EP2884157A2 - Motor vehicle headlamp - Google Patents
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Definitions
- the light entry end viewed from the light entry surface, has an increasing cross section.
- the increasing with increasing distance from the light entrance surface cross-section causes a desired reduction of the opening angle of the propagating light in the primary optics, so that the light exits in bundled form through the light exit surface of the primary optics in the direction of a possibly but not mandatory secondary optics of the headlamp.
- the light sources 14 are arranged on a carrier element 24. On the support element 24, in addition to the light sources 14, further electrical components and conductor tracks are arranged, which allow an electrical supply and control of the light sources 14, which is not shown here for reasons of clarity.
- the carrier element 24 is generally a rigid or flexible circuit board and is usually in thermal contact with a heat sink, not shown in the figure, which is arranged and arranged to receive the heat generated during operation of the light sources 14 and to the environment leave.
- Each of the semiconductor light sources 14 has a respective individual light exit surface 17.
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Abstract
Vorgestellt wird ein Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) mit wenigstens einer Halbleiterlichtquelle (14) und einer Primäroptik (16) die dazu eingerichtet ist von der Halbleiterlichtquelle (16) ausgehendes Licht zu sammeln und auf eine Sekundäroptik (18) zu richten, wobei die Primäroptik (16) das Licht der Lichtquelle (14) über eine Lichteintrittsfläche (26) aufnimmt und über eine Lichtaustrittsfläche (28) auskoppelt und wobei die Primäroptik (16) einen Anbindungsflansch (42) aufweist, mit der sie in einer Halterung (34) in wenigstens zwei Festlagern (52) gehalten ist, die in einer ersten Ebene angeordnet sind, die parallel und mit einem Abstand (a) zu einer zweiten Ebene liegt, in der die Lichteintrittsfläche liegt. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer zeichnet sich dadurch aus, dass ein erster Abschnitt (44) des Anbindungsflansches (42) kuppelartig gewölbt ist. A motor vehicle headlight (10) with at least one semiconductor light source (14) and a primary optics (16) which is set up to collect light emanating from the semiconductor light source (16) and direct it to a secondary optics (18), the primary optics (16) being presented. the light of the light source (14) via a light entry surface (26) receives and decouples via a light exit surface (28) and wherein the primary optics (16) has a Anbindungsflansch (42) with which they in a holder (34) in at least two fixed bearings ( 52) disposed in a first plane which is parallel and at a distance (a) to a second plane in which the light entry surface lies. The motor vehicle headlight is characterized in that a first section (44) of the connecting flange (42) is domed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to a motor vehicle headlight having the features of the preamble of
Ein solcher Kraftfahrzeugscheinwerfer ist aus der
Die Lichtaustrittsfläche von Halbleiterlichtquellen, die für Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet werden, befindet sich typischerweise in einem Rechteck mit einer Kantenlänge zwischen 0,5 und 2 Millimetern. Um einen möglichst großen Teil des Lichtes aufzunehmen, das von den Halbleiterlichtquellen emittiert wird, beträgt der Abstand der Lichtaustrittsfläche der Halbleiterlichtquelle von der Lichteintrittsfläche der Primäroptik nur wenige Zehntel eines Millimeters. Die Länge der Primäroptik, die zwischen ihrer Lichteintrittsfläche und ihrer Lichtaustrittsfläche liegt, beträgt typischerweise einige Millimeter. Sie liegt zum Beispiel in einem Bereich von 5 bis 15 mm, wobei diese Bereichsangabe lediglich zur Veranschaulichung typischer Größenverhältnisse dient und bei anderen Beispielen auch außerhalb der angegebenen Grenzen liegen kann.The light exit surface of semiconductor light sources used for motor vehicle headlights is typically in a rectangle with an edge length of between 0.5 and 2 millimeters. In order to receive the largest possible part of the light emitted by the semiconductor light sources, the distance of the light exit surface of the semiconductor light source from the light entry surface of the primary optics is only a few tenths of a millimeter. The length of the primary optic, which lies between its light entry surface and its light exit surface, is typically a few millimeters. It is, for example, in a range of 5 to 15 mm, this range is only to illustrate typical size ratios and in other examples may be outside the specified limits.
