EP3350509A2 - Kraftfahrzeugscheinwerfer zur abstrahlung einer langreichweitigen lichtverteilung - Google Patents

Kraftfahrzeugscheinwerfer zur abstrahlung einer langreichweitigen lichtverteilung

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EP3350509A2
EP3350509A2 EP16770871.8A EP16770871A EP3350509A2 EP 3350509 A2 EP3350509 A2 EP 3350509A2 EP 16770871 A EP16770871 A EP 16770871A EP 3350509 A2 EP3350509 A2 EP 3350509A2
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EP
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light
primary
reflector
support frame
light distribution
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Christian BEMMER
Thomas EDLETZBERGER
Martin Schragl
Peter Schadenhofer
Jürgen GANZBERGER
Johann ALTMANN
Jürgen ZORN
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ZKW Group GmbH
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a light module for a motor vehicle headlight for emitting light for forming a light distribution in a region in front of the light module, wherein the light module comprises two or more primary light sources that generate light to form a main light distribution, and at least one secondary light source , which generates light for forming an additional light distribution, wherein the additional light distribution superimposed on the main light distribution for forming an overall light distribution, wherein the primary light sources associated with at least one primary reflector and is adapted to the radiated from the primary light sources light bundled and directed in an area in front of the light module in the form of the main light distribution, wherein the at least one secondary light source associated with an optical imaging system and is adapted to the radiated from the at least one secondary light source light in a region in front of the light module in the form of Depict additional light distribution.
  • the invention relates to a lighting device for a
  • the invention relates to a motor vehicle headlight with at least one light module of the type mentioned and / or with at least one above-mentioned lighting device.
  • the invention relates to a motor vehicle with at least one such
  • Illuminance minimum and / or the predetermined minimum distance of a high-beam light distribution and the second stage is the statutory
  • a laser light unit which can be used in a motor vehicle headlight consists of at least one laser light source (laser diode) and at least one light conversion means (phosphorus for short), since no direct laser light may be emitted onto the roadway.
  • laser light units offer themselves primarily because of their size and their
  • the light for generating a light image is generated in laser light units by irradiation of the phosphor with the laser light.
  • the light source that is, the area illuminated by a laser beam of the phosphor
  • a phosphorus with respect to the main emission of the
  • Laser light unit upstream optical imaging system as a light image in front of the
  • Laser unit (and in a built-in in a motor vehicle headlight state of the laser unit in front of the motor vehicle headlight) is relatively small
  • the laser light unit (usually 100-900 microns, preferably less than 600 microns) may be formed. Consequently, the laser light unit can also be designed to save space. In this case, a laser light unit generates a bright and far-reaching photo.
  • LED light sources offer themselves for producing a broad light distribution or at least parts of a broad light distribution.
  • the object of the present invention is to provide a light module, which eliminates the above-mentioned disadvantages of the prior art, and meets the corresponding requirements for lighting technology, construction and electronics.
  • the main light distribution is designed as a short-range light distribution
  • the additional light distribution is designed as a long-range light distribution and the total light distribution is a long-range light distribution.
  • the "range" of a light distribution means the distance between the motor vehicle headlight and a line lying transversely to the optical axis of the motor vehicle headlight (transverse to the main emission direction of the motor vehicle headlight) in which the illuminance falls below a lux Reference should be made at this point to FIG. 2, by means of which the term “range” will be explained in more detail.
  • short-range light distribution is understood in the context of the present invention, a light distribution with a range below 350 meters, preferably with a range between 100 meters and 350 meters.
  • long-range light distribution is understood in the context of the present invention, a light distribution with a range over 400 meters, preferably with a range between 400 meters and 700 meters.
  • the at least one primary reflector is designed as a paraboloid reflector.
  • parallelic reflector in the context of the present invention, and in accordance with best practice, preferably means a reflector whose reflective surface has one, two or more segments, each segment substantially as a part of a theoretically infinite
  • Rotationsparaboloids can be formed.
  • the paraboloid reflector is designed in such a way that the light generated by a light source arranged at the focal point of a paraboloid reflector propagates as a light bundle, a vertical section of the light bundle being substantially parallel having mutually propagating light beams and a horizontal section of the light beam substantially diverging light beams from each other.
  • the two or more primary light sources are designed as LEDs.
  • the primary reflectors it may be advantageous if, with two or more primary reflectors, all the primary reflectors are integrally formed with each other.
  • each primary light source is arranged in a focal point of the at least one primary reflector.
  • Laser light unit is formed.
  • Light sources of a type preferably as LEDs, are formed, and the at least one secondary light source as a light source of another type, preferably as a
  • Light conversion means of a laser light unit is formed.
  • the advantage for example, is that in a security-related
  • the short-range light distribution can be designed as a high-beam light distribution.
  • each secondary light source is designed as a light conversion means or that each secondary light source is used as an area of the light source
  • Light conversion means is formed, each area of a laser light source (directly or indirectly) is illuminated and these areas are disjoint (non-overlapping).
  • the optical imaging system has at least one secondary reflector, preferably a free-form reflector.
  • the optical imaging system has at least one hyperboloid reflector.
  • hyperboloid reflector in the context of the present invention, and in accordance with best practice, preferably means a reflector having its reflective surface as one, two or more segments, each segment substantially as part of a theoretically infinite hyperboloid can be trained.
  • the hyperboloid reflector has an attachment optics in front of it.
  • Hyperboloid reflector is preceded by a collimator lens, wherein preferably the at least one secondary light source in a real focal point of the
  • Hyperboloidreflektors is arranged, and wherein preferably the focal point of the collimator lens coincides with the virtual focus of the hyperboloid reflector.
  • a secondary reflector focal length of the at least one primary reflector focal length is the same.
  • focal length is understood to be the distance between the main plane and the focal point
  • optical imaging systems which may include, for example, reflectors, lenses, mirrors, prisms, apertures etc.
  • Image properties of an optical system of real and virtual images and of real and virtual foci For example, a biconcave lens (and / or a hyperboloid reflector) has a real and a virtual focus.
  • the primary reflector focal lengths are the same.
  • an optical axis of the imaging system and an optical axis of the at least one primary reflector are aligned substantially parallel to one another.
  • Imaging system is aligned substantially parallel to the optical axes of the primary reflectors.
  • the primary light sources are arranged in such a way that the at least one secondary light source is surrounded by the primary light sources / is arranged between the primary light sources.
  • a lighting device having a support frame, a main support, and an additional support, wherein the support frame is adapted to receive the main support and the additional support, the main support for receiving the Primary light sources and the at least one primary reflector is set up and the additional carrier for receiving the at least one secondary light source and the optical imaging system is set up.
  • the main carrier and / or the additional carrier are each formed as a heat sink / is.
  • at least one first Einstelldreieck system is associated with the main support and the support frame for adjusting the main support with respect to the support frame.
  • the additional carrier and the support frame is assigned at least a second Einstelldreieck system for adjusting the additional support with respect to the support frame.
  • adjustment triangle system is generally understood to mean an adjustment system which adjusts the carrier with respect to the carrier frame via three adjusting elements (eg adjusting screws) which are rotatably connected to the corresponding carrier and to the carrier frame Normally, the adjustment by means of mechanical and / or electromotive
  • Adjusting means associated with the lighting device are known in the art (see, for example, Applicant's application A 50329/2013).
  • the light module for generating e.g. Curved light distributions are used.
  • the support frame between the additional support and the main support is arranged.
  • the support frame behind the main support and the additional support are arranged behind the support frame.
  • Direction of travel / light exit direction are arranged.
  • the secondary light source is designed as a light conversion means of a laser light unit and the laser light unit is arranged in a laser light unit housing, which housing is elongated and one adapted for receiving the laser light unit housing Receiving opening of the support frame arranged and can be guided by this receiving opening.
  • the support frame at least three
  • each receiving pan of the main carrier corresponds to a passage opening of the support frame.
  • the additional carrier at least three
  • each receiving pan of the support frame corresponds to a passage opening of the additional carrier.
  • FIG. 2 is a plan view of a main light distribution formed as a short-range high-beam light distribution and a total light distribution formed as a long-range high-beam light distribution;
  • FIG. 3 is a perspective view of the light module according to the invention.
