einzelnen Halbleiterlichtquelle 20.4 und dient dazu, den Anstieg der asymmetrischen Lichtverteilung einer Abblendlicht-Lichtverteilung zu erzeugen.
Dabei werden für die verschiedenen Gruppen Halbleiterlichtquellen verschiedener Bauarten verwendet. In der Ausgestaltung, die in der Figur 5 dargestellt ist, werden für die erste Gruppe 56 , die zweite Gruppe 58, die dritte Gruppe 60, die vierte Gruppe 62 und die fünfte Gruppe 64 Halbleiterlichtquellen der Bauart B verwendet, die sich durch eine hohe Energieeffizienz auszeichnen, dafür aber einen vergleichsweise geringen Lichtstrom und auch eine vergleichsweise geringe Leuchtdichte aufweisen. Für die sechste Gruppe 66 und die siebte Gruppe 68 werden dagegen Halbleiterlichtquellen der Bauart A verwendet, die zwar den Nachteil einer geringen Energieeffizienz besitzen, aber eine hohe Leuchtdichte und einen hohen Lichtstrom bereitstellen. Die so bestückte Leiterplatte 22 aus der Figur 5 ist daher insbesondere für eine Erzeugung von Lichtverteilungen mit hohem Maximalwert im Zentrum der Lichtverteilung geeignet. Dadurch, dass in den peripheren Teilbereichen der Lichtverteilung, die von der ersten Gruppe 56, der zweiten Gruppe 58, der dritten Gruppe 60, der vierten Gruppe 62 und der fünften Gruppe 64 von Halbleiterlichtquellen beleuchtet werden, Halbleiterlichtquellen mit höherer Energieeffizienz verwendet werden, ist die Gesamt-Energie-Effizienz der Anordnung trotz hohem Maximalwert der Helligkeit im Zentrum der Lichtverteilung noch akzeptabel.
Die Figur 5 zeigt damit insbesondere eine Ausgestaltung, bei der Halbleiterlichtquellen von einer ersten Bauart und von einer zweiten Bauart verwendet werden, wobei sich die erste Bauart und die zweite Bauart darin unterscheiden, dass Halbleiterlichtquellen der ersten Bauart einen im Vergleich zu Halbleiterlichtquellen der zweiten Bauart höheren Lichtstrom erzeugen und eine niedrigere Effizienz aufweisen. In der Ausgestaltung, die in der Figur 5 dargestellt ist, entspricht die erste Bauart der Bauart A und die zweite Bauart der Bauart B.
Die Figur 6 zeigt eine Leiterplatte 22, bei der die erste Reihe 18 von Halbleiterlichtquellen 18.1 bis 18.5 mit Halbleiterlichtquellen vom Typ B bestückt ist, während die zweite Reihe 20 von Halbleiterlichtquellen mit Halbleiterlichtquellen vom Typ C bestückt ist. Die Halbleiterlichtquellen vom Typ B zeichnen sich durch eine vergleichsweise hohe Energieeffizienz bei eher geringer Leuchtdichte und eher geringem Lichtstrom aus. Dagegen zeichnen sich die Halbleiterlichtquellen von der Bauart C durch eine mittlere Energieeffizienz, eine hohe Leuchtdichte und einen mittleren Wert des Lichtstroms aus. In dieser Ausgestaltung repräsentieren die Halbleiterlichtquellen der Bauart C Vertreter der ersten Bauart, während die Halbleiterlichtquellen der Bauart B Vertreter der zweiten Bauart repräsentieren. Auch dann gilt, dass sich die erste Bauart und die zweite Bauart darin unterscheiden, dass Halbleiterlichtquellen der ersten Bauart einen im Vergleich zu Halbleiterlichtquellen der zweiten Bauart höheren Lichtstrom erzeugen und eine niedrigere Effizienz aufweisen. Die Leiterplatte 22 nach der Figur 6 ist für die Erzeugung von Lichtverteilungen mit einem mittleren Wert des Maximalwerts der Helligkeit im Zentrum der Lichtverteilung geeignet, wobei die Effizienz der Anordnung insbesondere durch die Verwendung von Leuchtdioden der Bauart B mit hoher Energieeffizienz in der oberen Reihe 18 gewährleistet wird.
Die Figur 7 zeigt eine Leiterplatte 22 mit einer ersten Reihe 18 von Halbleiterlichtquellen, die mit Halbleiterlichtquellen vom Typ B bestückt ist. Die der Ausleuchtung der linken Seite zugeordnete erste Gruppe 56 weist neben einer Halbleiterlichtquelle vom Typ B in der ersten Reihe 18 eine Halbleiterlichtquelle vom Typ C in der zweiten Reihe 20 auf. Dies gilt analog für die fünfte Gruppe, die einen Teilbereich der Lichtverteilung auf der rechten Seite ausleuchtet. Insoweit entspricht die Bestückung der Leiterplatte 22 aus der Figur 7 der Bestückung der Leiterplatte 22 aus der Figur 6. Ein Unterschied der Leiterplatte der Figur 7 zur Leiterplatte der Figur 6 ergibt sich jedoch in den zentralen Bereichen 66 und 68, mit denen das Helligkeitsmaximum erzeugt wird und der Anstieg der asymmetrischen Lichtverteilung eines Abblendlichts ausgeleuchtet wird. Während diese Gruppen 66 und 68 beim Gegenstand der Figur 6 mit Halbleiterlichtquellen vom Typ C bestückt sind, sind diese Gruppen 66 und 68 beim Gegenstand der Figur 7 mit Halbleiterlichtquellen der Bauart A bestückt. Da die Halbleiterlichtquellen der Bauart A insbesondere einen hohen Lichtstrom liefern, ist die Leiterplatte nach der Figur 7 insbesondere zur Erzeugung von Lichtverteilungen mit einem hohen Maximalwert der Helligkeit im zentralen Bereich bei guter Seitenausleuchtung (jeweils eine Lichtquelle der Bauart C) und Energie-optimiertem Vorfeld (fünf Lichtquellen der Bauart B) geeignet.