Halbleiterlichtquellen erreichen im Betrieb Temperaturen von über 100°C. Aufgrund der eng benachbarten Anordnung der Halbleiterlichtquellen und der Primäroptik ergibt sich eine thermische Kopplung, die zu einer Aufheizung der Primäroptik und damit zu einer Änderung von Abständen innerhalb des Scheinwerfers durch thermische Bauteilausdehnung führen kann. Weitere Temperatureinflüsse auf solche Abstände ergeben sich aus der Umgebung des Scheinwerfers. In der Automobiltechnik werden Scheinwerfer-Umgebungstemperaturen erreicht, die über 100°C liegen können. Dies gilt insbesondere bei einem Einbau in der Nähe eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Bei kalter Witterung können die Umgebungstemperaturen auch betragsmäßig hohe Werte im negativen Bereich annehmen.Semiconductor light sources reach temperatures of over 100 ° C during operation. Due to the closely adjacent arrangement of the semiconductor light sources and the primary optics results in a thermal coupling, which can lead to a heating of the primary optics and thus to a change in distances within the headlamp by thermal component expansion. Further temperature influences on such distances result from the surroundings of the headlight. Automotive technology achieves headlight ambient temperatures that can exceed 100 ° C. This is especially true when installed in the vicinity of an internal combustion engine of a motor vehicle. In cold weather, the ambient temperatures can also assume high values in the negative range.
Es hat sich gezeigt, dass die resultierenden großen Temperaturunterschiede unerwünschte Einflüsse auf Lichttechnische Scheinwerfer-Charakteristika wie die Einkoppel- und/oder die Auskoppeleffizienz ausüben und damit die Lichtverteilung und damit auch die Erfüllung von gesetzlichen Anforderungen oder von Kundenanforderungen negativ beeinflussen können. Außerdem hat sich gezeigt, dass es bei engen Spaltmaßen zwischen Lichtaustrittsflächen von Halbleiterlichtquellen und Lichteintrittsflächen von Primäroptiken zu mechanischen Beschädigungen der Halbleiterlichtquellen kommen kann.It has been found that the resulting large temperature differences exert undesirable effects on lighting headlamp characteristics such as the coupling-in and / or the coupling-out efficiency and thus the Light distribution and thus also the fulfillment of legal requirements or customer requirements can negatively influence. In addition, it has been found that with narrow gaps between light exit surfaces of semiconductor light sources and light entry surfaces of primary optics, mechanical damage to the semiconductor light sources can occur.
Eine Verringerung des Abstandes zwischen der Lichtaustrittsfläche der Halbleiterlichtquellen und der Lichteintrittsfläche der Primäroptik kann zum Beispiel zu einem unerwünschten mechanischen Kontakt dieser Flächen und damit zu einer Beschädigung der Halbleiterlichtquelle führen.A reduction of the distance between the light exit surface of the semiconductor light sources and the light entry surface of the primary optics may, for example, lead to an undesired mechanical contact of these surfaces and thus to a damage of the semiconductor light source.
Der bekannte Scheinwerfer kompensiert die Wärmedehnung der Primäroptik durch eine entgegengesetzt wirkende Wärmedehnung der Halterung, weist allerdings den Nachteil auf, dass die relevanten Abmessungen der Primäroptik und der Halterung gleich sein müssen, um eine vollständige Kompensation der thermischen Längenausdehnung der Primäroptik zu erzielen. Das bedeutet, dass die Länge der sich thermisch ausdehnenden Halterung bei gleichem Ausdehnungskoeffizienten dem Abstand zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche der Primäroptik entsprechen muss. In der Realität liegt die erste Ebene (Festlagerebene) meist beabstandet zu der zweiten Ebene (Lichteintrittsflächenebene). Die Lichteintrittsflächen sind in der Regel zwar nur mit einem sehr geringen Abstand von den Lichtquellen angeordnet, um einen möglichst großen Teil des von den Lichtquellen ausgehenden Lichts in die Primäroptik einzukoppeln. Es ist aber nicht möglich, die Festlager direkt auf der Höhe der Lichtaustrittsflächen anzuordnen. Dies liegt daran, dass die Platinen, auf denen die Lichtquellen angeordnet sind, außer den Lichtquellen und den Leiterbahnen, die zur elektrischen Versorgung der Lichtquellen dienen, noch andere, meist elektronische