  • Fig. 5 shows an arrangement of the essential components of the invention
  • Lighting device 6 shows a main and an additional carrier of the lighting device of FIG. 5,
  • the light module has two primary light sources PLQ1, PLQ2, each with a primary light source associated primary reflector PR1, PR2, and a secondary light source SLQ1 with its associated from a secondary reflector SRI and a lens KL1 optical imaging system AS ,
  • the primary light sources PLQ1, PLQ2 designed here as light-emitting diodes (LED for light-emitting diode, for short) are designed to generate light for forming a main light distribution HLV (FIG. 2).
  • the main light distribution HLV usually has a relatively short range. In many traffic situations, however, it is necessary to increase the range of the radiated main light distribution.
  • the secondary light source SLQ1 is provided according to the invention, which is formed in Fig. 1 as a light conversion means (in the art often called phosphor) of a laser light unit (not shown).
  • a light conversion means in the art often called phosphor
  • the laser light unit has such a laser light source (not shown) and such a light conversion means SLQ1 that, when the light conversion means is illuminated, sufficient luminous flux is emitted into a predetermined solid angle, preferably in relation to 4n (total space angle).
  • the secondary light source SLQ1 generates (by conversion of the laser light at the light conversion means SLQ1) light for forming a long-range additional light distribution ZLV (FIG. 2b).
  • the primary light sources PLQ1, PLQ2 generates (by conversion of the laser light at the light conversion means SLQ1) light for forming a long-range additional light distribution ZLV (FIG. 2b).
  • the associated primary reflectors PR1, PR2 bundle the light emitted from the primary light sources PLQ1, PLQ2 and direct it into an area in front of the light module.
  • the term "in front of the light module” refers to an area lying in the light propagation direction of the light bundled by the primary reflectors PLQ1, PLQ2, and it should be noted that the "collimated light” is convergent or "converged"
  • the primary reflectors PR1, PR2 are preferably designed as paraboloid reflectors and bundle (in vertical, with reference to a light module, which is installed in a motor vehicle headlight, direction V) that of preferably in a focal point PB1, PB2 of the respective primary reflector PR1, PR2 arranged primary light sources PLQ1, PLQ2 generated light to a substantially parallel light beam.
  • the Primary reflectors PR1, PR2 be integrally formed with each other or separated.
  • the imaging system associated with the secondary light source SLQ1, as briefly explained above, has the secondary reflector SRI and the lens KL1.
  • the secondary reflector SRI is preferably designed as a hyperboloid reflector and the lens KL1 as a collimator lens.
  • the hyperboloid reflector SRI has two focal points BP1, BP2, where the first focus BP1 is a real focal point in which the secondary light source SLQ1 (here the light conversion means) is located, and the second focus BP2 is a virtual focus in which the extensions LS '(see FIG. 4) originating from the real focal point BP1 and from the reflecting surface of the
  • Hyperboloid reflector reflected light beams LS substantially coincide.
  • the collimator lens KL1 is arranged such that one of its focal points KLB coincides with the virtual focal point BP2.
  • the light reflected by the hyperboloid reflector SRI is focused into a substantially parallel (in the vertical direction V) light beam.
  • the bundling into a substantially parallel light bundle is not necessary. It is quite conceivable to use a collecting or diverging lens instead of a collimator lens.
  • lens is used here, for example, on the nature of the light module upstream attachment optics or any other existing optical imaging system (ie, for example, an array of apertures, lenses, mirrors, etc.) and the requirements for the shape of the main and / or the additional light distribution and / or the light distribution generated by the light module.
  • PBW1, PBW2, HBWl of all the reflectors used in the present invention are substantially the same.
  • the space depth of the light module can be minimized and thereby in today
  • the primary reflectors and the secondary reflector are arranged such that their optical axes POl, P02, SOI are parallel to each other. This is particularly relevant for the quality of the emitted light image.
  • the arrangement of the essential components of the invention shown in FIG. 1 is particularly advantageous for a light module if the light module is set up to produce a total light distribution designed as a long-range high beam light distribution LFL (FIG. 2 a).
  • the primary light sources PLQ1, PLQ2 in cooperation with the primary reflectors, generate a short-range high-beam light distribution HLV (FIG. 2), which transmits short-range high-beam distribution HLV from a long-range
  • long-range high-beam light distribution LFL (Fig. 2a) is thus formed total light distribution.
  • the range of the long-range high-beam light distribution LFL measured by the distance between the light module and the llx line 11x is substantially twice as large as the range of the short-range high-beam light distribution ZLV.
  • the relieveteillichtlicht- light distribution ZLV is essentially in the middle of
  • FIG. 3 shows a ready-to-install light module according to the invention in a perspective view.
  • the coordinates shown indicate the light exit direction /
  • Main radiation direction Z the horizontal direction H, which is normal to Z and normal to the vertical direction V.
  • the terms “horizontal” and “vertical” refer to the state of the light module installed in a motor vehicle headlight, which motor vehicle headlight is installed in a vehicle.
  • the primary light sources PLQ1, PLQ 2 and the primary reflectors PR1, PR2 are combined into a first overall unit (LED unit) and the secondary light source and the optical imaging system AS are combined to form a second overall unit, preferably a laser light unit.
  • the laser light unit comprises a total of a laser light source which generates light for irradiating the light conversion means, which light conversion means functions as the secondary light source, and a optical imaging system AS, which by the conversion of the laser light at
  • the primary reflector PR1 of the LED unit is integrally formed with the primary reflector PR2. This has the advantage that only one adjustment (see also FIG. 6) is sufficient for the entire LED unit.
  • such a one-piece design of the primary reflectors PR1, PR2 is preferred together from an aesthetic point of view, since thus a
  • Enclosing the laser light unit is enabled by the LED unit.
  • Such an enclosure has, for example, the following advantage: This allows essentially parallel alignment of the optical axes PO1, PO2, SOI, and as a result reduces angular errors.
  • angle error is understood to mean an optical aberration which is arranged in modules separate from at least one light source and at least one associated with at least one light source in a motor vehicle headlight, which modules for forming a common light image
  • the light distributions generated by the respective light modules are measured on a measuring screen set up at a distance (typically of 25 meters) transverse to the main propagation direction of the light, and the optical axes of the respective modules are adjusted in such a way that the light image on the measuring screen substantially
  • the hyperboloidal shape of the secondary reflector SRI is particularly advantageous since the focal lengths of the hyperboloid reflector are therefore kept small so that the secondary light source can be arranged very close to the reflector.
  • the installation space depth of the light module e.g. compared to a light module in which the secondary reflector is a reflector of another type,
  • Lighting device referred to. Fig. 5 shows schematically an exemplary arrangement of the essential components of the invention
  • the light module is shown as two separate units formed total units.
  • the first overall unit (LED unit) comprises the above-described but not shown here primary light sources PLQ1, PLQ 2 and also described above but not shown primary reflectors PR1, PR2,
  • the second total unit (laser light unit) includes the above-described but not shown secondary light source SLQ1 and also described above but not shown here optical imaging system AS.
  • the lighting device comprises a main support HT, which is adapted to receive the LED unit, an additional support ZT, which is adapted to receive the laser light unit, and a support frame TR, which is for receiving both the main support HT as Also of the additional carrier ZT is set up.
  • the support frame TR is pivotable about at least one axis TA (whereby various light functions, such as curve light function, in
  • a Einstelldreieck system for connecting the carrier to the support frame and for adjusting the support with respect to the support frame, a Einstelldreieck system is provided, wherein in the preferred embodiment shown in FIG. 5, a first Einstelldreiecksystem EDS1 for adjusting the LED unit receiving the main support HT and a second Einstelldreieck system EDS2 for adjusting the laser light unit receiving auxiliary carrier ZT
  • the position of the first triangulation system EDS1 is rotated with respect to the position of the second triangulation system EDS2 by 90 ° about the optical axis of the laser light unit SOI (equal to the optical axis of the secondary reflector SRI). This simplifies the setting variability. It is, however, quite conceivable that the Einstelldreieck-systems EDS1, EDS2 are not at all or at a different angle, for example, by 180 °, arranged mutually rotated.
  • adjustment triangle system is generally understood to mean a setting system which has three adjustment elements (e.g.
  • Adjusting screws which are rotatably connected to the corresponding carrier and with the support frame, the carrier relative to the support frame adjusted.
  • the adjustment is usually carried out by means of mechanical and / or electromotive
  • Adjusting means associated with the lighting device are known in the art (see, for example, Applicant's application A 50329/2013).