Claims

Scheinwerfer (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen (18.1, ..., 18.5; 20.1 ..., 20.5) und mit Licht brechenden und/oder reflektierenden optischen Mitteln (20; 22; 38; 32), die dazu eingerichtet und angeordnet sind, Licht der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen (18.1, ..., 18.5; 20.1 ..., 20.5) so in ein Vorfeld des Scheinwerfers (10) zu richten, dass sich dort eine regelkonforme Lichtverteilung einstellt, und wobei die wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen und die optischen Mittel so angeordnet sind, dass ein von einer ersten der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen beleuchteter Teilbereich (48, 50, 52, 54) der Lichtverteilung nicht mit einem von einer zweiten der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen beleuchteten Teilbereich der Lichtverteilung identisch ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Halbleiterlichtquelle der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen von einer ersten Bauart ist und eine zweite Halbleiterlichtquelle der wenigstens zwei Halbleiterlichtquellen von einer zweiten Bauart ist, wobei sich die erste Bauart und die zweite Bauart darin unterscheiden, dass ihre Halbleiterlichtquellen unterschiedliche Lichtströme und eine unterschiedliche Effizienz aufweisen.
Scheinwerfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Teilbereichen mit unterschiedlichen Lichtstromanforderungen Teilbereiche mit höherer Lichtstromanforderung durch große Lichtströme emittierende Halbleiterlichtquellen beleuchtet werden.
Scheinwerfer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Teilbereichen mit unterschiedlichen Lichtstromanforderungen Teilbereiche mit geringerer Lichtstromanforderung mit Halbleiterlichtquellen beleuchtet werden, die eine höhere Effizienz aufweisen.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für sämtliche Halbleiterlichtquellen eines Lichtmoduls (12) ein gemeinsamer Kühlkörper (24) verwendet wird.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Vorsatzoptiken Bestandteil eines einstückigen Vorsatzoptikträgers (46) sind.
Scheinwerfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel für jede der wenigstens zwei Lichtquellen eine Vorsatzoptik und eine für mehrere Halbleiterlichtquellen gemeinsame Sekundäroptik (30) aufweisen, wobei die Vorsatzoptiken jeweils dazu eingerichtet sind, Licht einer Halbleiterlichtquelle zu sammeln und direkt und/oder indirekt auf die Sekundäroptik zu richten, und wobei die Sekundäroptik dazu eingerichtet ist, auf sie einfallendes Licht in das Vorfeld des Scheinwerfers zu richten.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptiken Licht sammelnde TIR-Optiken oder Vorsatzlinsen sind.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel eine Blende (38) aufweisen.
Scheinwerfer (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (38) eine Spiegelblende ist, die dazu eingerichtet und angeordnet ist, auf eine verspiegelte Fläche einfallendes Licht der Halbleiterlichtquellen auf die Sekundäroptik zu reflektieren.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtverteilung im Vorfeld des Scheinwerfers einen zentralen Teilbereich und den zentralen Teilbereich umgebende periphere Teilbereiche aufweist, wobei der zentrale Teilbereich durch wenigstens eine Halbleiterlichtquelle der ersten Bauart beleuchtet wird.
(10) Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein peripherer Teilbereich durch wenigstens eine Halbleiterlichtquelle der zweiten Bauart beleuchtet wird.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtverteilung als periphere Teilbereiche einen linken Seitenausleuchtungsbereich, einen linken Vorfeldbereich, einen zentralen Vorfeldbereich, einen rechten Vorfeldbereich und einen rechten Seitenausleuchtungsbereich sowie einen zentralen Maximumsbereich und einen zentralen Anstiegsbereich einer asymmetrischen Lichtverteilung aufweist.
Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der linke Seitenausleuchtungsbereich und der rechte Seitenausleuchtungsbereich sowie der zentrale Maximumbereich mit je zwei Halbleiterlichtquellen beleuchtet wird, während die übrigen Teilbereiche mit jeweils einer Halbleiterlichtquelle beleuchtet werden.
Scheinwerfer (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Maximumbereich von zwei Halbleiterlichtquellen der ersten Bauart beleuchtet wird.
Scheinwerfer (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der linke Seitenausleuchtungsbereich und der rechte Seitenausleuchtungsbereich von zwei Halbleiterlichtquellen der zweiten Bauart oder von je einer Halbleiterlichtquelle der ersten Bauart und der zweiten Bauart beleuchtet wird.