Bauteile aufweisen, die eine gewisse Höhe aufweisen, mit der sie über die Lichtquellen hinausragen. Es ist daher häufig nicht möglich, die Lager der Halterung in der Ebene anzuordnen, in der auch die Lichtaustrittsflächen der Lichtquellen liegen.The known headlight compensates the thermal expansion of the primary optics by an oppositely acting thermal expansion of the holder, however, has the disadvantage that the relevant dimensions of the primary optics and the holder must be the same in order to achieve complete compensation of the thermal expansion of the primary optics. This means that the length of the thermally expanding holder with the same coefficient of expansion must correspond to the distance between the light entrance surface and the light exit surface of the primary optics. In reality, the first level (fixed storage level) is usually at a distance from the second level (light entry area level). As a rule, the light entry surfaces are only arranged at a very small distance from the light sources, in order to couple in as much of the light emanating from the light sources into the primary optics. However, it is not possible to arrange the fixed bearing directly at the height of the light exit surfaces. This is because the boards on which the light sources are arranged, besides the light sources and the conductor tracks which serve to supply the light sources with electrical power, they also have other, usually electronic components, which have a certain height with which they project beyond the light sources. It is therefore often not possible to arrange the bearings of the holder in the plane in which the light exit surfaces of the light sources are located.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Kraftfahrzeugscheinwerfers, bei dem eine Halterung der Primäroptik so ausgebildet ist, dass die thermische Längenänderung der Primäroptik zwischen Lichteintrittsfläche und Lichtaustrittsfläche möglichst vollständig kompensiert wird, ohne dass die Lager der Halterung in der gleichen Ebene liegen wie die Lichteintrittsfläche der Primäroptik .Against this background, the object of the invention in the specification of a motor vehicle headlamp, in which a holder of the primary optics is designed so that the thermal change in length of the primary optics between the light entrance surface and light exit surface is as completely as possible compensated without the bearings of the holder are in the same plane like the light entry surface of primary optics.
Die Aufgabe wird von einem Kraftfahrzeugscheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by a motor vehicle headlight with the features of
Der erfindungsgemäße Scheinwerfer zeichnet sich dadurch aus, dass ein erster Abschnitt des Anbindungsflansches, der zwischen einem im Festlager gehaltenen Teil des Anbindungsflansches und der Lichtaustrittsfläche liegt, kuppelartig gewölbt ist, wobei die Lichtaustrittsfläche auf der konvexen Seite der Wölbung liegt.The headlight according to the invention is characterized in that a first portion of the Anbindungsflansches, which is located between a part held in the fixed bearing part of the Anbindungsflansches and the light exit surface, dome-like, wherein the light exit surface is located on the convex side of the curvature.
Die kuppelartige Aufwölbung des ersten Abschnitts und die Fixierung der Primäroptik zwischen zwei Festlagern führen dazu, dass sich die Primäroptik bei einer thermisch induzierten Ausdehnung der Primäroptik zwischen den beiden Festlagern aufwölbt. Die Aufwölbung ergibt sich daraus, dass sich ein zentraler Bereich der Primäroptik zwischen den Festlagern aufgrund einer Temperaturerhöhung ausdehnt, während sich ein Abstand zwischen den beiden Festlagern aufgrund eines anderen Längenausdehnungskoeffizienten der die Festlager aufweisenden Halterung nur geringfügig oder idealerweise nicht verändert.The dome-like bulge of the first section and the fixation of the primary optic between two fixed bearings cause the primary optic to bulge when thermally induced by primary optic expansion between the two fixed bearings. The bulge arises from the fact that a central area of the primary optics between the fixed camps expands due to an increase in temperature, while a distance between the two fixed camps due to a different coefficient of linear expansion of the bearing having the bearing only slightly or ideally not changed.
