EP3500794A1 - Beleuchtungseinheit für einen kraftfahrzeugscheinwerfer zum erzeugen von zumindest zwei lichtverteilungen - Google Patents

Beleuchtungseinheit für einen kraftfahrzeugscheinwerfer zum erzeugen von zumindest zwei lichtverteilungen

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EP3500794A1
EP3500794A1 EP17757667.5A EP17757667A EP3500794A1 EP 3500794 A1 EP3500794 A1 EP 3500794A1 EP 17757667 A EP17757667 A EP 17757667A EP 3500794 A1 EP3500794 A1 EP 3500794A1
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EP
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light
reflector
lighting unit
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facet elements
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    • F21S41/337—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector having a structured surface, e.g. with facets or corrugations
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    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
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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 unit for a motor vehicle headlight for generating at least two, in particular different, light distributions, wherein the lighting unit comprises:
  • At least one first light source for producing a first light distribution
  • At least one second light source for generating a second light distribution
  • an exit lens in particular in the form of a projection lens
  • Light of the at least one second light source is aligned by the at least one of the at least one second light source associated collimator to a second light beam, and wherein the reflector, the light rays emerging from the collimators
  • Reflector, exit lens and collimators, from a translucent, preferably one-piece, body are formed, and wherein on a reflector boundary surface of the reflector and preferably on the collimator boundary surfaces of the collimators, which are totally reflected in the light-transmissive body light beams.
  • the invention relates to a lighting device for a
  • Lighting units includes.
  • the invention also relates to a motor vehicle headlight, which comprises at least one lighting unit according to the invention and / or at least one lighting device according to the invention.
  • a lighting unit or a lighting device in the context of the present invention can be used in a motor vehicle headlight for the realization of one or in particular of two or more light distributions.
  • Examples of such light distributions in connection with the present invention which can be produced by a lighting unit or lighting device according to the invention, are: high beam distribution, partial high beam distribution,
  • Driving direction indicator daytime running light.
  • a lighting unit according to the invention or a lighting device according to the invention can be set up to produce a combination of high beam or partial high beam and direction indicator.
  • Lighting device may be configured to generate a combination of daytime running lights and driving direction indicators.
  • Lighting device may be configured to generate a combination of high beam and daytime running lights. If the daytime running light is operated dimmed in such a lighting unit, then a limiting light can be generated in this way and thus additionally the combination limiting light - high beam can be realized.
  • Lighting units or lighting devices for such motor vehicle headlights which have a compact design and at the same time a good or high
  • An illumination unit mentioned in the introduction can also be designed to produce two illumination functions and / or signaling functions with a single translucent body. It is an object of the invention to provide a lighting unit for a motor vehicle headlamp, which meets the requirements described above and to improve the known lighting units yet.
  • the reflector has a first reflector surface region, which receives light exclusively from the at least one first light source, and the reflector has a second reflector surface region, which light exclusively from the at least one receiving the second light source, and wherein the exit lens is a first
  • Reflector surface area receives
  • the exit lens has a second exit lens area, which receives light exclusively from the second reflector surface area, and wherein light emitted via the first exit lens area light as the first light distribution and emitted via the second exit lens area light as the second Light distribution is displayed.
  • each light distribution generated by the lighting unit forms a light segment of a
  • the generated light distribution can also be part of a
  • these light distributions described above can also be produced when two or more lighting units form a lighting device which can form these light distributions described above.
  • the light sources in each case comprise one or more LEDs, the light sources (so-called "LED light source”) preferably each being single-chip LEDs.
  • the exit lens is formed as a flat or planar surface.
  • the planar surface can also be curved, for example, but preferably without unevenness. It is advantageously provided that the plane surface is at least G-steady.
  • Reflector surface areas - must be designed.
  • the exit lens extends at an angle of 90 ° to a light exit plane of at least one collimator.
  • the reflector is designed as a flat surface.
  • the reflector extends at an angle of 45 ° to a light exit plane of at least one collimator.
  • the light exit planes of all collimators can run parallel to one another, correspondingly in this case the reflector is arranged at 45 ° to all light exit planes of collimators, and the exit lens is at all light exit planes
  • the exit lens at an angle of 45 ° to the
  • the first reflector surface region has a structuring, for example by the first reflector surface region being subdivided into facets, by means of which structuring the particles reflected by the reflector surface region
  • Light distribution [corresponds to light beam Sl in the figures] are optimally adapted.
  • the terms “vertical” and “horizontal” refer to the light image in a screen projection, horizontal means accordingly “in the direction of the H-axis” and vertically “in the direction of the V-axis”.
  • Reflecting surface area has a structuring, for example by the second reflector surface area is divided into facets, by means of which structuring the light reflected from the reflector surface area light beams are deflected in the vertical and / or horizontal direction to produce the second light distribution.
  • Light distribution [corresponds to light beam S2 in the figures] optimally adapted.
  • the two reflector surface areas is / are different.
  • the first reflector surface region has one or more rows of transverse, in particular in the horizontal direction
  • Facet elements of adjacent rows are discontinuous into one another.
  • all facet elements are convex or concave, or one part of the facet elements is convex and another part is concave, or at least all facet elements of one row or all facet elements convex or at least all facet elements of one row or all facet elements concave or Facet elements of at least one row, preferably all rows, are alternately convex - concave.
  • Reflector surface region has one or more transversely, in particular in the horizontal direction, extending rows of facet elements.
  • all facet elements are convex or concave, or one part of the facet elements is convex and another part is concave, or at least all facet elements of one row or all facet elements convex or at least all facet elements of a row or all facet elements concave or the facet elements at least one row, preferably all rows, are alternately convex - concave.
  • the emission cone of the emitted light depends on the curvature of the respective facet, a smaller curvature for (in the far field) to a smaller emission cone. Smaller Abstrahlkegel lead to a concentration of the luminous flux, for example in the horizontal direction.
  • Convex-curved facets can improve the homogeneity of the light distribution, concave-curved facets can be better shaped by injection molding tools.
  • the at least one collimator which is assigned to the at least one first light source, directs the luminous flux of the first light source substantially parallel, wherein preferably the luminous flux is normal to an exit plane of the collimator.
  • the at least one collimator which is assigned to the at least one second light source, in a first, directed substantially parallel, and fan out in a second, horizontal direction.
  • the separation into the first reflector surface region and the second reflector surface region extends horizontally.
  • the invention relates to a lighting device for a
  • a motor vehicle headlight which has one or more of the above
  • Lighting units includes.
