EP3457024A1 - Kraftfahrzeugscheinwerfer zur abstrahlung einer langreichweitigen lichtverteilung - Google Patents

Kraftfahrzeugscheinwerfer zur abstrahlung einer langreichweitigen lichtverteilung Download PDF

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EP3457024A1
EP3457024A1 EP18202334.1A EP18202334A EP3457024A1 EP 3457024 A1 EP3457024 A1 EP 3457024A1 EP 18202334 A EP18202334 A EP 18202334A EP 3457024 A1 EP3457024 A1 EP 3457024A1
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EP
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light
light distribution
support frame
main
additional
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Thomas EDLETZBERGER
Martin Schragl
Peter Schadenhofer
Jürgen GANZBERGER
Johann ALTMANN
Jürgen ZORN
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for a motor vehicle headlight for emitting light for forming a light distribution in a region in front of the lighting device, wherein the lighting device comprises a light module, a support frame, a main support, and an additional support, wherein the light module two or more Primary light sources that generate light to form a main light distribution, and at least one secondary light source that generates light to form an additional light distribution, wherein the additional light distribution superimposed on the main light distribution to form a total light distribution, the primary Light sources associated with at least one primary reflector and is adapted to focus the light emitted from the primary light sources and light in an area in front of the light module in the form of the main light distribution, the at least one secondary light source zugeord an optical imaging system net and configured to image the light emitted by the at least one secondary light source into an area in front of the light module in the form of the additional light distribution, the main light distribution being designed as a short-range light distribution, the additional light distribution being a long-range light distribution is formed and
  • the invention relates to a motor vehicle headlight with at least one lighting device of the type mentioned above.
  • the invention relates to a motor vehicle with at least one such motor vehicle headlight.
  • the term "functionality" is to be understood that a two-stage high-beam light distribution can be realized, the first stage to reach the legal illuminance minimum and / or the predetermined minimum distance of a high beam light distribution and the second stage, the legal illuminance maximum and / or predetermined maximum distance or reach the maximum range / performance / safety.
  • 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 Abstrahlungs characterizingums.
  • 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 motor vehicle headlamps state of the laser unit in front of the Motor vehicle headlight)
  • relatively small usually 100-900 microns, preferably less than 600 microns
  • the laser light unit can also be designed to save space.
  • a laser light unit generates a bright and far-reaching photo.
  • LED light sources offer themselves for generating a broad light distribution or at least parts of a broad light distribution. (The advantages of such a combination are already in the WO2012161170A1 . EP2551154A2 or in the DE102013200925A1 described).
  • the object of the present invention is to provide a lighting device which overcomes the above-mentioned disadvantages of the prior art, and meets the corresponding requirements for lighting technology, construction and electronics.
  • This object is achieved with an illumination device mentioned above in that according to the invention the support frame is adapted to receive the main carrier and the auxiliary carrier, the main carrier is adapted to receive the primary light sources and the at least one primary reflector, and the additional carrier is adapted to receive the at least one secondary light source and the optical imaging system.
  • 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 , At this point be on the FIG. 2 referring to the term “range” is 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.
  • paraboloid 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 being substantially formed as a part of a theoretically infinitely large paraboloid of revolution can be.
  • the paraboloid reflector is designed such that the light generated by a light source disposed in the focal point of a parabolic reflector light propagates as a light beam, wherein a vertical section of the light beam substantially parallel to each other propagating light rays and a horizontal section of the light beam substantially diverging light beams ,
  • 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.
  • the at least one secondary light source is designed as a light conversion means of a laser light unit.
  • the primary light sources as 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 primary light sources alone can generate light for forming a short-range regulatory light distribution.
  • the short-range light distribution can be designed as a high-beam light distribution.
  • the light conversion means of two or more laser light sources (directly or indirectly, that is, a light deflecting means such as a mirror or micromirror) is illuminated.
  • each secondary light source is designed as a light conversion means or that each secondary light source is designed as a region of the light conversion means, each area being illuminated by a laser light source (directly or indirectly) 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.
  • the hyperboloid reflector is preceded by a collimator lens, wherein preferably the at least one secondary light source is arranged in a real focal point of the hyperboloid reflector, and wherein preferably the focal point of the collimator lens with the virtual focus of the hyperboloid reflector coincides. It can be provided that a secondary reflector focal length of the at least one primary reflector focal length is the same.
  • focal length in the context of the present invention is understood to mean the distance between the main plane and the focal point.
  • optical imaging systems which may include, for example, reflectors, lenses, mirrors, prisms, apertures, etc.
  • technical literature refers to real and virtual images as well as real and virtual focal points depending on the imaging properties of an optical system. 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 for two or more primary reflectors.
  • 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.
  • two or more primary reflectors all their optical axes are aligned parallel to each other and the optical axis of the 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.