Durch den Spannungsaufbau in der Ebene der Einspannung wird die Dehnung in Richtung der Kuppelform gezwungen, so dass sich der zwischen den Festlagern eingespannte Teil weiter aufwölbt. Als Folge bewegt sich der zentrale Bereich von den Lichtquellen weg und zieht dabei die an den zentralen Bereich anschließenden Lichteintrittsenden der Primäroptik mit. Dadurch werden die Lichteintrittsflächen, welche die Lichteintrittsenden in Richtung der Lichtquellen begrenzen, von den Lichtquellen weg bewegt, so dass eine Annäherung der Lichteintrittsflächen der Primäroptik an die Lichtaustrittflächen der Halbleiterlichtquellen, die durch eine thermisch induzierte Änderung der zwischen den Lichteintrittsflächen und der Lichtaustrittsfläche liegenden Länge der Primäroptik hervorgerufen wird, kompensiert wird.Due to the stress build-up in the plane of the clamping, the expansion is forced in the direction of the dome shape, so that the clamped between the fixed bearings part bulges further. As a result, the central area moves away from the light sources, drawing with it the light entering ends of the primary optics which adjoin the central area. As a result, the light entry surfaces, which delimit the light entry ends in the direction of the light sources, are moved away from the light sources, so that an approach of the light entry surfaces of the primary optics to the light exit surfaces of the semiconductor light sources resulting from a thermally induced change in the length lying between the light entry surfaces and the light exit surface Primary optics is compensated.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Primäroptik aus Silikon gefertigt ist. Silikon ist ein hochtransparentes Material und weist eine hohe Temperaturbeständigkeit auf. Einige Silikone sind in der Herstellungsphase besonders dünnflüssig und können während des Spritzgießverfahrens auch in äußerst filigrane Strukturen gespritzt werden, was für die Herstellung dünner Lichtleiterenden vorteilhaft ist.Furthermore, it is proposed that the primary optic is made of silicone. Silicone is a highly transparent material and has a high temperature resistance. Some silicones are particularly thin in the production phase and can be sprayed during the injection molding in extremely filigree structures, which is advantageous for the production of thin optical fiber ends.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Anbindungsflansch aus dem gleichen Material gefertigt ist wie die Primäroptik. Silikon ist beispielsweise ein elastisches Material, das gut form- und/oder kraftschlüssig in der Halterung fixierbar ist, auch wenn die Halterung Fertigungstoleranzen aufweist.A further embodiment provides that the connection flange is made of the same material as the primary optics. Silicone, for example, an elastic material that is good form and / or non-positively fixed in the holder, even if the holder has manufacturing tolerances.
Ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Anbindungsflansch einstückig mit der Primäroptik verbunden ist. Dadurch können die Primäroptik und der Anbindungsflansch zusammen in einen Verfahrensschritt kostengünstig als einstückiges Bauteil im Spritzgussverfahren hergestellt werden.In addition, it is proposed that the connection flange is integrally connected to the primary optics. As a result, the primary optics and the connection flange can be produced together in one process step cost-effectively as a one-piece component by injection molding.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Anbindungsflansch um die Lichtaustrittsfläche der Primäroptik umlaufend ausgeführt ist. Der umlaufende Anbindungsflansch hat den Vorteil, dass eine Translation der Primäroptik in zwei Raumrichtungen durch mechanischen Anschlag des Anbindungsflansches an die Halterung formschlüssig blockiert wird.Furthermore, it is proposed that the connection flange is designed to run around the light exit surface of the primary optics. The peripheral connection flange has the advantage that a translation of the primary optics in two spatial directions is positively blocked by mechanical stop of the connection flange to the bracket.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Halterung eine Aufnahme und einen Einsatz aufweist, wobei die Aufnahme mit dem Einsatz kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist. Zwischen der Aufnahme und dem Einsatz ist der Anbindungsflansch der Primäroptik kraft- und/oder formschlüssig fixiert in der Halterung angeordnet. Die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung ist beispielsweise als Schraubverbindung realisiert, durch die der Einsatz mit der Aufnahme verbunden ist. Durch die Schraubverbindung wird insbesondere eine Klemmkraft erzeugt, mit der die Primäroptik kraftschlüssig in der Halterung fixiert ist. Mit einer derartig gestalteten Halterung lassen sich in einfacher Art und Weise zwei Festlager realisieren, mit denen die Primäroptik an einer Basisstruktur des Scheinwerfers gehalten ist.A further embodiment provides that the holder has a receptacle and an insert, wherein the receptacle is positively and / or positively connected to the insert. Between the receptacle and the insert of the Anbindungsflansch the primary optics is fixed in force and / or positively fixed in the holder. The non-positive and / or positive connection is realized for example as a screw, through which the insert is connected to the receptacle. By the screw connection in particular a clamping force is generated with which the primary optics is fixed non-positively in the holder. With such a holder designed in a simple manner two fixed bearings can be realized with which the primary optics is held on a basic structure of the headlamp.
Ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Aufnahme und der Einsatz einen kleineren Längenausdehnungskoeffizienten aufweisen als die Primäroptik. Somit ändert sich bei einer Temperaturänderung der Abstand zwischen den beiden Festlagern in geringerem Maße als das Volumen oder die Länge der Primäroptik zwischen den beiden Festlagern. Dadurch ist gewährleistet, dass sich die Primäroptik bei einem Temperaturanstieg aufwölbt.In addition, it is proposed that the receptacle and the insert have a smaller coefficient of linear expansion than the primary optics. Thus, with a temperature change, the distance between the two fixed bearings changes to a lesser extent than the volume or Length of the primary optic between the two fixed camps. This ensures that the primary optic bulges when the temperature rises.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der erste Abschnitt in einem Spalt zwischen der Aufnahme und dem Einsatz aufgenommen ist, wobei der Spalt breiter ist als die Materialstärke des ersten Abschnitts. Dieser Spalt gibt der Aufwölbung der Primäroptik Raum. Als Folge der Aufwölbung bewegen sich die Lichteintrittsflächen der Primäroptik von den Lichtaustrittsflächen der Halbleiterlichtquellen weg.Furthermore, it is proposed that the first section is received in a gap between the receptacle and the insert, wherein the gap is wider than the material thickness of the first section. This gap gives room to the bulge of the primary optics. As a result of the bulge, the light entry surfaces of the primary optics move away from the light exit surfaces of the semiconductor light sources.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Aufnahme eine Ausnehmung aufweist, in der ein Lichteintrittsende der Primäroptik aufgenommen ist. Die Ausnehmung bildet eine Art Führung, die eine Bewegung des Lichteintrittsendes senkrecht zur Lichtaustrittsfläche der Halbleiterlichtquelle zulässt, jedoch Bewegungen der Lichteintrittsfläche der Primäroptik quer zur Flächennormalen der Lichteintrittsfläche blockiert.A further embodiment provides that the receptacle has a recess in which a light entry end of the primary optics is received. The recess forms a kind of guide, which permits a movement of the light entry end perpendicular to the light exit surface of the semiconductor light source, but blocks movements of the light entry surface of the primary optics transversely to the surface normal of the light entry surface.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Lichteintrittsende von der Lichteintrittsfläche her betrachtet einen zunehmenden Querschnitt aufweist. Der mit zunehmendem Abstand von der Lichteintrittsfläche zunehmende Querschnitt bewirkt eine gewünschte Verringerung des Öffnungswinkels des in der Primäroptik propagierenden Lichtes, so dass das Licht in gebündelter Form durch die Lichtaustrittsfläche der Primäroptik in Richtung einer ggf. aber nicht obligatorisch vorhandenen Sekundäroptik des Scheinwerfers austritt.Furthermore, it is proposed that the light entry end, viewed from the light entry surface, has an increasing cross section. The increasing with increasing distance from the light entrance surface cross-section causes a desired reduction of the opening angle of the propagating light in the primary optics, so that the light exits in bundled form through the light exit surface of the primary optics in the direction of a possibly but not mandatory secondary optics of the headlamp.
Ergänzend wird vorgeschlagen, dass sich ein Querschnitt des Lichteintrittsendes von der Lichteintrittsfläche her gesehen sprungartig erweitert, so dass eine erste Anschlagsfläche entsteht, die mit einer zweiten Anschlagsfläche zusammenwirkt, die ein Bestandteil der Halterung ist. Die beiden Anschlagsflächen bilden zusammen einen mechanischen Anschlag, der bei großen thermisch induzierten Längenänderungen der Primäroptik eine Kollision der Lichteintrittsfläche mit der Lichtquelle verhindert.In addition, it is proposed that a cross-section of the light entry end extends abruptly as seen from the light entry surface, so that a first Stop surface is formed, which cooperates with a second stop surface, which is a part of the holder. The two abutment surfaces together form a mechanical stop, which prevents a collision of the light entry surface with the light source at large thermally induced changes in length of the primary optics.