  • the laser light unit as shown in FIG. 5, an elongated laser light unit housing HM, which
  • Laser light unit housing in a for receiving the laser light unit housing
  • the laser light unit in a non-connected to the support frame TR state of the laser light unit receiving additional support ZT can be pulled out of the receiving opening AO and removed the lighting device.
  • both carriers the main carrier HT and the additional carrier ZT
  • the connection of the additional support ZT is carried out on the support frame TR behind the support frame and the connection of the main support HT to the support frame TR in front of the support frame.
  • the term "behind” or "before” here means that the additional support with respect to the support frame TR against the direction of travel / light exit direction or the main support HT with respect to the support frame TR in the
  • Direction of travel / light exit direction are arranged. It can be a cascaded
  • FIG. 6 shows a perspective view of the illumination device of FIG. 5, in which the main carrier and the additional carrier are formed as a heat sink.
  • Fig. 6 as adjusting screws ZES1, ZES2, ZES3, HES1, HES2, HES3 asuge solide adjusting elements of the Einstelldreiecke EDS1, EDS2 shown, which for engaging the
  • each adjusting screw has a threaded section GA and a ball head KK.
  • the passage openings of the support frame and the additional support each have a counter-threaded portion, which are adapted to the
  • the ball head engages in each case an adjusting screw in the corresponding receptacle adapted to receive a ball head of the main carrier, as shown in Fig. 6.
  • the threaded portions of the (three) adjusting screws ZES1, ZES2, ZES3 are arranged in the designated (three) passage openings of the additional support ZT such that the threaded portions of the adjusting screws in the corresponding

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Abstrahlung von Licht zur Bildung einer Lichtverteilung in einem Bereich vor dem Lichtmodul, wobei das Lichtmodul zwei oder mehr Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2), die Licht zur Bildung einer Haupt-Lichtverteilung (HLV) erzeugen, und zumindest einer Sekundär-Lichtquelle (SLQ1) umfasst, die Licht zur Bildung einer Zusatz-Lichtverteilung (ZLV) erzeugt, wobei die Zusatz-Lichtverteilung die Haupt-Lichtverteilung zum Ausbilden einer Gesamtlichtverteilung überlagert, wobei den Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) zumindest ein Primär-Reflektor (PR1, PR2) zugeordnet und dazu eingerichtet ist, das von den Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) abgestrahlte Licht zu bündeln und in einen Bereich vor dem Lichtmodul in Form der Haupt-Lichtverteilung (HLV) zu lenken, wobei der zumindest einen Sekundär-Lichtquelle (SLQ1) ein optisches Abbildungssystem (AS) zugeordnet und dazu eingerichtet ist, das von der zumindest einen Sekundär-Lichtquelle (SLQ1) abgestrahlte Licht in einen Bereich vor dem Lichtmodul in Form der Zusatz-Lichtverteilung (ZLV) abzubilden, wobei die Haupt-Lichtverteilung (HLV) als eine kurzreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist, und die Zusatz-Lichtverteilung (ZLV) als eine langreichweitige Lichtverteilung und die Gesamtlichtverteilung (LFL) als eine langreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist.

Description

KRAFTFAHRZEUGSCHEINWERFER ZUR ABSTRAHLUNG EINER LANGREICHWEITIGEN
LICHTVERTEILUNG
Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Abstrahlung von Licht zur Bildung einer Lichtverteilung in einem Bereich vor dem Lichtmodul, wobei das Lichtmodul zwei oder mehr Primär-Lichtquellen, die Licht zur Bildung einer Haupt- Lichtverteilung erzeugen, und zumindest eine Sekundär-Lichtquelle umfasst, die Licht zur Bildung einer Zusatz-Lichtverteilung erzeugt, wobei die Zusatz-Lichtverteilung die Haupt- Lichtverteilung zum Ausbilden einer Gesamtlichtverteilung überlagert, wobei den Primär- Lichtquellen zumindest ein Primär-Reflektor zugeordnet und dazu eingerichtet ist, das von den Primär-Lichtquellen abgestrahlte Licht zu bündeln und in einen Bereich vor dem Lichtmodul in Form der Haupt-Lichtverteilung zu lenken, wobei der zumindest einen Sekundär-Lichtquelle ein optisches Abbildungssystem zugeordnet und dazu eingerichtet ist, das von der zumindest einen Sekundär-Lichtquelle abgestrahlte Licht in einen Bereich vor dem Lichtmodul in Form der Zusatz-Lichtverteilung abzubilden.
Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für einen
Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem solchen Lichtmodul.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einem Lichtmodul der eingangs genannten Art und/ oder mit zumindest einer oben genannten Beleuchtungsvorrichtung.
Obendrein betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem solchen
Kraftfahrzeugscheinwerfer.
Im modernen KFZ-Bau werden immer öfter Designfreiheit und Kompaktheit der
Kraftfahrzeugscheinwerfer hochgeschrieben. Dem läuft jedoch oft der Wunsch nach mehr Funktionalität und Effizienz zuwider, weshalb z.B. Laserlichtquellen und LED-Lichtquellen in Lichtmodulen zur Bildung von Lichtverteilungen insbesondere Fernlichtverteilungen immer öfter kombiniert eingesetzt werden. Dabei ist unter dem Begriff„Funktionalität" zu verstehen, dass eine zweistufige Fernlicht- Lichtverteilung realisierbar ist, wobei die erste Stufe das gesetzliche
Beleuchtungsstärkeminimum und/ oder das vorgegebene Distanzminimum einer Fernlicht- Lichtverteilung erreichen soll und die zweite Stufe das gesetzliche
Beleuchtungsstärkemaximum und/ oder das vorgegebene Distanzmaximum bzw. die maximale Reichweite/ Performance/ Sicherheit erreichen soll.
Ein kombinierter Einsatz von Laserlichtquellen und LED-Lichtquellen stellt des Weiteren besonders hohe Anforderungen an die Einstellung der einzelnen Einheiten zueinander, wie z.B. Abgleich der Parallelität der optischen Achsen in einfacher und kompakter Form mittels definierter (minimaler) Anzahl der Einstellelemente/ -schrauben.
Eine in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer einsetzbare Laserlichteinheit besteht aus zumindest einer Laserlichtquelle (Laserdiode) und zumindest einem Lichtkonversionsmittel (kurz Phosphor), da kein direktes Laserlicht auf die Fahrbahn abgestrahlt werden darf. Solche Laserlichteinheiten bieten sich in erster Linie wegen ihrer Größe und ihren
Abstrahlungscharakteristikums an. Das Licht zur Erzeugung eines Lichtbilds wird bei Laserlichteinheiten durch Bestrahlung des Phosphors mit dem Laserlicht erzeugt. Dabei kann die Lichtquelle (also der mit einem Laserstrahl beleuchtete Bereich des Phosphors), die mit einem dem Phosphor (bezugnehmend auf die Hauptabstrahlrichtung der
Laserlichteinheit) vorgelagerten optischen Abbildungssystem als Lichtbild vor die
Lasereinheit (und in einem in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer eingebauten Zustand der Lasereinheit vor den Kraftfahrzeugscheinwerfer) abgebildet wird, relativ klein
(üblicherweise 100 - 900 Mikrometer, vorzugsweise kleiner als 600 Mikrometer) ausgebildet sein. Folglich kann die Laserlichteinheit ebenfalls bauraumsparend ausgebildet sein. Dabei erzeugt eine Laserlichteinheit ein helles und weitreichendes Lichtbild.
LED- Lichtquellen bieten sich dagegen für die Erzeugung einer breiten Lichtverteilung oder zumindest von Teilen einer breiten Lichtverteilung an. (Die Vorteile einer solchen
Kombination werden unter anderem bereits in der WO2012161170A1, EP2551154A2 oder in der DE102013200925A1 beschrieben). Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin ein Lichtmodul zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, und die entsprechenden Anforderungen an Lichttechnik, Konstruktion und Elektronik erfüllt.
Diese Aufgabe wird mit einem eingangs erwähnten Lichtmodul dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß die Haupt-Lichtverteilung als eine kurzreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist, und die Zusatz-Lichtverteilung als eine langreichweitige Lichtverteilung und die Gesamtlichtverteilung als eine langreichweitige Lichtverteilung ausgebildet sind.
Unter der„Reichweite" einer Lichtverteilung wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeugscheinwerfer und einer quer zur der optischen Achse des Kraftfahrzeugscheinwerfers (quer zu der Hauptabstrahlrichtung des Kraftfahrzeugscheinwerfers) liegenden Linie, bei der die Beleuchtungsstärke von einem Lux unterschritten wird, verstanden. An dieser Stelle sei auf die Figur 2 verwiesen, anhand der der Begriff„Reichweite" noch näher erläutert wird.