  • 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 associated with at least a second Einstelldreieck system for adjusting the additional support with respect to the support frame.
  • trim triangle system in the context of the present invention is generally understood to mean an adjustment system which adjusts the carrier with respect to the support frame via three adjusting elements (for example adjusting screws) which are rotatably connected to the corresponding carrier and to the support frame.
  • the adjustment is usually carried out by means of mechanical and / or electromotive actuating means, which are associated with the lighting device.
  • Such adjustment systems are known in the art (see, for example, Applicant's application A 50329/2013).
  • the support frame is pivotable about at least one axis.
  • 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.
  • the term "behind" means that the support frame with respect to the main support and the additional support with respect to the support frame against the 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 elongated and arranged for receiving the laser light unit housing receiving opening of the support frame and through this receiving opening is feasible.
  • the support frame has at least three passage openings and the main carrier at least three receiving pans, wherein each receiving pan of the main carrier corresponds to a passage opening of the support frame.
  • the additional carrier has at least three passage openings and the support frame at least three receiving pans, each receiving pan of the support frame corresponds to a passage opening of the additional carrier ,
  • 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 SR1 and a lens KL1 optical imaging system AS ,
  • the primary light sources PLQ1, PLQ2 formed here as light-emitting diodes (LED for light emitting diode) are for generating light for forming a main light distribution HLV (FIG. Fig. 2 ) set up.
  • the main light distribution HLV usually has a relatively short range.
  • the secondary light source SLQ1 is provided, which in Fig. 1 as a light conversion agent (often referred to in the art as phosphorus) of a laser light unit (not shown) is formed.
  • a light conversion agent often referred to in the art as phosphorus
  • the laser light unit has such a laser light source (not shown) and such a light conversion means SLQ1 that when illuminating the light conversion means enough light flux in a predetermined, preferably in relation to 4 ⁇ (total space angle) small, solid angle is emitted.
  • 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. Fig. 2b ).
  • the primary reflectors PR1, PR2 associated with the primary light sources PLQ1, PLQ2 combine the light emitted by the primary light sources PLQ1, PLQ2 and deflect it into an area in front of the light module.
  • the term "in front of the light module” refers to an area that lies in the light propagation direction of the light bundled by the primary reflectors PLQ1, PLQ2.
  • the "bundled light” can be designed as a converging or diverging or parallel light beam.
  • 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 may be integrally formed with each other or separated from each other.
  • the imaging system associated with the secondary light source SLQ1 has, as briefly explained above, the secondary reflector SR1 and the lens KL1. It is preferably the Secondary reflector SR1 formed as a hyperboloid reflector and the lens KL1 as a collimator lens.
  • the hyperboloid reflector SR1 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 ) of the light beam LS originating from the real focus BP1 and reflected by the reflective surface of the hyperboloid reflector (see Fig. 4 ) essentially 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 SR1 is focused into a substantially parallel (in the vertical direction V) light bundle.
  • the bundling into a substantially parallel light bundle is not necessary.
  • a collecting or diverging lens instead of a collimator lens. Which 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.
  • all the real focal lengths ie the distance between the main plane and the focal point, the hyperboloid reflector the real focus, in which focal point the secondary light source is arranged
  • PBW1, PBW2, HBW1 of all the reflectors used in the present invention are substantially the same are.
  • the primary reflectors and the secondary reflector are arranged such that their optical axes PO1, PO2, SO1 are parallel to each other. This is particularly relevant for the quality of the emitted light image.
  • the in the Fig. 1 illustrated arrangement of the essential components of the invention is particularly advantageous for a light module when the light module to produce a long-range high beam light distribution LFL ( Fig. 2a ) trained overall light distribution is set up.
  • the primary light sources PLQ1, PLQ2 generate, in cooperation with the primary reflectors, a short-range high-beam light distribution HLV (FIG. Fig. 2 ), which short-range high-beam distribution HLV from a long-range auxiliary high-beam light distribution ZLV ( Fig. 2b ) and thereby the long-range high beam light distribution LFL ( Fig. 2a ) So total light distribution is formed.
  • the range of the long-range high-beam light distribution LFL measured by the distance between the light module and the 1 lx line 1 lx is substantially twice as large as the range of the short-range high beam light distribution Z LV.
  • the additional high-beam light distribution ZLV is arranged substantially in the middle of the short-range high-beam light distribution HLV ( Fig. 2a ).
  • This beneficial effect is due to the in Fig. 1 schematically shown arrangement of the primary light sources PLQ1, PLQ2 and the primary reflectors PR1, PR2 with respect to the secondary light source SLQ1 and the imaging system AS reaches, in which arrangement the primary light sources PLQ1, PLQ2 "surround" the secondary light source SLQ1.