Bevorzugt ist auch, dass die Lichtquellen auf einem Trägerelement angeordnet sind. Das Trägerelement ist Teil der Halterungsstruktur und dient einer Befestigung der Halbleiterlichtquellen an der Basisstruktur. Neben den Lichtquellen sind noch weitere elektronische Bauteile und Leiterbahnen auf dem Trägerelement angeordnet, die zur Energieversorgung und/oder Steuerung der Lichtquellen dienen.It is also preferred that the light sources are arranged on a carrier element. The carrier element is part of the mounting structure and serves for fastening the semiconductor light sources to the base structure. In addition to the light sources, further electronic components and printed conductors are arranged on the carrier element, which serve to supply energy and / or control the light sources.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Scheinwerfer mehrere matrixartig angeordnete Halbleiterlichtquellen und eine Primäroptik aufweist, die als ein Optikarray mit mehreren matrixartig angeordneten und optisch wirksamen Elementen ausgestaltet ist. Dabei bündeln die optisch wirksamen Elemente das von den Halbleiterlichtquellen ausgehende Licht und richten es auf die in einem Strahlengang nachgeordnete Sekundäroptik. Insbesondere dann, wenn eine Länge der Sekundäroptik quer zum Strahlengang klein ist gegenüber einer Länge der Primäroptik in dieser Richtung, ist die Primäroptik in einer bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung horizontalen Ebene bevorzugt gekrümmt ausgeführt. Die Krümmung ist von der Sekundäroptik her gesehen konkav, so dass das von der Primäroptik ausgekoppelte Licht auf die Sekundäroptik gebündelt wird. Diese in der horizontalen Ebene konkave Krümmung der Primäroptik wird von der erfindungsgemäßen, aus Sicht der Sekundäroptik konvexen Wölbung nicht beeinflusst, da das Profil der konvexen Wölbung durch geeignete Anordnung der Festlager bevorzugt in einer vertikalen Ebene liegt.A further embodiment provides that the headlamp has a plurality of semiconductor light sources arranged in the manner of a matrix and a primary optic which is designed as an optical array with a plurality of matrix-like and optically active elements. In this case, the optically active elements concentrate the light emanating from the semiconductor light sources and direct it to the secondary optics arranged downstream in a beam path. In particular, when a length of the secondary optics transverse to the beam path is small compared to a length of the primary optics in this direction, the primary optics are preferably curved in a horizontal plane in the case of intended use. The curvature is concave, as seen from the secondary optics, so that the light decoupled from the primary optics is focused on the secondary optics. This concave curvature of the primary optic, which is concave in the horizontal plane, is not influenced by the curvature according to the invention, which is convex from the point of view of secondary optics, since the profile of the convex curvature passes through suitable arrangement of the fixed bearing preferably lies in a vertical plane.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages will be apparent from the dependent claims, the description and the attached figures.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen anwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below are applicable not only in the particular combination given, but also in other combinations, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren jeweils gleiche Elemente. Es zweigen, jeweils in schematischer Form:
Figur 1- eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung nach dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung als Umfeld der Erfindung;
- Figur 2
- eine Primäroptik eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers und eine Halterung für die Primäroptik in einer Schnittdarstellung;
- Figur 3
- eine Detailansicht eines Lichtmoduls in einer Schnittdarstellung;
- Figur 4
- eine Anordnung einer Sekundäroptik und einer Primäroptik für eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers.
- FIG. 1
- a motor vehicle lighting device according to the prior art in a sectional view as the environment of the invention;
- FIG. 2
- a primary optics of a motor vehicle headlight according to the invention and a holder for the primary optics in a sectional view;
- FIG. 3
- a detailed view of a light module in a sectional view;
- FIG. 4
- an arrangement of a secondary optics and a primary optics for an embodiment of the motor vehicle headlight according to the invention.