Unter dem Begriff„kurzreichweitige Lichtverteilung" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Lichtverteilung mit einer Reichweite unter 350 Meter, vorzugsweise mit einer Reichweite zwischen 100 Meter und 350 Meter verstanden.
Unter dem Begriff„langreichweitige Lichtverteilung" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Lichtverteilung mit einer Reichweite über 400 Meter, vorzugsweise mit einer Reichweite zwischen 400 Meter und 700 Meter verstanden.
Hinsichtlich der Parallelität des vom Lichtmodul erzeugten Lichtbündels ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Primär-Reflektor als ein Paraboloidreflektor ausgebildet ist.
Unter dem Begriff„Paraboloidreflektor" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung und im Einklang mit der bewährten Praxis vorzugsweise ein Reflektor verstanden, dessen reflektierende Fläche ein, zwei oder mehr Segmente aufweist, wobei jedes Segment im Wesentlichen als ein Teil eines theoretisch unendlich großen
Rotationsparaboloids ausgebildet sein kann.
Dabei ist der Paraboloidreflektor derart ausgebildet, dass sich das von einer im Brennpunkt eines Paraboloidreflektors angeordneten Lichtquelle erzeugte Licht als ein Lichtbündel ausbreitet, wobei ein vertikaler Schnitt des Lichtbündels sich im Wesentlich parallel zueinander ausbreitende Lichtstrahlen und ein horizontaler Schnitt des Lichtbündels im Wesentlichen voneinander divergierenden Lichtstrahlen aufweist.
Dabei beziehen sich die Begriffe„vertikal" und„horizontal" auf ein in einem Kraftfahrzeug eingebautes Lichtmodul.
Bei einer praxisbewährten Form der Erfindung ist vorgesehen, dass die zwei oder mehr Primär-Lichtquellen als LEDs ausgebildet sind.
Hinsichtlich der Steuerung kann es vorteilhaft sein, wenn jeder Primär-Lichtquelle genau ein Primär-Reflektor zugeordnet ist.
Hinsichtlich der Herstellung der Primär-Reflektoren kann es von Vorteil sein, wenn bei zwei oder mehr Primär-Reflektoren alle Primär-Reflektoren miteinander einstückig ausgebildet sind.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei zwei oder mehr Primär-Reflektoren alle Primär-Reflektor voneinander getrennt ausgebildet sind.
Es kann zweckdienlich sein, wenn jede Primär-Lichtquelle in einem Brennpunkt des zumindest einen Primär-Reflektors angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Sekundär-Lichtquelle als ein Lichtkonversionsmittel einer
Laserlichteinheit ausgebildet ist.
Darüber hinaus kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die Primär-Lichtquellen als
Lichtquellen eines Typs, vorzugsweise als LEDs, ausgebildet sind, und die zumindest eine Sekundär-Lichtquelle als eine Lichtquelle eines anderen Typs, vorzugsweise als ein
Lichtkonversionsmittel einer Laserlichteinheit, ausgebildet ist.
Dabei besteht der Vorteil beispielsweise darin, dass bei einem sicherheitsbedingten
Abschalten der zumindest einen Sekundär-Lichtquelle die Primär-Lichtquellen alleine Licht zur Bildung einer kurzreichweitigen gesetzliche Normen erfüllenden Lichtverteilung erzeugen können. Die kurzreichweitige Lichtverteilung kann dabei als eine Fernlicht- Lichtverteilung ausgebildet sein.
Dabei ist es durchaus denkbar, dass das Lichtkonversionsmittel von zwei oder mehreren Laserlichtquellen (direkt oder indirekt, also über ein Lichtablenkmittel beispielsweise einen Spiegel oder Mikrospiegel) beleuchtet wird. Weiters kann es vorgesehen sein, dass bei zwei oder mehr Sekundär-Lichtquellen jede Sekundär-Lichtquelle als ein Lichtkonversionsmittel ausgebildet ist oder dass jede Sekundär-Lichtquelle als ein Bereich des
Lichtkonversionsmittels ausgebildet ist, wobei jede Bereich von eine Laserlichtquelle (direkt oder indirekt) beleuchtet wird und diese Bereiche disjunkt (nicht überlappend) sind.
Des Weiteren kann von Vorteil sein, wenn das optische Abbildungssystem zumindest einen Sekundär-Reflektor, vorzugsweise einen Freiformreflektor, aufweist.
Hinsichtlich der Bauraumtiefe des Lichtmoduls ist es von besonderem Vorteil, wenn das optische Abbildungssystem zumindest einen Hyperboloidreflektor aufweist.
Unter dem Begriff„Hyperboloidreflektor" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung und im Einklang mit der bewährten Praxis vorzugsweise ein Reflektor verstanden, dessen reflektierende Fläche als ein, zwei oder mehr Segmente aufweist, wobei jedes Segment im Wesentlichen als ein Teil eines theoretisch unendlich großen Hyperboloids ausgebildet sein kann.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass dem Hyperboloidreflektor eine Vorsatzoptik vorgelagert ist.
Hinsichtlich der Justierung des Lichtmoduls kann es zweckmäßig sein, wenn dem
Hyperboloidreflektor eine Kollimator-Linse vorgelagert ist, wobei vorzugsweise die zumindest eine Sekundär-Lichtquelle in einem reellen Brennpunkt des
Hyperboloidreflektors angeordnet ist, und wobei vorzugsweise der Brennpunkt der Kollimator- Linse mit dem virtuellen Brennpunkt des Hyperboloidreflektors zusammenfällt.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Sekundär-Reflektor-Brennweite der zumindest einen Primär-Reflektor-Brennweite gleich ist. Dabei wird unter dem Begriff„Brennweite" im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung der Abstand zwischen der Hauptebene und dem Brennpunkt verstanden. Bei optischen Abbildungssystemen, die beispielsweise Reflektoren, Linsen, Spiegel, Prismen, Blenden usw. umfassen können, unterscheidet man naturgemäß zwischen einem Objekt- und einem Bildraum. Darüber hinaus spricht man in der Fachliteratur je nach
Abbildungseigenschaften eines optischen Systems von reellen und virtuellen Bildern und von reellen und virtuellen Brennpunkten. So weist beispielsweise eine bikonkave Linse (und/ oder ein Hyperboloidreflektor) einen reellen und einen virtuellen Brennpunkt auf.
Dabei kann es von Vorteil sein, wenn bei zwei oder mehr Primär- Reflektoren die Primär- Reflektor-Brennweiten gleich sind.
Um die Qualität der abgestrahlten Lichtverteilung zu erhöhen, kann es vorgesehen sein, dass eine optische Achse des Abbildungssystems und eine optische Achse des zumindest einen Primär- Reflektors im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Dabei kann es zweckdienlich sein, dass bei zwei oder mehr Primär-Reflektoren alle ihre optischen Achsen parallel zueinander ausgerichtet sind und die optische Achse des
Abbildungssystems im Wesentlichen parallel zu den optischen Achsen der Primär- Reflektoren ausgerichtet ist.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die Primär-Lichtquellen dergestalt angeordnet sind, dass die zumindest eine Sekundär-Lichtquelle von den Primär-Lichtquellen umgeben / zwischen den Primär-Lichtquellen angeordnet ist.
Die eingangs gestellten Aufgaben werden weiters mit einer Beleuchtungsvorrichtung, welche einen Tragrahmen, einen Haupt-Träger, und einen Zusatz-Träger aufweist, wobei der Tragrahmen zur Aufnahme des Haupt-Trägers und des Zusatz-Trägers eingerichtet ist, der Haupt-Träger zur Aufnahme der Primär-Lichtquellen und des zumindest einen Primär- Reflektors eingerichtet ist und der Zusatz-Träger zur Aufnahme der zumindest einen Sekundär-Lichtquelle und des optischen Abbildungssystems eingerichtet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Haupt-Träger und/ oder der Zusatz-Träger jeweils als ein Kühlkörper ausgebildet sind/ ist. Hinsichtlich der Einstellbarkeit der Beleuchtungsvorrichtung kann es von Vorteil sein, wenn dem Haupt-Träger und dem Tragrahmen zumindest ein erstes Einstelldreieck-System zum Verstellen des Haupt-Trägers bezüglich des Tragrahmens zugeordnet ist.