  • a lighting unit described above is capable of realizing a variety of combinations of different light distributions. However, it may be the case that the achievable illuminance levels with only one lighting unit are too low to achieve the legally required minimum values. With a lighting device comprising two or more corresponding lighting units, the required values of the illuminance can be realized if the number of lighting units is selected such that they can supply the required luminous flux.
  • Lighting units is also useful when a segmented light distribution is to be generated.
  • each LED light source of a lighting unit generates a light segment of light distribution, wherein either each LED light source of one lighting unit contributes to another segmented (total) light distribution (in this case, the lighting device is adapted to apply two different segmented total light distributions) generate, which in particular can be switched on and off independently), or both / all LED light sources of a lighting unit contribute to a single (total) light distribution, ie the lighting device is set up to produce only a single segmented total light distribution.
  • the invention also relates to a motor vehicle headlight with at least one illumination unit described above or with at least one illumination device described above.
  • FIG. 1 shows a lighting unit according to the invention in a perspective view
  • FIG. 2 shows a further illumination unit according to the invention in a perspective view
  • FIG. 3 shows the illumination unit of FIG. 2 in a vertical section A-A for illustrating the light beam path of the light emitted by a first light source
  • FIG. 4 shows the illumination unit from FIG. 2 in the vertical section A-A for illustrating the light beam path of the light emitted by a second light source
  • FIG. 5 a shows a section through the illumination unit from FIG. 5 in a sectional plane C-C through the reflector surface area for generating a daytime running light light distribution
  • 5b shows a section through the illumination unit from FIG. 5 in a sectional plane D-D through the reflector surface area for generating a high-beam light distribution
  • FIG. 6 shows another embodiment of the lighting unit in a perspective view from below
  • FIG. 6a shows a section through the illumination unit from FIG. 6 in a sectional plane E-E through the reflector surface region for generating a daytime running light distribution
  • FIG. 6b shows a section through the illumination unit from FIG. 6 in a sectional plane FF through the reflector surface area for generating a high-beam light distribution
  • FIG 7 shows an exemplary lighting device with four according to the invention
  • top In the context of this description, the terms “top”, “bottom”, “horizontal”, “vertical” are to be understood as indications of the orientation when the unit is in normal
  • Use position is arranged after being mounted in a vehicle
  • FIG. 1 shows a lighting unit 100 according to the invention for a
  • the illumination unit 100 shown generates a first overall light distribution in the form of a high beam distribution and a second overall light distribution in the form of a beam
  • Daytime running light distribution is set up. Other combinations can be realized with a lighting unit 100 shown, as will be discussed in more detail below.
  • the illumination unit 100 comprises a first light source 1 for generating the first light distribution, i. the high beam distribution, and three second light sources 2 for generating the second light distribution, i. the daytime running light distribution.
  • the illumination unit 100 comprises a reflector 3, an exit lens 4, for example in the form of a projection lens, and collimators 5, 6a, 6b, 6c into which the light sources 1, 2 feed light when activated.
  • each light source 2 is assigned exactly one collimator 6a, 6b, 6c.
  • each light source even if they contribute to the same light distribution, is associated with exactly one collimator, in which the respective light source couples its light.
  • light of the first light source 1 when switched on, is coupled into the associated collimator 5 and aligned therefrom to form a first light bundle.
  • Light from the second light sources 2 is coupled from the second light sources 2 into their associated collimators 6a, 6b, 6c when the light sources 2 are switched on, and aligned in each case into a second light bundle.
  • three second, preferably superimposing, light beams are generated, with which together the second light distribution is generated.
  • the reflector 3 deflects the light beams of the light beams emerging from the collimators 5, 6a, 6b, 6c in the direction of the exit lens 4, and the exit lens 4 images the light beams reflected by the reflector 3 in the form of the first and the second light distribution.
  • the exit lens 4 may be flat and it is preferably the rays reflected by the reflector 3 normal to the plane exit lens 4, so that they can pass without further deflection through them.
  • light only passes through the exit lens 4 and is thereby refracted.
  • the actual light shaping takes place through the reflector.
  • the exit lens i. by appropriate design of the exit lens 4, but can e.g. the width of the resulting light distribution can be adjusted / adjusted.
  • Reflector 3, exit lens 4 and collimators 5, 6a, 6b, 6c are made of a translucent, preferably one-piece body 101 - also referred to as "optical body” - formed on the reflector boundary surface 3 'of the reflector 3 and on the collimator boundary surfaces 5 ', 6a', 6b ', 6c' of the collimators 5, 6a, 6b, 6c located in the
  • translucent body 101 are propagated to propagating light rays.
  • the reflector 3 has a first reflector surface region 30, which receives light exclusively from the first light source 1, and a second reflector surface
  • Reflector surface region 31, which receives light exclusively from the second light source 2 comprises.
  • the exit lens 4 has a first exit lens area 40, which receives light exclusively from the first reflector area 30, and a second exit area 41, which receives light exclusively from the second reflector area 31.
  • Light emitted via the first exit lens area 40 becomes the first light distribution, in this example thus a high beam distribution, and light emitted via the second exit lens area 41 is used as the second light distribution, in this example as
  • An advantage of the invention in the general general context i. is not limited to the present embodiment, is that with a single optical body in which incoupled light propagates via total reflection, two or more
  • Light distribution can be generated, with the inventive design, the different light distributions do not affect and can be designed independently.
  • the light sources 1, 2 preferably each comprise one light emitting diode or a plurality of light emitting diodes, and the light sources 1, 2 for each light distribution can be driven independently of each other, i. especially switched on and off. It can also be provided that the light sources 1, 2 - again not limited to the embodiment shown, but also in the most general sense of the invention - dimmed, in particular can be dimmed independently.
  • the translucent material from which the body 100 is formed for example, a plastic, preferably a refractive index greater than that of air.
  • the material contains, for example, PMMA (polymethylmethacrylate) or PC (polycarbonate) and is particularly preferably formed therefrom.
  • Figure 2 shows a similar arrangement as that of Figure 1, and apply in the
  • the reflector surface regions 30, 31 are interchanged, as are the positions of the first exit lens region 40 and the second exit lens region 41
  • the three second light sources 2 couple light into a single collimator 6
  • the structuring of the reflector surface regions 30, 31 is configured differently in the variant according to FIG. 2 than in that according to FIG. 1.
  • the exit lens 4 is designed as a flat surface
  • the exit lens 4 extends at an angle of 90 ° to at least one light exit plane of a collimator 5, 6a, 6b, 6c and 5, 6, respectively.