  • Fig. 3 shows a ready-to-install light module in a perspective view.
  • the illustrated coordinates indicate the light exit direction / main emission 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 whole 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 an imaging optical system AS which generates the one by converting the laser light to the light conversion means Light is projected in front of the light module.
  • 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 an integral formation of the primary reflectors PR1, PR2 is preferred from an aesthetic point of view, since thus an enclosure of the laser light unit is made possible by the LED unit.
  • Such an enclosure has, for example, the following advantage: This allows substantially parallel alignment of the optical axes PO1, PO2, SO1, 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 , can arise.
  • the light distributions generated by the respective light modules are measured on a measuring screen set up at a distance (typically 25 meters) transverse to the main direction of propagation of the light and the optical axes of the respective modules are adjusted such that the light image on the measuring screen substantially meets the requirements, preferably legally prescribed standards (for example the ECE regulations).
  • distortions of the desired light image may occur due to an essentially inexact parallel alignment of the optical axes of the modules after the measuring screen and in front of the measuring screen.
  • the hyperboloidal shape of the secondary reflector SR1 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 can be reduced, for example, in comparison to a light module in which the secondary reflector is designed as a reflector of another type, for example as a paraboloid reflector.
  • the Fig. 5 schematically shows an exemplary Arrangement of the essential components of the lighting device according to 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 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 cornering light function, can be realized in the motor vehicle headlight), wherein during pivoting of the support frame TR received by the support frame TR main and auxiliary support with the support frame TR are pivoted ,
  • main and auxiliary support with the support frame TR are pivoted .
  • the main support HT and the additional support ZT are connectable to the support frame TR, wherein the position of the support with respect to the support frame (for example along the in the Fig. 5 directions shown with arrows) is changeable / adjustable.
  • the alignment of the optical axis LOA of the LED unit to the optical axis SO1 of the laser light unit can be adjusted.
  • 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 Fig. 5 illustrated preferred embodiment, a first Einstelldreieck system EDS1 for adjusting the LED unit receiving the main carrier HT and a second Einstelldreieck system EDS2 for adjusting the laser light unit receiving additional carrier ZT is set up.
  • the position of the first pitch triangle system EDS1 is rotated with respect to the position of the second pitch triangle system EDS2 by 90 ° about the optical axis of the laser light unit SO1 (same as the optical axis of the secondary reflector SR1). This simplifies the setting variability.
  • the Einstelldreieck-systems EDS1, EDS2 not at all or at a different angle, for example, by 180 °, are arranged rotated to each other.
  • trim triangle system in the context of the present invention is generally understood to mean an adjustment system which adjusts the carrier with respect to the support frame via three adjusting elements (for example adjusting screws) which are rotatably connected to the corresponding carrier and to the support frame.
  • the adjustment is usually carried out by means of mechanical and / or electromotive actuating means, which are associated with the lighting device.
  • Such adjustment systems are known in the art (see, for example, Applicant's application A 50329/2013).
  • the laser light unit as in the Fig. 5 is shown, an elongated laser light unit housing HM, which laser light unit housing is arranged in a receiving opening of the laser light unit housing receiving opening AO of the support frame TR and can be guided through this receiving opening AO.
  • the laser light unit in a not 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. This substantially facilitates the replacement of the laser light unit and / or its components when technical faults occur.
  • 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 are arranged with respect to the support frame TR in the direction of travel / light exit direction. In this case, a cascaded setting of the lighting device can be realized.
  • cascaded adjustment refers to a setting in which the main emission direction of the illumination device can first be adjusted by means of the first delta triangulation system EDS1 and subsequently the emission illumination of the laser light unit with respect to the main emission direction by means of the second delta triangulation system EDS2 can be adjusted.
  • Fig. 6 shows a perspective view of the lighting device of Fig. 5 in which the main carrier and the additional carrier are designed as a heat sink.
  • adjusting screws ZES1, ZES2, ZES3, HES1, HES2, HES3 asuge softe adjusting elements of the Einstelldreiecke EDS1, EDS2, which for engaging the mechanical and / or electromotive actuating means of the Einstelldreieck-systems EDS1, EDS2 and for connecting the main and auxiliary carrier with the support frame are set up.
  • 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 cooperate with the threaded portions of the corresponding adjusting screws and on the one hand to connect the main and / or the additional support to the support frame and on the other hand, the position of the main and / or the additional carrier with respect to the support frame, as it is known from Fig. 6 is apparent.
  • the threaded portions of the (three) adjusting screws HES1, HES2, HES3 are arranged in the designated (three) ports of the support frame TR such that the threaded portions of the adjustment screws into the mating thread portions of the support frame corresponding thereto attack.
  • the ball head engages ever an adjusting screw in the corresponding adapted to receive a ball head receiving socket of the main wearer, as in Fig. 6 is shown.