Darüber hinaus kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass dem Zusatz-Träger und dem Tragrahmen zumindest ein zweites Einstelldreieck-System zum Verstellen des Zusatz- Trägers bezüglich des Tragrahmens zugeordnet ist.
Unter dem Begriff„Einstelldreieck-System" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung generell ein Einstellsystem verstanden, welches über drei Stellelemente (z.B. Einstellschrauben), die mit dem korrespondierenden Träger und mit dem Tragrahmen drehbar verbunden sind, den Träger bezüglich des Tragrahmens verstellt. Dabei erfolgt normalerweise das Verstellen mittels mechanischer und/ oder elektromotorischer
Stellmitteln, die der Beleuchtungsvorrichtung zugeordnet sind. Solche Einstellsysteme sind dem Stand der Technik bekannt (siehe z.B. die Anmeldung A 50329/2013 der Anmelderin).
Es kann zweckdienlich sein, wenn der Tragrahmen um zumindest eine Achse
verschwenkbar ist. Dabei kann das Lichtmodul zur Erzeugung von z.B. Kurvenlicht- Lichtverteilungen verwendet werden.
Hinsichtlich der Baugröße der Beleuchtungsvorrichtung kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass der Tragrahmen zwischen dem Zusatz-Träger und dem Haupt-Träger angeordnet ist.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Tragrahmen hinter dem Haupt-Träger und der Zusatz- Träger hinter dem Tragrahmen angeordnet sind.
Der Begriff„hinter" bedeutet dabei, dass der Tragrahmen in Bezug auf den Haupt-Träger und der Zusatz-Träger in Bezug auf den Tragrahmen entgegen der
Fahrtrichtung/ Lichtaustrittsrichtung angeordnet sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Sekundär- Lichtquelle als ein Lichtkonversionsmittel einer Laserlichteinheit ausgebildet ist und die Laserlichteinheit in einem Laserlichteinheit-Gehäuse angeordnet ist, welches Gehäuse länglich ausgebildet und einer zur Aufnahme des Laserlichteinheit-Gehäuses eingerichteten Aufnahmeöffnung des Tragrahmens angeordnet und durch diese Aufnahmeöffnung führbar ist. Hinsichtlich der Verbindung der Einstelldreieck-Systeme mit dem Tragrahmen und dem Haupt-Träger kann es von Vorteil sein, wenn der Tragrahmen zumindest drei
Durchlassöffnungen und der Haupt-Träger zumindest drei Aufnahmepfannen aufweist, wobei jede Aufnahmepfanne des Haupt-Trägers je einer Durchlassöffnung des Tragrahmens korrespondiert.
Hinsichtlich der Verbindung der Einstelldreieck-Systeme mit dem Zusatz-Träger und dem Tragrahmen kann es von Vorteil sein, wenn der Zusatz-Träger zumindest drei
Durchlassöffnungen und der Tragrahmen zumindest drei Aufnahmepfannen aufweist, wobei jede Aufnahmepfanne des Tragrahmens je einer Durchlassöffnung des Zusatz-Trägers korrespondiert.
Die Erfindung samt weiterer Vorteile ist im Folgenden anhand bevorzugter nicht
einschränkender Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in einer Zeichnung
veranschaulicht sind. In dieser zeigt
Fig. 1 die für die Erfindung wesentlichen Komponenten und ihren Zusammenhang in schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine Draufsicht einer als eine kurzreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung ausgebildeten Haupt-Lichtverteilung und einer als eine langreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung ausgebildeten Gesamtlichtverteilung,
Fig. 2a eine kurzreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung der Fig. 2, eine langreichweitige Zusatzteilfernlicht- Lichtverteilung der Fig. 2 und eine als eine langreichweitige Fernlicht- Lichtverteilung ausgebildete Zusatz-Lichtverteilung,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Lichtmoduls,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Lichtmoduls,
Fig. 5 eine Anordnung der wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen
Beleuchtungsvorrichtung, Fig. 6 ein Haupt- und ein Zusatz-Träger der Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 5,
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. In dieser ist eine beispielhafte schematische Anordnung der für das erfindungsgemäße Lichtmodul maßgeblichen Komponenten gezeigt. Das Lichtmodul weist dabei zwei Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2 mit je einer Primär- Lichtquelle zugeordnetem Primär-Reflektor PR1, PR2, und eine Sekundär-Lichtquelle SLQ1 mit einem ihr zugeordnetem aus einem Sekundär-Reflektor SRI und einer Linse KL1 bestehendem optischem Abbildungssystem AS auf. Die hier als Leuchtdioden (kurz LED für light emitting diode) ausgebildeten Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2 sind zum Erzeugen von Licht zur Bildung einer Haupt-Lichtverteilung HLV (Fig. 2) eingerichtet. Die Haupt- Lichtverteilung HLV verfügt normalerweise über eine relativ kurze Reichweite. In vielen Verkehrssituationen gilt es allerdings die Reichweite der abgestrahlten Haupt- Lichtverteilung zu erhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß die Sekundär- Lichtquelle SLQ1 vorgesehen, die in Fig. 1 als Lichtkonversionsmittel (in Fachmannsprache oft Phosphor genannt) einer Laserlichteinheit (nicht gezeigt) ausgebildet ist. Verwendung von Laserlichteinheiten in Kraftfahrzeugscheinwerfern ist dem Stand der Technik bekannt (siehe z.B. Figuren 3 und 7 in EP 2551154 A2). Erfindungsgemäß weist die Laserlichteinheit eine derartige Laserlichtquelle (nicht gezeigt) und ein derartiges Lichtkonversionsmittel SLQ1 auf, dass beim Beleuchten des Lichtkonversionsmittels genügend Lichtstrom in einen vorgegebenen, vorzugsweise im Verhältnis zu 4n (Gesamtraumwinkel) kleinen, Raumwinkel abgegeben wird. Dadurch erzeugt die Sekundär-Lichtquelle SLQ1 (durch Konversion des Laserlichts am Lichtkonversionsmittel SLQ1) Licht zur Bildung einer langreichweitigen Zusatz- Lichtverteilung ZLV (Fig. 2b). Die den Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2
zugeordneten Primär-Reflektoren PR1, PR2 bündeln das von den Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2 abgestrahlte Licht und lenken es in einen Bereich vor dem Lichtmodul. Dabei bezieht sich der Begriff„vor dem Lichtmodul" auf einen Bereich, der in Lichtausbreitungsrichtung des von den Primär-Reflektoren PLQ1, PLQ2 gebündelten Lichts liegt. Darüber hinaus sei an dieser Stelle angemerkt, dass das„gebündelte Licht" als konvergierendes oder
divergierendes oder paralleles Lichtbündel ausgebildet sein kann. Die Primär-Reflektoren PR1, PR2 sind vorzugsweise als Paraboloidreflektoren ausgebildet und bündeln (in vertikaler, bezugnehmend auf ein Lichtmodul, das in einen Kraftfahrzeugscheinwerfer eingebaut ist, Richtung V) das von den vorzugsweise in einem Brennpunkt PB1, PB2 des jeweiligen Primär-Reflektors PR1, PR2 angeordneten Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2 erzeugte Licht zu einem im Wesentlichen parallelen Lichtbündel. Darüber hinaus können die Primär-Reflektoren PR1, PR2 miteinander einstückig oder voneinander getrennt ausgebildet sein. Das der Sekundär-Lichtquelle SLQ1 zugeordnete Abbildungssystem weist, wie oben kurz erläutert, den Sekundär-Reflektor SRI und die Linse KL1. Dabei ist vorzugsweise der Sekundär-Reflektor SRI als ein Hyperboloidreflektor und die Linse KL1 als eine Kollimator- Linse ausgebildet. Der Hyperboloidreflektor SRI weist zwei Brennpunkte BP1, BP2, wobei der erste Brennpunkt BP1 ein reeller Brennpunkt ist, in dem die Sekundär-Lichtquelle SLQ1 (hier das Lichtkonversionsmittel) angeordnet ist, und der zweite Brennpunkt BP2 ein virtueller Brennpunkt ist, in dem sich die Verlängerungen LS' (siehe Fig. 4) der aus dem reellen Brennpunkt BP1 ausgehenden und von der reflektierenden Fläche des
Hyperboloidreflektors reflektierten Lichtstrahlen LS (siehe Fig. 4) im Wesentlichen zusammentreffen. Dabei ist die Kollimator-Linse KL1 derart angeordnet, dass ein ihrer Brennpunkte KLB mit dem virtuellen Brennpunkt BP2 zusammenfällt. Dadurch wird das vom Hyperboloidreflektor SRI reflektierte Licht zu einem im Wesentlichen parallelen (in vertikaler Richtung V) Lichtbündel gebündelt. Die Bündelung zu einem im Wesentlichen parallelen Lichtbündel ist allerdings nicht notwendig. Es ist durchaus denkbar, statt einer Kollimator-Linse eine Sammel- oder Zerstreuungslinse einzusetzen. Welche Linse hier eingesetzt wird, kann beispielsweise von der Art einer dem Lichtmodul vorgelagerten Vorsatzoptik bzw. eines weiteren eventuell vorhandenen optischen Abbildungssystems (d.h. z.B. eine Anordnung aus Blenden, Linsen, Spiegeln usw.) und von den Anforderungen an die Form der Haupt- und/ oder der Zusatz- Lichtverteilung und/ oder der vom Lichtmodul erzeugten Lichtverteilung.