  • the reflector 3 is formed from its basic shape as a flat surface. On this flat surface, as will be explained later, structuring can be provided.
  • the reflector 3 extends at an angle of 45 ° to at least one light exit plane of a collimator 5, 6a, 6b, 6c or 5, 6.
  • the light exit planes of all collimators may be parallel to each other, as in the embodiments shown, and accordingly, in this case, the reflector is disposed at all light exit planes of collimators at 45 °, and the exit lens is positioned at all light exit planes of the collimators at 90 ° ,
  • the exit lens 4 extends at an angle of 45 ° to the reflector 3.
  • Figures 3 and 4 show on the basis of a section A-A of Figure 2 nor the
  • Collimator 5 coupled and aligned by this to a first light beam Sl.
  • the light beam S1 generated by the collimator 5 is a light beam of parallel light beams (FIG. 3).
  • Light of the second light sources 2, when turned on, is coupled into the associated collimator 6 and aligned therefrom to a second light beam S2.
  • total light beams are incident on the boundary surfaces 6a ', 6b', 6c 'and 6' of a collimator 6a, 6b, 6c and 6, respectively.
  • light rays can also enter the collimator directly without prior reflection.
  • the light beam S2 generated by the collimator 6 is a light beam of parallel light beams ( Figure 4).
  • the reflector 3 directs the light rays emerging from the collimators 5, 6
  • the first exit lens region 40 receives light exclusively from the first reflector surface region 30 (FIG. 3)
  • the second exit lens region 41 receives light exclusively from the second reflector surface region 31 (FIG. 4).
  • the exit lens 4 may be planar and it is preferable for the beams reflected by the reflector 3 to impinge normally on the planar exit lens 4 so that they can pass therethrough without further deflection. This function can also be realized in the present text by an exit lens, and the term "imaging" can also be understood in this text to mean that light passes through the exit lens without any further deflection.
  • the reflector also emits divergent rays, which then do not impinge at 90 ° on the, in particular flat, interface / exit lens, so that the described relationship that the light beams are not deflected, then does not apply.
  • the exit lens then deflects the beams accordingly and "projects" a light distribution into the traffic area.
  • the at least one collimator 5 which is assigned to the at least one first light source 1, the luminous flux of the first light source 1 is directed substantially parallel, wherein preferably the luminous flux is normal to an exit plane of the collimator 5.
  • Light source 2 in a first, vertical direction substantially parallel, and fanned in a second, horizontal direction.
  • Lighting unit when the lighting unit is in a position corresponding to the installation position in a motor vehicle, horizontally or vertically aligned accordingly.
  • the reflector 3 ie
  • the first reflector surface region 30 has a structuring
  • the first reflector surface region 30 is subdivided into facets, by means of which structuring the light rays reflected by the reflector surface region 30 can be deflected in the vertical and / or horizontal direction to produce the first light distribution.
  • Light distribution can be optimally adapted.
  • Reflecting surface region 31 has a structuring, for example, by the second reflector surface region 31 is divided into facets, by means of which structuring the light reflected from the reflector surface region 31 light beams are deflected in the vertical and / or horizontal direction to produce the second light distribution.
  • Light distribution can be optimally adapted.
  • FIG. 5 shows a first example of such a structuring, in which both reflector surface regions have a structuring, in particular facets, wherein the structurings, in particular the facets, of the two reflector surface regions 30, 31 are designed differently.
  • the amplitudes are emphasized greatly exaggerated both in the figures 5a and 5b.
  • Figure 5 and Figure 5b which shows the section DD of Figure 5, show a first reflector surface area 30 with a series of facet elements 30 '(high beam).
  • FIG. 5 and FIG. 5a which illustrate section C-C of FIG. 5, show a second reflector surface region 31 with two horizontal rows of facet elements 3V
  • FIG. 6 with the sections E-E (FIG. 6a, daytime running light) and F-F (FIG. 6b, main beam) shows a further basic design possibility.
  • the design of the light image preferably takes place via the reflector and the exit lens preferably serves only as a light exit surface, which allows the light to emerge from the optic body 101 either at the angle of incidence without deflection or with deflection.
  • the emission cones can be overlapped with concave facets, so that the homogeneity of the light distribution produced increases. This applies both to the light distribution arising in the far field and to the luminous impression that a viewer of the light source produces
  • Lighting unit or the motor vehicle headlight has.
  • planar lens exit surface with horizontally and / or vertically-oriented prisms or corrugations in order to redirect the light in a targeted manner, e.g. to fulfill the requirements for spatial illumination in the case of signal light functions.
  • a lighting unit can, if the light sources are sufficiently strong, alone generate these light distributions. Otherwise, two will or more identical or largely identical lighting units to a
  • Lighting device summarized, which provides the necessary luminous flux for law-compliant light distribution.
  • any desired combinations of light distributions can be generated, for example a combination of high beam direction indicator (turn signal), in particular in the form of a wiper indicator.
  • the first light sources generate e.g. the high beam distribution and the second light sources the flashing light, wherein the second light sources can also be switched one behind the other to produce a wiper blinker, with which the direction of the turning process can be displayed.
  • the output lens area of a light distribution generates only a segment of this light distribution, so that a segmented light distribution, e.g. a segmented high beam distribution can be generated.
  • a lighting unit according to the invention is in principle able to realize a multiplicity of combinations of different light distributions.
  • the achievable illuminance levels with only one lighting unit are too low to achieve the legally required minimum values.
  • the required values of the illuminance can be realized if the number of lighting units is selected such that they can supply the required luminous flux.
  • Lighting units is also useful when a segmented light distribution is to be generated.
  • each LED light source of a lighting unit generates a light segment of a light distribution, wherein either each LED light source of one lighting unit contributes to another segmented (total) light distribution (the Lighting device is in this case adapted to produce two different segmented total light distributions, which in particular can be independently switched on and off), or both LED light sources of a lighting unit contribute to a single (total) light distribution, ie the
  • Lighting device is set up to produce only a single segmented total light distribution.
  • FIG. 7 shows an example of such an illumination device 1000.
  • this consists of four illumination units 100, which again each have first light sources 1 and second light sources 2 as described above. With such an arrangement are projecting described, for example
  • no further optical elements are connected downstream of a lighting unit or lighting device according to the invention.