  • the threaded portions of the (three) adjusting screws ZES1, ZES2, ZES3 are arranged in the provided (three) passage openings of the additional support ZT such that the threaded portions of the adjusting screws engage in the corresponding counter-threaded portions of the additional carrier ZT, wherein the ball head each engages an adjusting screw in the corresponding receiving socket adapted for receiving a ball socket of the support frame, as in Fig. 6 is shown.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Abstrahlung von Licht zur Bildung einer Lichtverteilung in einem Bereich vor der Beleuchtungsvorrichtung, wobei die Beleuchtungsvorrichtung ein Lichtmodul, einen Tragrahmen (TR), einen Haupt-Träger (HT), und einen Zusatz-Träger (ZT) umfasst, 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, die Zusatz-Lichtverteilung (ZLV) als eine langreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist und die Gesamtlichtverteilung (LFL) als eine langreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist, 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 (SLQ1) und des optischen Abbildungssystems (AS) eingerichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Abstrahlung von Licht zur Bildung einer Lichtverteilung in einem Bereich vor der Beleuchtungsvorrichtung, wobei die Beleuchtungsvorrichtung ein Lichtmodul, einen Tragrahmen, einen Haupt-Träger, und einen Zusatz-Träger umfasst, 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, wobei die Haupt-Lichtverteilung als eine kurzreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist, die Zusatz-Lichtverteilung als eine langreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist und die Gesamtlichtverteilung als eine langreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Beleuchtungsvorrichtung der oben genannten Art.
  • 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 eine Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, und die entsprechenden Anforderungen an Lichttechnik, Konstruktion und Elektronik erfüllt. Diese Aufgabe wird mit einer eingangs erwähnten Beleuchtungsvorrichtung dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß 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.
  • 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.
  • 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 eines 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 Komponenten gezeigt, die für das Lichtmodul maßgeblich ist, welches Teil der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist. 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 SR1 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 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 ). Die Laserlichteinheit weist 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 4π (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 SR1 und die Linse KL1. Dabei ist vorzugsweise der Sekundär-Reflektor SR1 als ein Hyperboloidreflektor und die Linse KL1 als eine Kollimator-Linse ausgebildet. Der Hyperboloidreflektor SR1 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 SR1 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, HBW1 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 PO1, PO2, SO1 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 1lx-Linie 1lx 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 PO1, PO2, SO1 der korrespondierenden Reflektoren PR1, PR2, SR1 angeordnete Ebene, die Projektionen der Primär-Lichtquellen P1, P2 die Projektion der Sekundär-Lichtquelle S1 umstellen.
  • Fig. 3 zeigt ein einbaufertiges 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 Laserlichts 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 PO1, PO2, SO1 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 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 SR1 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 SO1 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 SO1 (gleich der optischen Achse des Sekundär-Reflektors SR1) 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 Laserlichteinheit 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 (12)

  1. Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Abstrahlung von Licht zur Bildung einer Lichtverteilung in einem Bereich vor der Beleuchtungsvorrichtung, wobei die Beleuchtungsvorrichtung umfasst:
    - ein Lichtmodul,
    - einen Tragrahmen (TR),
    - einen Haupt-Träger (HT), und
    - einen Zusatz-Träger (ZT), wobei
    das Lichtmodul umfasst:
    * zwei oder mehr Primär-Lichtquellen (PLQ1, PLQ2), die Licht zur Bildung einer Haupt-Lichtverteilung (HLV) erzeugen, und
    * zumindest eine Sekundär-Lichtquelle (SLQ1), 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, die Zusatz-Lichtverteilung (ZLV) als eine langreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist und die Gesamtlichtverteilung (LFL) als eine langreichweitige Lichtverteilung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass 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 (SLQ1) und des optischen Abbildungssystems (AS) eingerichtet ist.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Träger (HT) und/oder der Zusatz-Träger (ZT) jeweils als ein Kühlkörper ausgebildet sind/ ist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Haupt-Träger (HT) und dem Tragrahmen (TR1) zumindest ein erstes Einstelldreieck-System (EDS1) zum Verstellen des Haupt-Trägers (HT) bezüglich des Tragrahmens (TR) zugeordnet ist.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) um zumindest eine Achse (TA) verschwenkbar ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) zwischen dem Zusatz-Träger (ZT) und dem Haupt-Träger (HT) angeordnet ist.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (TR) hinter dem Haupt-Träger (HT) und der Zusatz-Träger (ZT) hinter dem Tragrahmen (TR) angeordnet sind.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundär-Lichtquelle (SLQ1) 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.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 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.
  10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 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.
  11. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Kraftfahrzeug mit zumindest einem Kraftfahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 11.
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