Bevorzugt ist auch, dass alle reellen Brennweiten (d.h. der Abstand zwischen der
Hauptebene und dem Brennpunkt, beim Hyperboloidreflektor dem reellen Brennpunkt, in welchem Brennpunkt die Sekundär-Lichtquelle angeordnet ist) PBW1, PBW2, HBWl aller in der vorliegenden Erfindung verwendeten Reflektoren im Wesentlichen gleich sind. Damit kann die Bauraumtiefe des Lichtmoduls minimiert und dadurch der in heutigen
Scheinwerfern immer öfter hochgeschriebenen Designfreiheit und Kompaktheit Rechnung getragen werden.
Darüber hinaus sind die Primär-Reflektoren und der Sekundär-Reflektor dergestalt angeordnet, dass ihre optischen Achsen POl, P02, SOI parallel zueinander verlaufen. Dies ist für die Qualität des abgestrahlten Lichtbildes besonders relevant. Die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung der wesentlichen Komponenten der Erfindung ist für ein Lichtmodul besonders vorteilhaft, wenn das Lichtmodul zur Erzeugung einer als eine langreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung LFL (Fig. 2a) ausgebildeten Gesamtlichtverteilung eingerichtet ist. Dabei erzeugen die Primär- Lichtquellen PLQ1, PLQ2 in Zusammenwirkung mit den Primär-Reflektoren eine kurzreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung HLV (Fig. 2), welche kurzreichweitige Fernlicht- Verteilung HLV von einer langreichweitigen
Zusatzteilfernlicht-Lichtverteilung ZLV (Fig. 2b) überlagert und dadurch die
langreichweitige Fernlicht-Lichtverteilung LFL (Fig. 2a) also Gesamtlichtverteilung gebildet wird. Dabei ist die durch den Abstand zwischen dem Lichtmodul und der llx-Linie llx gemessene Reichweite der langreichweitigen Fernlicht-Lichtverteilung LFL im Wesentlichen doppelt so groß wie die Reichweite der kurzreichweitigen Fernlicht- Lichtverteilung ZLV. Die Zusatzteilfernlicht- Lichtverteilung ZLV ist im Wesentlichen in der Mitte der
kurzreichweitigen Fernlicht- Lichtverteilung HLV angeordnet (Fig. 2a). Dieser vorteilhafte Effekt wird durch die in Fig. 1 schematisch dargestellten Anordnung der Primär- Lichtquellen PLQ1, PLQ2 und der Primär-Reflektoren PR1, PR2 bezüglich der Sekundär- Lichtquelle SLQ1 und des Abbildungssystems AS erreicht, bei welcher Anordnung die Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ2 die Sekundär-Lichtquelle SLQ1„umgeben". Dies bedeutet schließlich, dass bei einer Projektion der Positionen der Primär- und Sekundär-Lichtquellen (des Lichtkonversionsmittels) auf eine senkrecht zu den optischen Achsen POl, P02, SOI der korrespondierenden Reflektoren PR1, PR2, SRI angeordnete Ebene, die Projektionen der Primär-Lichtquellen PI, P2 die Projektion der Sekundär-Lichtquelle Sl umstellen.
Fig. 3 zeigt ein einbaufertiges erfindungsgemäßes Lichtmodul in perspektivischer Ansicht. Die dargestellten Koordinaten bezeichnen die Lichtaustrittsrichtung /
Hauptabstrahlrichtung Z, die horizontale Richtung H, welche normal auf Z und normal auf die vertikale Richtung V steht. Dabei beziehen sich die Begriffe„horizontal" und„vertikal" auf den in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer, welcher Kraftfahrzeugscheinwerfer in einem Fahrzeug eingebaut ist, eingebauten Zustand des Lichtmoduls. Die Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ 2 und die Primär-Reflektoren PR1, PR2 sind dabei zu einer ersten Gesamteinheit (LED-Einheit) und die Sekundär-Lichtquelle und das optische Abbildungssystem AS sind zu einer zweiten Gesamteinheit, vorzugsweise zu einer Laserlichteinheit, zusammengefasst. Angesichts des oben gesagten umfasst die Laserlichteinheit, wie oben kurz erwähnt, also insgesamt eine Laserlichtquelle, die Licht zur Bestrahlung des Lichtkonversionsmittels erzeugt, welches Lichtkonversionsmittel als die Sekundär-Lichtquelle fungiert, und ein optisches Abbildungssystem AS, welches das durch Konversion des Laser lichts am
Lichtkonversionsmittel erzeugte Licht vor das Lichtmodul abbildet. Darüber hinaus ist der Primär- Reflektor PR1 der LED-Einheit mit dem Primär-Reflektor PR2 einstückig ausgebildet. Dies hat zum Vorteil, dass nur eine Einstellvorrichtung (sieh auch Fig. 6) für die gesamte LED-Einheit ausreicht. Außerdem ist eine solche einstückige Ausbildung der Primär- Reflektoren PR1, PR2 miteinander aus ästhetischer Sicht bevorzugt, da somit eine
Umschließung der Laserlichteinheit von der LED-Einheit ermöglicht wird. Eine derartige Umschließung hat beispielsweise den folgenden Vorteil: Dadurch wird im Wesentlichen parallele Ausrichtung der optischen Achsen POl, P02, SOI ermöglicht, und infolgedessen Winkelfehler reduziert.
Unter dem Begriff„Winkelfehler" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein optischer Abbildungsfehler verstanden, der bei voneinander getrennten aus zumindest einer Lichtquelle und zumindest einem der zumindest einen Lichtquelle zugeordnetem Reflektor bestehenden Modulen in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Module zur Bildung eines gemeinsames Lichtbildes eingerichtet sind, entstehen können. Dabei werden die von den jeweiligen Lichtmodulen erzeugten Lichtverteilungen auf einem in einem Abstand (typischerweise von 25 Metern) quer zu Hauptausbreitungsrichtung des Licht aufgestellten Messschirm gemessen und die optischen Achsen der jeweiligen Module derart eingestellt, dass das Lichtbild auf dem Messschirm im Wesentlichen den Anforderungen, vorzugsweise gesetzlich vorgeschriebenen Normen (beispielsweise den ECE-Regelungen), entspricht. Dabei können durch eine im Wesentlichen inexakt parallele Ausrichtung der optischen Achsen der Module nach dem Messschirm und vor dem Messschirm
Verzerrungen des erwünschten Lichtbildes entstehen.