  • an additional imaging lens of each or each lighting unit or a lighting device is connected downstream.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zum Erzeugen von zumindest zwei Lichtverteilungen, wobei die Beleuchtungseinheit umfasst: eine erste Lichtquelle (1) zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung, eine zweite Lichtquelle (2) zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung, einen Reflektor (3), eine Austrittslinse (4), und Kollimatoren (5, 6; 5, 6a, 6b, 6c), in welche die Lichtquellen (1, 2) Licht einspeisen können, und wobei der Reflektor (3) die Lichtstrahlen der aus den Kollimatoren (5, 6; 5, 6a, 6b, 6c) austretenden Lichtbündel (S1, S2) in Richtung der Austrittslinse (4) umlenkt, Reflektor (3), Austrittslinse (4) und Kollimatoren (5, 6; 5, 6a, 6b, 6c) aus einem lichtdurchlässigen Körper (100) gebildet sind, in welchem sich Lichtstrahlen (S1, S2) mittels Totalreflexion fortpflanzend, der Reflektor (3) einen ersten Reflektorflächen-Bereich (30) aufweist, welcher Licht ausschließlich von der zumindest einen ersten Lichtquelle (1) empfängt, und der Reflektor (3) einen zweiten Reflektorflächen-Bereich (31) aufweist, welcher Licht ausschließlich von der zumindest einen zweiten Lichtquelle (2) empfängt, und wobei die Austrittslinse (4) einen ersten Austrittslinsen-Bereich (40) aufweist, welcher Licht ausschließlich von dem ersten Reflektorflächen-Bereich (30) empfängt, und die Austrittslinse (4) einen zweiten Austrittslinsen-Bereich (41) aufweist, welcher Licht ausschließlich von dem zweiten Reflektorflächen-Bereich (31) empfängt, und wobei über den ersten Austrittslinsen-Bereich (40) abgestrahltes Licht als erste Lichtverteilung und über den zweiten Austrittslinsen-Bereich (41) abgestrahltes Licht als zweite Lichtverteilung abgebildet wird.

Description

BELEUCHTUNGSEINHEIT FÜR EINEN KRAFTFAHRZEUGSCHEINWERFER ZUM ERZEUGEN VON
ZUMINDEST ZWEI LICHTVERTEILUNGEN
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zum Erzeugen von zumindest zwei, insbesondere unterschiedlichen, Lichtverteilungen, wobei die Beleuchtungseinheit umfasst:
- zumindest eine erste Lichtquelle zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung,
- zumindest eine zweite Lichtquelle zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung,
- einen Reflektor,
- eine Austrittslinse, insbesondere in Form einer Projektionslinse,
- Kollimatoren, in welche die Lichtquellen Licht einspeisen können, wobei
• Licht der zumindest einen ersten Lichtquelle von dem zumindest einen der zumindest einen ersten Lichtquelle zugeordneten Kollimator zu einem ersten Lichtbündel ausgerichtet wird, und wobei
• Licht der zumindest einen zweiten Lichtquelle von dem zumindest einen der zumindest einen zweiten Lichtquelle zugeordneten Kollimator zu einem zweiten Lichtbündel ausgerichtet wird, und wobei der Reflektor die Lichtstrahlen der aus den Kollimatoren austretenden
Lichtbündel in Richtung der Austrittslinse umlenkt, und wobei die Austrittslinse die von dem Reflektor reflektierten Lichtstrahlen in Form der ersten und der zweiten Lichtverteilung abbildet, und wobei
Reflektor, Austrittslinse und Kollimatoren, aus einem lichtdurchlässigen, vorzugsweise einstückigen, Körper gebildet sind, und wobei an einer Reflektor-Begrenzungsfläche des Reflektors und vorzugsweise an den Kollimator-Begrenzungsflächen der Kollimatoren, die sich in dem lichtdurchlässigen Körper fortpflanzenden Lichtstrahlen totalreflektiert werden.
Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für einen
Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche eine oder mehrere erfindungsgemäße
Beleuchtungseinheiten umfasst. Schließlich betrifft die Erfindung noch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welcher zumindest eine erfindungs gemäße Beleuchtungseinheit und/ oder zumindest eine erfindungs gemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst.
Eine Beleuchtungseinheit oder eine Beleuchtungsvorrichtung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann in einem Kraftfahrzeug-Scheinwerfer zur Realisierung von einer oder insbesondere von zwei oder mehreren Lichtverteilung verwendet werden.
Beispiele für solche Lichtverteilungen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, welche von einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit oder Beleuchtungsvorrichtung erzeugt werden können, sind: Fernlichtverteilung, Teil-Fernlichtverteilung,
Fahrrichtungsanzeiger, Tagfahrlicht.
Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit oder eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, eine Kombination von Fernlicht bzw. Teil- Fernlicht und Fahrrichtungsanzeiger zu erzeugen.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit oder eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Kombination von Tagfahrlicht und Fahrrichtungsanzeiger zu erzeugen.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit oder eine erfindungsgemäße
Beleuchtungsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Kombination von Fernlicht und Tagfahrlicht zu erzeugen. Wird bei einer solchen Beleuchtungseinheit das Tagfahrlicht gedimmt betrieben, so kann auf diese Weise ein Begrenzungslicht erzeugt werden und somit zusätzlich noch die Kombination Begrenzungslicht - Fernlicht realisiert werden.
Aktuelle Designtrends verlangen oftmals Kraftfahrzeug-Scheinwerfer oder
Beleuchtungseinheiten bzw. Beleuchtungsvorrichtungen für solche Kraftfahrzeug- Scheinwerfer, welche eine kompakte Bauweise und gleichzeitig eine gute oder hohe
Effizienz aufweisen. Eine eingangs erwähnte Beleuchtungseinheit kann außerdem dazu eingerichtet sein, zwei Beleuchtungsfunktionen und/ oder Signalisierungsfunktionen mit einem einzigen lichtdurchlässigen Körper zu erzeugen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungseinheit für einen Kraftfahrzeug- Scheinwerfer anzugeben, welcher die oben beschriebenen Anforderungen erfüllt und die bekannten Beleuchtungseinheiten noch zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit einer eingangs erwähnten Beleuchtungseinheit dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß der Reflektor einen ersten Reflektorflächen-Bereich aufweist, welcher Licht ausschließlich von der zumindest einen ersten Lichtquelle empfängt, und der Reflektor einen zweiten Reflektorflächen-Bereich aufweist, welcher Licht ausschließlich von der zumindest einen zweiten Lichtquelle empfängt, und wobei die Austrittslinse einen ersten
Austrittslinsen-Bereich aufweist, welcher Licht ausschließlich von dem ersten
Reflektorflächen-Bereich empfängt, und die Austrittslinse einen zweiten Austrittslinsen- Bereich aufweist, welcher Licht ausschließlich von dem zweiten Reflektorflächen-Bereich empfängt, und wobei über den ersten Austrittslinsen-Bereich abgestrahltes Licht als erste Lichtverteilung und über den zweiten Austrittslinsen-Bereich abgestrahltes Licht als zweite Lichtverteilung abgebildet wird.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird es möglich, jede Lichtverteilung unabhängig von der anderen optimal auf die gewünschten und/ oder notwendigen Anforderungen hin abzustimmen, wobei gleichzeitig die Anordnung selbst kompakt bleibt.