Die
Die Lichtquellen 14 sind auf einem Trägerelement 24 angeordnet. Auf dem Trägerelement 24 sind neben den Lichtquellen 14 noch weitere elektrische Bauteile und Leiterbahnen angeordnet, die eine elektrische Versorgung und Steuerung der Lichtquellen 14 ermöglichen, was hier aus Gründen der Übersichtlichkeit aber nicht dargestellt ist. Das Trägerelement 24 ist in der Regel eine starre oder flexible Platine und steht in der Regel in thermischen Kontakt mit einem in der Figur nicht dargestellten Kühlkörper, der dazu eingerichtet und angeordnet ist, die bei einem Betrieb der Lichtquellen 14 entstehende Wärme aufzunehmen und an die Umgebung abzugeben. Jede der Halbleiterlichtquellen 14 weist eine jeweils individuelle Lichtaustrittsfläche 17 auf.The
Die Primäroptik 16 ist dazu eingerichtet, von den Lichtaustrittsflächen der Lichtquellen 14 ausgehendes Licht zu sammeln und auf die Sekundäroptik 18 zu richten. Dazu weist die Primäroptik 16 Lichteintrittsflächen 26 auf. Durch die Lichteintrittsflächen 26 tritt Licht jeweils einer der Lichtquellen 14 in jeweils ein Lichteintrittsende 27 der Primäroptik 16 ein. Der Abstand d1 zwischen den Lichtaustrittsflächen der Lichtquellen und den Lichteintrittsflächen der fingerartigen Lichteintrittsenden 17 der Primäroptik ist nur wenige Zehntel Millimeter groß und kann von der Längenausdehnung der Bauteile beeinflusst werden. Dehnt sich die Primäroptik mit steigender Temperatur stärker aus als die Halterung 34, kann es zu einem Kontakt von Primäroptik und Lichtquellen kommen, was unbedingt vermieden werden muss. Das Lichteintrittsende 27 weist von der Lichteintrittsfläche 26 her betrachtet einen zunehmenden Querschnitt auf. Das Lichteintrittsende 27 leitet das Licht durch interne Totalreflexion in Richtung einer Lichtaustrittsfläche 28. Durch die Lichtaustrittsfläche 28 wird das Licht aus der Primäroptik 16 ausgekoppelt.The
Die Sekundäroptik 18 ist dazu eingerichtet, Licht, das über die Lichtaustrittsfläche 28 aus der Primäroptik 16 ausgekoppelt wird, aufzunehmen und in eine regelkonforme Lichtverteilung in das Vorfeld des Scheinwerfers und damit insbesondere auf eine vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahn zu lenken.The
An dieser Stelle sei ein gedachtes kartesisches Koordinatensystem eingeführt, das für die
Das Lichtmodul 12 weist Halterungsstrukturen auf, mittels derer die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle 14, die Primäroptik 16 und die Sekundäroptik 18 an einer Basisstruktur 32 befestigt sind. In der dargestellten Ausgestaltung weisen die Halterungsstrukturen drei separate Teile auf, nämlich das Trägerelement 24, mit dem die Halbleiterlichtquellen 14 an der Basisstruktur 32 befestigt sind, eine Halterung 34 der Primäroptik 16 und eine Halterung 36 der Sekundäroptik 18. Anhand der nachfolgenden
Bevorzugt wird die Primäroptik 16 aus Silikon gefertigt. Silikon ist ein hochtransparentes Material und weist eine hohe Temperaturbeständigkeit bis ca. 260°C auf. Bestimmte Silikonarten sind in der Herstellungsphase besonders dünnflüssig und können so im Rahmen eines Spritzgussverfahrens in filigrane Strukturen gespritzt werden. Silikon ist auch ein elastischer Werkstoff. Durch die Elastizität kann die Primäroptik 16 gut kraftschlüssig in der Halterung 34 aufgenommen sein, weiterhin können Fertigungstoleranzen der Halterung 34 gut ausgeglichen werden, so dass sich eine Primäroptik mittels des Anbindungsflansches 42 genau in Relation zu den Lichtquellen positionieren lässt. Aufgrund der voranstehend beschriebenen Eigenschaften des Werkstoffs ist es bevorzugt, den Anbindungsflansch 42 und die Primäroptik 16 aus Silikon zu fertigen. Besonders bevorzugt ist die Herstellung von Primäroptik 16 und Anbindungsflansch 42 als einstückiges Bauteil beispielsweise im Spritzgussverfahren. In anderen Ausgestaltungen sind die Primäroptik 16 und/oder der Anbindungsflansch 42 aus Glas, Kunststoff oder einem technisch vergleichbaren Material gefertigt.Preferably, the
Der Anbindungsflansch 42 weist zwei erste Abschnitte 44 auf, die in der