Aus einer in Fig. 4 dargestellten Seitenansicht des erfindungsgemäßen Lichtmoduls ist eine bevorzugte Anordnung der Brennpunkte PB1, PB2, BP1, BP2, KLB der optisch relevanten Bauteile des Lichtmoduls ersichtlich. Dabei ist die hyperboloide Form des Sekundär- Reflektors SRI besonders vorteilhaft, da deshalb die Brennweiten des Hyperboloidreflektors klein gehalten, sodass die Sekundär-Lichtquelle sehr nah an dem Reflektor angeordnet werden kann. Dadurch kann die Bauraumtiefe des Lichtmoduls z.B. im Vergleich zu einem Lichtmodul, bei dem der Sekundär-Reflektor als Reflektor eines anderen Typs,
beispielsweise als ein Paraboloid-Reflektor, ausgebildet ist, reduziert werden. Nachdem die bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen des Lichtmoduls veranschaulicht wurden, wird nun auf die Anordnung des Lichtmoduls in einer
Beleuchtungsvorrichtung Bezug genommen. Die Fig. 5 zeigt schematisch eine beispielhafte Anordnung der wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen
Beleuchtungsvorrichtung. Dabei ist das Lichtmodul als zwei voneinander getrennt ausgebildete Gesamteinheiten dargestellt. Die erste Gesamteinheit (LED-Einheit) umfasst die oben beschriebenen aber hier nicht gezeigten Primär-Lichtquellen PLQ1, PLQ 2 und die ebenfalls oben beschriebenen aber hier nicht gezeigten Primär-Reflektoren PR1, PR2, die zweite Gesamteinheit (Laserlichteinheit) umfasst die oben beschriebene aber hier nicht gezeigte Sekundär-Lichtquelle SLQ1 und das ebenfalls oben beschriebene aber hier nicht gezeigte optische Abbildungssystem AS. Darüber hinaus weist die Beleuchtungsvorrichtung einen Haupt-Träger HT, der zur Aufnahme der LED-Einheit eingerichtet ist, einen Zusatz- Träger ZT, der zur Aufnahme der Laserlichteinheit eingerichtet ist, und einen Tragrahmen TR, der zur Aufnahme sowohl des Haupt-Trägers HT als auch des Zusatz-Trägers ZT eingerichtet ist. Der Tragrahmen TR ist um zumindest eine Achse TA verschwenkbar (wodurch verschiedene Lichtfunktionen, beispielsweise Kurvenlichtfunktion, im
Kraftfahrzeugscheinwerfer realisiert werden können), wobei beim Verschwenken des Tragrahmens TR die von dem Tragrahmen TR aufgenommenen Haupt- und Zusatz-Träger mit dem Tragrahmen TR mit verschwenkt werden. Bei der Aufnahme der Träger in den Tragrahmen ist vorgesehen, dass der Haupt-Träger HT und der Zusatz-Träger ZT mit dem Tragrahmen TR verbindbar sind, wobei die Position der Träger bezüglich des Tragrahmens (beispielsweise entlang der in der Fig. 5 mit Pfeilen gezeigten Richtungen)
veränderbar/ verstellbar ist. Dadurch kann z.B. die Ausrichtung der optischen Achse LOA der LED-Einheit zu der optischen Achse SOI der Laserlichteinheit verstellt werden. Zum Verbinden der Träger an dem Tragrahmen und zum Verstellen der Träger bezüglich des Tragrahmens ist je ein Einstelldreieck-System vorgesehen, wobei in der Fig. 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ein erstes Einstelldreieck-System EDS1 zum Verstellen des die LED-Einheit aufnehmenden Haupt-Trägers HT und ein zweites Einstelldreieck-System EDS2 zum Verstellen des die Laserlichteinheit aufnehmenden Zusatz-Trägers ZT
eingerichtet ist. Die Position des ersten Einstelldreieck-Systems EDS1 ist bezüglich der Position des zweiten Einstelldreieck-Systems EDS2 um 90° um die optische Achse der Laserlichteinheit SOI (gleich der optischen Achse des Sekundär-Reflektors SRI) verdreht angeordnet. Damit wird die Einstellvariabilität vereinfacht. Es ist allerdings durchaus denkbar, dass die Einstelldreieck-Systeme EDS1, EDS2 gar nicht oder unter einem anderen Winkel, beispielsweise um 180°, zueinander verdreht angeordnet sind.
Unter dem Begriff„Einstelldreieck-System" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung generell ein Einstellsystem verstanden, welches über drei Stellelemente (z.B.
Einstellschrauben), die mit dem korrespondierenden Träger und mit dem Tragrahmen drehbar verbunden sind, den Träger bezüglich des Tragrahmens verstellt. Dabei erfolgt normalerweise das Verstellen mittels mechanischer und/ oder elektromotorischer
Stellmitteln, die der Beleuchtungsvorrichtung zugeordnet sind. Solche Einstellsysteme sind dem Stand der Technik bekannt (siehe z.B. die Anmeldung A 50329/2013 der Anmelderin).
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Laserlichteinheit, wie in der Fig. 5 gezeigt ist, ein länglich ausgebildetes Laserlichteinheit-Gehäuse HM auf, welches
Laserlichteinheit-Gehäuse in einer zur Aufnahme des Laserlichteinheit-Gehäuses
eingerichteten Aufnahmeöffnung AO des Tragrahmens TR angeordnet und durch diese Aufnahmeöffnung AO führbar ist. Dadurch kann die Laserlichteinheit in einem nicht mit dem Tragrahmen TR verbundenen Zustand des die Laserlichteinheit aufnehmenden Zusatz- Trägers ZT aus der Aufnahmeöffnung AO herausgezogen und der Beleuchtungsvorrichtung entnommen werden. Dies erleichtert wesentlich das Ersetzen der Laser lichteinheit und/ oder ihrer Bestandteile beim Auftreten technischer Störungen. In einem Zustand, in dem beide Träger (der Haupt-Träger HT und der Zusatz-Träger ZT) mit dem Tragrahmen TR mithilfe der Stellelemente der korrespondierenden Einstelldreieck-Systeme EDS1, EDS2 verbunden sind, erfolgt die Anbindung des Zusatz-Trägers ZT an den Tragrahmen TR hinter dem Tragrahmen und die Anbindung des Haupt-Trägers HT an den Tragrahmen TR vor dem Tragrahmen. Der Begriff„hinter" bzw.„vor" bedeutet dabei, dass der Zusatz-Träger in Bezug auf den Tragrahmen TR entgegen der Fahrtrichtung/ Lichtaustrittsrichtung bzw. der Haupt-Träger HT in Bezug auf den Tragrahmen TR in die
Fahrtrichtung/ Lichtaustrittsrichtung angeordnet sind. Dabei kann eine kaskadierte
Einstellung der Beleuchtungsvorrichtung realisiert werden. Unter der„kaskadierten
Einstellung" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Einstellung verstanden, bei der zuerst die Hauptabstrahlrichtung der Beleuchtungsvorrichtung mittels des ersten Einstelldreieck-Systems EDS1 eingestellt werden kann und anschließend die Abstrahllichtung der Laserlichteinheit bezüglich der Hauptabstrahlrichtung mittels des zweiten Einstelldreieck-Systems EDS2 eingestellt werden kann. Darüber hinaus sind mit Pfeilen in der Fig. 5 beispielhafte Richtungen gezeigt, entlang derer der Haupt- und/ oder der Zusatzträger bezüglich des Tragrahmens verstellt werden können/ kann.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 5, bei der der Haupt-Träger und der Zusatz-Träger als ein Kühlkörper ausgebildet sind. Darüber hinaus sind in der Fig. 6 als Einstellschrauben ZES1, ZES2, ZES3, HES1, HES2, HES3 asugebildete Stellelemente der Einstelldreiecke EDS1, EDS2 gezeigt, welche zum Eingriff der
mechanischen und/ oder elektromotorischen Stellmitteln der Einstelldreieck-Systeme EDS1, EDS2 und zum Verbinden der Haupt- und Zusatz-Träger mit dem Tragrahmen eingerichtet sind. Dabei weist jede Einstellschraube einen Gewindeabschnitt GA und einen Kugelkopf KK auf. Die Durchlassöffnungen des Tragrahmens und des Zusatz-Trägers weisen jeweils einen Gegengewindeabschnitt auf, welche dazu eingerichtet sind mit den
Gewindeabschnitten der korrespondierenden Einstellschrauben zusammenzuwirken und einerseits den Haupt- und/ oder den Zusatz-Träger mit dem Tragrahmen zu verbinden und andererseits die Position des Haupt- und/ oder des Zusatz-Trägers bezüglich des
Tragrahmens einzustellen, wie es aus der Fig. 6 ersichtlich ist.
In einem verbundenen Zustand des Tragrahmens mit dem Haupt-Träger sind die
Gewindeabschnitte der (drei) Einstellschrauben HES1, HES2, HES3 in den dafür
vorgesehenen (drei) Durchlassöffnungen des Tragrahmens TR derart angeordnet, dass die Gewindeabschnitte der Einstellschrauben in die dazu korrespondierenden
Gegengewindeabschnitten des Tragrahmens angreifen. Dabei greift der Kugelkopf je einer Einstellschraube in die korrespondierende zur Aufnahme eines Kugelkopfes eingerichtete Aufnahmepfanne des Haupt-Trägers an, wie in Fig. 6 gezeigt ist.