Auch eine segmentierte Lichtverteilung kann erzeugt werden möglich, d.h. jede mit der Beleuchtungseinheit erzeugte Lichtverteilung bildet ein Lichtsegment einer
Gesamtlichtverteilung. Die erzeugte Lichtverteilung kann aber auch Teil einer
Gesamtlichtverteilung sein, beispielsweise indem jede Lichtverteilung die Form der
Gesamtlichtverteilung erzeugt, und die Gesamtheit aller Lichtverteilungen liefert dann die notwendige Lichtstärke im Lichtbild.
Insbesondere lassen sich diese vorstehend beschriebenen Lichtverteilungen auch erzeugen, wenn zwei oder mehr Beleuchtungseinheiten eine Beleuchtungsvorrichtung bilden, welche diese vorstehend beschriebenen Lichtverteilungen bilden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtquellen jeweils eine oder mehrere LED's umfassen, wobei es sich bei den Lichtquellen (sogenannte„LED-Lichtquelle") vorzugsweise jeweils um Einzelchip-LED's handelt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Austrittslinse als ebene oder plane Fläche ausgebildet ist. Die plane Fläche kann auch beispielsweise auch gekrümmt sein, vorzugsweise aber ohne Unebenheiten. Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass die plane Fläche zumindest Gl-stetig ist.
Bei einer ebenen Fläche ist die Auslegung einfacher, da nur eine Fläche - die
Reflektorflächen-Bereiche - ausgelegt werden müssen.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Austrittslinse unter einem Winkel von 90° zu einer Lichtaustrittsebene zumindest eines Kollimators verläuft.
Weiters kann vorgesehen sein, dass der Reflektor als ebene Fläche ausgebildet ist.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Reflektor unter einem Winkel von 45° zu einer Lichtaustrittsebene zumindest eines Kollimators verläuft.
Die Lichtaustrittsebenen aller Kollimatoren können parallel zueinander verlaufen, entsprechend ist in diesem Fall der Reflektor zu allen Lichtaustrittsebenen von Kollimatoren unter 45° angeordnet, und die Austrittslinse ist zu allen Lichtaustrittsebenen der
Kollimatoren unter 90° angeordnet.
Es kann vorgesehen sein, dass die Austrittslinse unter einem Winkel von 45° zu dem
Reflektor verläuft.
Zweckmäßig kann es sein, wenn der erste Reflektorflächen-Bereich eine Strukturierung aufweist, beispielsweise indem der erste Reflektorflächen-Bereich in Facetten unterteilt ist, mittels welcher Strukturierung die von dem Reflektorflächen-Bereich reflektierten
Lichtstrahlen in vertikaler und/ oder horizontaler Richtung zur Erzeugung der ersten Lichtverteilung abgelenkt werden.
Auf diese Weise kann die mittels des ersten Reflektorflächen-Bereiches erzeugte
Lichtverteilung [entspricht Lichtbündel Sl in den Figuren] optimal angepasst werden. Die Bezeichnungen "vertikal" und "horizontal" beziehen sich dabei auf das Lichtbild in einer Bildschirmprojektion, horizontal bedeutet dementsprechend„in Richtung der H- Achse" und vertikal„in Richtung der V- Achse".
Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zweite
Reflektorflächen-Bereich eine Strukturierung aufweist, beispielsweise indem der zweite Reflektorflächen-Bereich in Facetten unterteilt ist, mittels welcher Strukturierung die von dem Reflektorflächen-Bereich reflektierten Lichtstrahlen in vertikaler und/ oder horizontaler Richtung zur Erzeugung der zweiten Lichtverteilung abgelenkt werden.
Auf diese Weise kann die mittels des zweiten Reflektorflächen-Bereiches erzeugte
Lichtverteilung [entspricht Lichtbündel S2 in den Figuren] optimal angepasst werden.
Bevorzugt ist dabei in letzterem Fall, also in dem Fall, dass beide Reflektorflächen-Bereiche eine Strukturierung, insbesondere Facetten aufweisen, vorgesehen, dass die
Strukturierungen, insbesondere die Facetten, der beiden Reflektorflächen-Bereiche unterschiedlich ausgebildet ist/ sind.
Dadurch wird es noch besser möglich, die unterschiedlichen Lichtverteilung unabhängig voneinander optimal entsprechend den gewünschten und/ oder geforderten Anforderungen auszugestalten.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der erste Reflektorflächen-Bereich eine oder mehrere quer, insbesondere in horizontaler Richtung, verlaufende Reihen von
Facettenelementen aufweist.
Beispielsweise gehen dabei benachbarte Facettenelemente einer Reihe und/ oder
Facettenelemente benachbarter Reihen unstetig ineinander über.
Es kann vorgesehen sein, dass alle Facettenelemente konvex oder konkav ausgebildet sind oder ein Teil der Facettenelemente konvex und ein anderer Teil konkav ausgebildet ist, oder zumindest alle Facettenelemente einer Reihe oder alle Facettenelemente konvex oder zumindest alle Facettenelemente einer Reihe oder alle Facettenelemente konkav oder die Facettenelemente zumindest einer Reihe, vorzugsweise aller Reihen, abwechselnd konvex - konkav ausgebildet sind.
Alternativ oder bevorzugt zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zweite
Reflektorflächen-Bereich eine oder mehrere quer, insbesondere in horizontaler Richtung, verlaufende Reihen von Facettenelementen aufweist.
Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn benachbarte Facettenelemente einer Reihe und/ oder Facettenelemente benachbarter Reihen stetig ineinander übergehen.
Es kann vorgesehen sein, dass alle Facettenelemente konvex oder konkav ausgebildet sind oder ein Teil der Facettenelemente konvex und ein anderer Teil konkav ausgebildet ist, oder zumindest alle Facettenelemente einer Reihe oder alle Facettenelemente konvex oder zumindest alle Facettenelemente einer Reihe oder alle Facettenelemente konkav oder die Facettenelemente zumindest einer Reihe, vorzugsweise aller Reihen, abwechselnd konvex - konkav ausgebildet sind.