Die beiden horizontalen Abschnitte 48 liegen jeweils an dafür vorgesehenen Flächen 50 des zweiten Einsatzes 40 an, so dass die in der
Die beiden vertikalen Abschnitte 46 der Primäroptik sind zwischen der Aufnahme 38 und dem Einsatz 40 durch eine senkrecht zu den vertikalen Abschnitten 46 wirkende Klemmkraft fixiert. Die Klemmkraft wird dadurch erzeugt, dass die Aufnahme 38 und der Einsatz 40 mittels einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung, wie beispielsweise durch eine Schraubverbindung 49, so verbunden sind, dass die vertikalen Abschnitte 46 der Primäroptik zwischen der Aufnahme 38 und dem Einsatz 40 eingeklemmt werden. Das Klemmen der vertikalen Abschnitte 46 unterbindet zunächst eine Translation der Primäroptik 16 in Richtung der x-Achse. Bei ausreichend großer Klemmkraft wird auch eine Bewegung der vertikalen Abschnitte 46 und damit eine Translation der Primäroptik 16 in Richtung der y-Achse durch Kraftschluss verhindert.The two
Die formschlüssige Blockierung der horizontalen Abschnitte 48 der Primäroptik durch die Flächen 50 des Einsatzes 40 und die zwischen dem Einsatz 40 und der Aufnahme 38 kraft- und formschlüssige Fixierung der vertikalen Abschnitte 46 der Primäroptik unterbinden eine Translation der Primäroptik 16 in drei Raumrichtungen. Um die Translation der Primäroptik 16 in Richtung der y-Achse zusätzlich durch Formschluss zu verhindern, ist der Anbindungsflansch bevorzugt umlaufend ausgeführt. Denkbar ist auch ein mechanischer Anschlag in Richtung der y-Achse.The positive locking of the
Rein mechanisch betrachtet bilden die Abschnitte 48 der Primäroptik und die Flächen 50 des Einsatzes sowie die durch die Klemmkräfte fixierten vertikalen Abschnitte 46 der Primäroptik in Bezug auf die x-Richtung und die y-Richtung ein oberes und ein unteres Festlager 52, in denen die Primäroptik 16 in der Halterung 34 gehalten ist. Die beiden Festlager 52 liegen in einer ersten Ebene 100. Die erste Ebene 100 steht in der
Bei einer Temperaturerhöhung im Scheinwerfer 10 dehnt sich die Primäroptik 16 zwischen den beiden Festlagern 52 aus. Aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten von Primäroptik 16 und Halterung 34 dehnt sich die Halterung 34 weniger stark aus. Daher ändert sich der Abstand zwischen dem oberen und dem unteren Festlager 52 nicht oder jedenfalls weniger stark als die Länge der zwischen den Festlagern 52 eingeklemmten Primäroptik 16. Unter diesen Bedingungen führt diese Längenänderung zu einer Aufwölbung der Primäroptik 16 in x-Richtung. Ein zentraler Bereich 53 der Primäroptik 16 bewegt sich in x-Richtung und zieht die Lichteintrittsenden 27 der Primäroptik, die sich an den zentralen Bereich 53 in x-Richtung anschließen, von den Lichtaustrittsflächen der Halbleiterlichtquellen 14 weg. Dadurch wird eine Annäherung der Lichteintrittsflächen 26 der Primäroptik 16 an die Lichtaustrittsflächen der Halbleiterlichtquelle 14, die durch eine thermisch induzierte Längendehnung der Primäroptik hervorgerufen wird, zu einem Teil kompensiert.With a temperature increase in the
Die kuppelförmige Ausformung der ersten Abschnitte 44 legt die Richtung der Aufwölbung fest.The dome-shaped configuration of the
Die kuppelförmigen Abschnitte 44 liegen in einem Spalt 56 zwischen der Aufnahme 38 und dem Einsatz 40. Die Breite des Spaltes 56 ist etwas größer als die Materialstärke des kuppelförmigen Abschnitts 44, so dass sich ein Zwischenraum ergibt. Dieser Zwischenraum gibt der Aufwölbung Raum.The dome-shaped
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Materialien, aus denen die Aufnahme 38 und der Einsatz 40 gefertigt sind, einen wesentlich kleineren Längenausdehnungskoeffizienten auf, als das Material, aus dem der Anbindungsflansch 42 gefertigt ist. Dadurch tritt bei einer Temperaturänderung bei der Aufnahme 38 und dem Einsatz 40 eine geringere Dehnung oder Schrumpfung auf als bei dem Anbindungsflansch 42. Als erwünschte Folge bleiben die Positionen der Festlager 52 bezüglich des Gehäuses 20 weitestgehend erhalten.In an advantageous embodiment, the materials from which the
Bei einer in der
Die
Die
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