Des Weiteren ist in einem verbundenen Zustand des Tragrahmens TR mit dem Zusatz- Träger ZT sind die Gewindeabschnitte der (drei) Einstellschrauben ZES1, ZES2, ZES3 in den dafür vorgesehenen (drei) Durchlassöffnungen des Zusatz-Trägers ZT derart angeordnet, dass die Gewindeabschnitte der Einstellschrauben in die dazu korrespondierenden
Gegengewindeabschnitten des Zusatz-Trägers ZT angreifen, wobei der Kugelkopf je einer Einstellschraube in die korrespondierende zur Aufnahme eines Kugelkopfes eingerichtete Aufnahmepfanne des Tragrahmens angreift, wie in Fig. 6 gezeigt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Abstrahlung von Licht zur Bildung einer Lichtverteilung in einem Bereich vor dem Lichtmodul, wobei das Lichtmodul zwei oder mehr Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2), die Licht zur Bildung einer Haupt- Lichtverteilung (HLV) erzeugen, und zumindest eine Sekundär-Lichtquelle (SLQ1) umfasst, die Licht zur Bildung einer Zusatz-Lichtverteilung (ZLV) erzeugt, wobei die Zusatz-Lichtverteilung die Haupt- Lichtverteilung zum Ausbilden einer
Gesamtlichtverteilung überlagert, wobei den Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) zumindest ein Primär-Reflektor (PR1, PR2) zugeordnet und dazu eingerichtet ist, das von den Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) abgestrahlte Licht zu bündeln und in einen Bereich vor dem Lichtmodul in Form der Haupt- Lichtverteilung (HLV) zu lenken, wobei der zumindest einen Sekundär-Lichtquelle (SLQ1) ein optisches Abbildungssystem (AS) zugeordnet und dazu eingerichtet ist, das von der zumindest einen Sekundär- Lichtquelle (SLQ1) abgestrahlte Licht in einen Bereich vor dem Lichtmodul in Form der Zusatz-Lichtverteilung (ZLV) abzubilden, wobei die Haupt-Lichtverteilung (HLV) als eine kurzreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist, und die Zusatz-Lichtverteilung (ZLV) als eine langreichweitige
Lichtverteilung und die Gesamtlichtverteilung (LFL) als eine langreichweitige
Lichtverteilung ausgebildet ist.
2. Lichtmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Primär-Reflektor (PR1, PR2) als ein Paraboloidreflektor ausgebildet ist.
3. Lichtmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehr Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) als LEDs ausgebildet sind.
4. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Primär-Lichtquelle (PLQ1, PLQ2) genau ein Primär-Reflektor (PR1, PR2) zugeordnet ist.
5. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei oder mehr Primär-Reflektoren (PR1, PR2) alle Primär-Reflektoren miteinander einstückig ausgebildet sind.
6. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei oder mehr Primär-Reflektoren (PR1, PR2) alle Primär-Reflektor voneinander getrennt ausgebildet sind.
7. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Primär- Lichtquelle (PLQ1, PLQ2) in einem Brennpunkt (PB1, PB2) des zumindest einen Primär-Reflektors (PR1, PR2) angeordnet ist.
8. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sekundär- Lichtquelle (SLQ1) als ein Lichtkonversionsmittel einer
Laserlichteinheit ausgebildet ist.
9. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) als Lichtquellen eines Typs, vorzugsweise als LEDs, ausgebildet sind, und die zumindest eine Sekundär-Lichtquelle (SLQ1) als eine Lichtquelle eines anderen Typs, vorzugsweise als ein Lichtkonversionsmittel einer Laserlichteinheit, ausgebildet ist.
10. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Abbildungssystem (AS) zumindest einen Sekundär-Reflektor (SLQ1), vorzugsweise einen Freiformreflektor, aufweist.
11. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Abbildungssystem (AS) zumindest einen Hyperboloidreflektor (SRI) aufweist.
12. Lichtmodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem
Hyperboloidreflektor (SRI) eine Vorsatzoptik (KLl) vorgelagert ist.
13. Lichtmodul nach einem der Anspruch 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hyperboloidreflektor eine Kollimator-Linse (KLl) vorgelagert ist, wobei vorzugsweise die zumindest eine Sekundär-Lichtquelle (SLQl)in einem reellen Brennpunkt (BP1) des Hyperboloidreflektors (SRI) angeordnet ist, und wobei vorzugsweise der Brennpunkt (KLB) der Kollimator-Linse (KLl) mit dem virtuellen Brennpunkt (BP2) des Hyperboloidreflektors (SRI) zusammenfällt.
14. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sekundär-Reflektor-Brennweite (HBW1) der zumindest einen Primär-Reflektor-Brennweite (PBW1, PBW2) gleich ist.
15. Lichtmodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei oder mehr Primär-Reflektoren die Primär-Reflektor-Brennweiten (PBW1, PBW2) gleich sind.
16. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Achse des Abbildungssystems (SOI) und eine optische Achse des zumindest einen Primär- Reflektors (POl, P02) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
17. Lichtmodul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei oder mehr Primär-Reflektoren alle ihre optischen Achsen (POl, P02) parallel zueinander ausgerichtet sind und die optische Achse des Abbildungssystems (SOI) im Wesentlichen parallel zu den optischen Achsen der Primär-Reflektoren ausgerichtet ist.
18. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) dergestalt angeordnet sind, dass die zumindest eine Sekundär-Lichtquelle (SLQ1) von den Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) umgeben / zwischen den Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) angeordnet ist.
19. Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
20. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung einen Tragrahmen (TR), einen Haupt-Träger (HT), und einen Zusatz-Träger (ZT) aufweist, wobei der Tragrahmen (TR) zur Aufnahme des Haupt-Trägers (HT) und des Zusatz-Trägers (ZT) eingerichtet ist, der Haupt-Träger (HT) zur Aufnahme der Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2) und des zumindest einen Primär-Reflektors (PR1, PR2) eingerichtet ist und der Zusatz-Träger (ZT) zur Aufnahme der zumindest einen Sekundär- Lichtquelle (SLQl) und des optischen Abbildungssystems (AS) eingerichtet ist.
21. Beleuchtungs Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Träger (HT) und / oder der Zusatz-Träger (ZT) jeweils als ein Kühlkörper ausgebildet sind/ ist.
22. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass dem Haupt-Träger (HT) und dem Tragrahmen (TRI) zumindest ein erstes Einstelldreieck- System (EDS1) zum Verstellen des Haupt-Trägers (HT) bezüglich des Tragrahmens (TR) zugeordnet ist.
23. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, dass dem Zusatz-Träger (ZT) und dem Tragrahmen (TR) zumindest ein zweites Einstelldreieck-System (EDS2) zum Verstellen des Zusatz-Trägers (ZT) bezüglich des Tragrahmens (TR) zugeordnet ist.
24. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) um zumindest eine Achse (TA) verschwenkbar ist.
25. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) zwischen dem Zusatz-Träger (ZT) und dem Haupt-Träger (HT) angeordnet ist.
26. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) hinter dem Haupt-Träger (HT) und der Zusatz- Träger (ZT) hinter dem Tragrahmen (TR) angeordnet sind.
27. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sekundär-Lichtquelle (SLQl) als ein Lichtkonversionsmittel einer Laserlichteinheit ausgebildet ist und die Laserlichteinheit in einem Laserlichteinheit-Gehäuse (HM) angeordnet ist, welches Laserlichteinheit-Gehäuse (HM) länglich ausgebildet und in einer zur Aufnahme des Laserlichteinheit-Gehäuses eingerichteten Aufnahmeöffnung (AO) des Tragrahmens (TR) angeordnet und durch diese Aufnahmeöffnung (AO) führbar ist.
28. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch
gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) zumindest drei Durchlassöffnungen und der Haupt-Träger (HT) zumindest drei Aufnahmepfannen aufweist, wobei jede
Aufnahmepfanne des Haupt-Trägers je einer Durchlassöffnung des Tragrahmens korrespondiert.
29. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zusatz-Träger (ZT) zumindest drei Durchlassöffnungen und der Tragrahmen (TR) zumindest drei Aufnahmepfannen aufweist, wobei jede Aufnahmepfanne des Tragrahmens (TR) je einer Durchlassöffnung des Zusatz-Trägers (ZT) korrespondiert.
30. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einem Lichtmodul nach einem der
Ansprüche 1 bis 18 und/ oder mit zumindest einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29.
31. Kraftfahrzeug mit zumindest einem Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 30.
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