Der Abstrahlkegel des abgestrahlten Lichtes hängt dabei von der Krümmung der jeweiligen Facette ab, eine kleinere Krümmung für (im Fernfeld) zu einem kleineren Abstrahlkegel. Kleinere Abstrahlkegel führen zu einer Konzentrierung des Lichtstromes, beispielsweise in horizontaler Richtung.
Konvex-gekrümmte Facetten können die Homogenität der Lichtverteilung verbessern, konkav-gekrümmte Facetten können durch Spritzgieß- Werkzeug besser abgeformt werden.
Weiters kann noch mit Vorteil vorgesehen sein, dass der zumindest eine Kollimator, welcher der zumindest einen ersten Lichtquelle zugeordnet ist, den Lichtstrom der ersten Lichtquelle im Wesentlichen parallel richtet, wobei vorzugsweise der Lichtstrom normal auf eine Austrittsebene des Kollimators verläuft.
Alternativ oder bevorzugt zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung kann noch vorgesehen sein, dass der zumindest eine Kollimator, welcher der zumindest einen zweiten Lichtquelle zugeordnet ist, den Lichtstrom der zweiten Lichtquelle in einer ersten, vertikalen Richtung im Wesentlichen parallel richtet, und in einer zweiten, horizontalen Richtung auffächert.
Es kann vorgesehen sein, dass die Trennung in den ersten Reflektorflächen-Bereich und den zweiten Reflektorflächen-Bereich horizontal verläuft.
Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für einen
Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche eine oder mehrere oben beschriebene
Beleuchtungseinheiten umfasst.
Eine oben beschriebene Beleuchtungseinheit ist in der Lage, eine Vielzahl an Kombinationen von unterschiedlichen Lichtverteilungen zu realisieren. Es kann aber der Fall eintreten, dass die realisierbaren Beleuchtungsstärken mit nur einer Beleuchtungseinheit zu gering sind, um die gesetzlich geforderten Mindestwerte zu erreichen. Mit einer Beleuchtungsvorrichtung, die zwei oder mehr entsprechende Beleuchtungseinheiten umfasst, können die geforderten Werte der Beleuchtungsstärke realisiert werden, wenn die Anzahl der Beleuchtungseinheiten derart gewählt ist, dass diese den erforderlichen Lichtstrom liefern können.
Eine Beleuchtungsvorrichtung mit zwei oder mehr erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinheiten ist auch dann zweckmäßig, wenn eine segmentierte Lichtverteilung erzeugt werden soll.
In diesem Fall erzeugt jede LED-Lichtquelle einer Beleuchtungseinheit ein Lichtsegment einer Lichtverteilung, wobei entweder jede LED-Lichtquelle einer Beleuchtungseinheit zu einer anderen segmentierten (Gesamt-) Lichtverteilung beiträgt (die Beleuchtungsvorrichtung ist in diesem Fall dazu eingerichtet, zwei unterschiedliche segmentierte Gesamt- Lichtverteilungen zu erzeugen, die insbesondere unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden können), oder beide/ alle LED- Lichtquellen einer Beleuchtungseinheit tragen zu einer einzigen (Gesamt-) Lichtverteilung bei, d.h. die Beleuchtungsvorrichtung ist zur Erzeugung von lediglich einer einzigen segmentierten Gesamt-Lichtverteilung eingerichtet. Schließlich betrifft die Erfindung noch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer oben beschriebenen Beleuchtungseinheit oder mit zumindest einer oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung.
Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erörtert. In dieser zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 2 eine weitere erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 3 die Beleuchtungseinheit aus Figur 2 in einem Vertikalschnitt A-A zur Darstellung des Lichtstrahlenverlaufes der von einer ersten Lichtquelle ausgestrahlten Lichtes,
Fig. 4 die Beleuchtungseinheit aus Figur 2 in dem Vertikalschnitt A-A zur Darstellung des Lichtstrahlenverlaufes der von einer zweiten Lichtquelle ausgestrahlten Lichtes,
Fig. 5 eine Beleuchtungseinheit in einer perspektivischen Ansicht von unten,
Fig. 5a einen Schnitt durch die Beleuchtungseinheit aus Figur 5 in einer Schnittebene C-C durch den Reflektorflächen-Bereich zur Erzeugung einer Tagfahrlicht- Lichtverteilung,
Fig. 5b einen Schnitt durch die Beleuchtungseinheit aus Figur 5 in einer Schnittebene D-D durch den Reflektorflächen-Bereich zur Erzeugung einer Fernlicht- Lichtverteilung,
Fig. 6 eine andere Ausgestaltung der Beleuchtungseinheit in einer perspektivischen Ansicht von unten,
Fig. 6a einen Schnitt durch die Beleuchtungseinheit aus Figur 6 in einer Schnittebene E-E durch den Reflektorflächen-Bereich zur Erzeugung einer Tagfahrlicht- Lichtverteilung,
Fig. 6b einen Schnitt durch die Beleuchtungseinheit aus Figur 6 in einer Schnittebene F-F durch den Reflektorflächen-Bereich zur Erzeugung einer Fernlicht-Lichtverteilung, und Fig. 7 eine beispielshafte Beleuchtungsvorrichtung mit vier erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinheiten.
Im Rahmen dieser Beschreibung sind die Begriffe„oben",„unten",„horizontal",„vertikal" als Angaben der Ausrichtung zu verstehen, wenn die Einheit in normaler
Benutzungsstellung angeordnet ist, nachdem sie in einer im Fahrzeug montierten
Beleuchtungsvorrichtung eingebaut wurde.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit 100 für einen
Kraftfahrzeugscheinwerfer zum Erzeugen von zwei Lichtverteilungen, insbesondere von zwei unterschiedlichen Lichtverteilungen. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die gezeigte Beleuchtungseinheit 100 zur Erzeugung einer ersten Gesamtlichtverteilung in Form einer Fernlichtverteilung und einer zweiten Gesamtlichtverteilung in Form einer
Tagfahrlichtverteilung eingerichtet ist. Auch andere Kombinationen sind mit einer dargestellten Beleuchtungseinheit 100 realisierbar, wie dies weiter unten noch näher erörtert wird.
In dem gezeigten Beispiel umfasst die Beleuchtungseinheit 100 eine erste Lichtquelle 1 zur Erzeugung der ersten Lichtverteilung, d.h. der Fernlichtverteilung, sowie drei zweite Lichtquellen 2 zur Erzeugung der zweiten Lichtverteilung, d.h. der Tagfahrlichtverteilung.
Weiters umfasst die Beleuchtungseinheit 100 einen Reflektor 3, eine Austrittslinse 4, beispielsweise in Form einer Projektionslinse, sowie Kollimatoren 5, 6a, 6b, 6c in welche die Lichtquellen 1, 2 Licht einspeisen, wenn sie aktiviert sind.
Grundsätzlich kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass im Fall, dass zwei oder mehr Lichtquellen für eine bestimmte Lichtverteilung zuständig sind, diese Lichtquellen ihr Licht in einen einzigen, gemeinsamen Kollimator einkoppeln.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass wie in dem vorliegenden Beispiel gezeigt, jeder Lichtquelle 2 genau ein Kollimator 6a, 6b, 6c zugeordnet ist. Grundsätzlich, d.h. im allgemeinen Rahmen der Erfindung, kann vorgesehen sein, dass jeder Lichtquelle, auch wenn diese zur selben Lichtverteilung beitragen, genau ein Kollimator zugeordnet ist, in welchen die jeweilige Lichtquelle ihr Licht einkoppelt. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 wird Licht der ersten Lichtquelle 1, wenn sie eingeschaltet ist, in den zugeordneten Kollimator 5 eingekoppelt und von diesem zu einem ersten Lichtbündel ausgerichtet.
Licht der zweiten Lichtquellen 2 wird von den zweiten Lichtquellen 2 in die ihnen zugeordneten Kollimatoren 6a, 6b, 6c, wenn die Lichtquellen 2 eingeschaltet sind, eingekoppelt und jeweils zu einem zweiten Lichtbündel ausgerichtet. In dem gezeigten Beispiel werden also drei zweite, sich vorzugsweise überlagernde, Lichtbündel erzeugt, mit welchen gemeinsam die zweite Lichtverteilung erzeugt wird.
Der Reflektor 3 lenkt die Lichtstrahlen der aus den Kollimatoren 5, 6a, 6b, 6c austretenden Lichtbündel in Richtung der Austrittslinse 4 um, und die Austrittslinse 4 bildet die von dem Reflektor 3 reflektierten Lichtstrahlen in Form der ersten und der zweiten Lichtverteilung ab.
Insbesondere, wie diese später noch dargestellt wird, kann die Austrittslinse 4 eben ausgebildet sein und es treffen vorzugsweise die von dem Reflektor 3 reflektierten Strahlen normal auf die ebene Austrittslinse 4 auf, sodass sie ohne weitere Ablenkung durch diese durchtreten können.
Vorzugsweise - die gilt für den allgemeinsten Zusammenhang der vorliegenden Erfindung - tritt Licht durch die Austrittslinse 4 lediglich durch und wird dabei gebrochen. Die eigentliche Lichtformung erfolgt durch den Reflektor. Mit der Austrittslinse, d.h. durch entsprechende Ausgestaltung der Austrittslinse 4, kann aber z.B. die Breite der entstehenden Lichtverteilung angepasst/ eingestellt werden.
Reflektor 3, Austrittslinse 4 und Kollimatoren 5, 6a, 6b, 6c sind aus einem lichtdurchlässigen, vorzugsweise einstückigen Körper 101 - auch als„Optikkörper" bezeichnet - gebildet, wobei an der Reflektor-Begrenzungsfläche 3' des Reflektors 3 und an den Kollimator- Begrenzungsflächen 5', 6a', 6b', 6c' der Kollimatoren 5, 6a, 6b, 6c die sich in dem
lichtdurchlässigen Körper 101 fortpflanzenden Lichtstrahlen totalreflektiert werden.
Es ist vorgesehen, dass der Reflektor 3 einen ersten Reflektorflächen-Bereich 30, welcher Licht ausschließlich von der ersten Lichtquelle 1 empfängt, und einen zweiten
Reflektorflächen-Bereich 31, welcher Licht ausschließlich von den zweiten Lichtquelle 2 empfängt, aufweist. Die Austrittslinse 4 weist einen ersten Austrittslinsen-Bereich 40 auf, welcher Licht ausschließlich von dem ersten Reflektorflächen-Bereich 30 empfängt, und einen zweiten Austrittslinsen-Bereich 41, welcher Licht ausschließlich von dem zweiten Reflektorflächen- Bereich 31 empfängt.
Vorzugsweise sind die beiden Reflektorflächen-Bereiche 30, 31 und die beiden
Austrittslinsen-Bereiche 40, 41 mit einer horizontal verlaufenden Trennung (Trennlinie) 300, 400 getrennt, liegen also vertikal, ggf. versetzt, übereinander.
Über den ersten Austrittslinsen-Bereich 40 abgestrahltes Licht wird als erste Lichtverteilung, in diesem Beispiel also als Fernlichtverteilung, und über den zweiten Austrittslinsen-Bereich 41 abgestrahltes Licht wird als zweite Lichtverteilung, in diesem Beispiel also als
Tagfahrlichtverteilung, abgebildet.
Ein Vorteil der Erfindung im generellen, allgemeinen Zusammenhang, d.h. nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt, ist jener, dass mit einem einzigen Optikkörper, in welchem sich eingekoppeltes Licht über Totalreflexion ausbreitet, zwei oder mehr
Lichtverteilung erzeugt werden können, wobei durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sich die unterschiedlichen Lichtverteilungen nicht beeinflussen und auch unabhängig voneinander gestaltet werden können.
Die Lichtquellen 1, 2 umfassen vorzugsweise jeweils eine Leuchtdiode oder eine Mehrzahl von Leuchtdioden, und die Lichtquellen 1, 2 für jede Lichtverteilung können unabhängig voneinander angesteuert werden, d.h. insbesondere ein- und ausgeschaltet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Lichtquellen 1, 2 - wiederum aber nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt, sondern auch im allgemeinsten Sinn der Erfindung - gedimmt, insbesondere auch unabhängig voneinander gedimmt werden können.
Schließlich kann auch generell, nicht auf das gezeigte Beispiel beschränkt, vorgesehen sein, dass in dem Fall - wie etwa in Figur 1 gezeigt -, dass mehrere Lichtquellen 2 zu einer Lichtverteilung beitragen, diese Lichtquellen 2 unabhängig voneinander angesteuert, d.h. ein- und ausgeschaltet und beispielsweise auch gedimmt werden können. Allgemein, d.h. nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt gilt, dass das lichtdurchlässige Material, aus dem der Körper 100 gebildet ist, z.B. ein Kunststoff, vorzugsweise einen Brechungsindex größer als jener von Luft aufweist. Das Material enthält z.B. PMMA (Polymethylmethacrylat) oder PC (Polycarbonat) und ist insbesondere vorzugsweise daraus gebildet.
Figur 2 zeigt eine ähnliche Anordnung wie jene aus Figur 1, und es gelten die im
Zusammenhang mit Figur 1 getätigten Aussagen. Unterschiede liegen in den folgenden Aspekten:
• Die Position der Lichtquelle 1 zur Erzeugung einer Fernlichtverteilung und jene der Lichtquellen 2 für die Tagfahrlichtverteilung sind vertauscht
• Entsprechend sind die Reflektorflächen-Bereiche 30, 31 vertauscht, ebenso sind die Lage des ersten Austrittslinsen-Bereiches 40 und des zweiten Austrittslinsen-Bereiches 41 vertauscht
• Die drei zweiten Lichtquellen 2 koppeln Licht in einen einzigen Kollimator 6 ein
• Die Strukturierung der Reflektorflächen-Bereiche 30, 31 ist bei der Variante nach Figur 2 beispielhaft anders ausgestaltet als bei jener nach Figur 1.
In den gezeigten Beispielen nach Figur 1 und 2 ist die Austrittslinse 4 als ebene Fläche ausgebildet
In den gezeigten Beispielen ist vorgesehen, dass die Austrittslinse 4 unter einem Winkel von 90° zu zumindest einer Lichtaustrittsebene eines Kollimators 5, 6a, 6b, 6c bzw. 5, 6 verläuft.
Weiters ist bei den gezeigten Ausführungsform vorgesehen, dass der Reflektor 3 von seiner grundsätzlichen Form her als ebene Fläche ausgebildet ist. Auf dieser ebenen Fläche können, wie dies noch weiter ausgeführt wird, Strukturierungen vorgesehen sein.
Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, kann vorgesehen sein, dass der Reflektor 3 unter einem Winkel von 45° zu zumindest einer Lichtaustrittsebene eines Kollimators 5, 6a, 6b, 6c bzw. 5, 6 verläuft. Die Lichtaustrittsebenen aller Kollimatoren können parallel zueinander verlaufen, wie dies bei den gezeigten Ausführungsformen der Fall ist, und entsprechend ist in diesem Fall der Reflektor zu allen Lichtaustrittsebenen von Kollimatoren unter 45° angeordnet, und die Austrittslinse ist zu allen Lichtaustrittsebenen der Kollimatoren unter 90° angeordnet.
Insbesondere ist dann vorgesehen, dass die Austrittslinse 4 unter einem Winkel von 45° zu dem Reflektor 3 verläuft.
Die Figuren 3 und 4 zeigen an Hand eines Schnittes A-A aus Figur 2 noch den
Strahlen verlauf in dem Optikkörper 101:
Licht der ersten Lichtquelle 1, wenn sie eingeschaltet ist, wird in den zugeordneten
Kollimator 5 eingekoppelt und von diesem zu einem ersten Lichtbündel Sl ausgerichtet.
Dabei werden auf die Begrenzungsflächen 5' des Kollimators 5 auftreffende Lichtstrahlen totalreflektiert. In einem zentralen Bereich können Lichtstrahlen auch direkt, ohne vorherige Reflexion, in den Kollimator eintreten. Vorzugsweise ist das von dem Kollimator 5 erzeugte Lichtbündel Sl ein Lichtbündel paralleler Lichtstrahlen (Figur 3).
Licht der zweiten Lichtquellen 2, wenn sie eingeschaltet sind, wird in den zugeordneten Kollimator 6 eingekoppelt und von diesem zu einem zweiten Lichtbündel S2 ausgerichtet.
Dabei werden auf die Begrenzungsflächen 6a', 6b', 6c' bzw. 6' eines Kollimators 6a, 6b, 6c bzw. 6 auftreffende Lichtstrahlen totalreflektiert. In einem zentralen Bereich können Lichtstrahlen auch direkt, ohne vorherige Reflexion, in den Kollimator eintreten.
Vorzugsweise ist das von dem Kollimator 6 erzeugte Lichtbündel S2 ein Lichtbündel paralleler Lichtstrahlen (Figur 4).
Der Reflektor 3 lenkt die Lichtstrahlen der aus den Kollimatoren 5, 6 austretenden
Lichtbündel Sl, S2 in Richtung der Austrittslinse 4 um, und die Austrittslinse 4 bildet die von dem Reflektor 3 reflektierten Lichtstrahlen in Form der ersten und der zweiten
Lichtverteilung ab. Dabei empfängt der erste Austrittslinsen-Bereich 40 Licht ausschließlich von dem ersten Reflektorflächen-Bereich 30 (Figur 3), der zweite Austrittslinsen-Bereich 41 empfängt Licht ausschließlich von dem zweiten Reflektorflächen-Bereich 31 (Figur 4). Insbesondere, wie diese gezeigt ist, kann die Austrittslinse 4 eben ausgebildet sein und es treffen vorzugsweise die von dem Reflektor 3 reflektierten Strahlen normal auf die ebene Austrittslinse 4 auf, sodass sie ohne weitere Ablenkung durch diese durchtreten können. Auch diese Funktion kann in dem vorliegenden Text von einer Austrittslinse realisiert werden, und unter dem Begriff„abbilden" kann in diesem Text auch verstanden werden, dass Licht durch die Austrittslinse ohne weitere Ablenkung durchtritt.
Dieser Zusammenhang gilt allerdings nur dann, wenn der Reflektor ein einziges
Parallelstrahlbündel erzeugt. Im allgemeinen Fall gibt der Reflektor aber auch divergierende Strahlen ab, die dann nicht unter 90° auf die, insbesondere ebene, Grenzfläche/ Austrittslinse auftreffen, sodass der beschriebene Zusammenhang, dass die Lichtstrahlen nicht abgelenkt werden, dann nicht gilt. Die Austrittslinse lenkt die Strahlen dann entsprechend ab und „projiziert" eine Lichtverteilung in den Verkehrsraum.
Hinsichtlich der Kollimatoren kann, unabhängig von der konkreten Ausführungsform, aber auch in Verbindung mit den in Figur 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen, vorgesehen sein, dass der zumindest eine Kollimator 5, welcher der zumindest einen ersten Lichtquelle 1 zugeordnet ist, den Lichtstrom der ersten Lichtquelle 1 im Wesentlichen parallel richtet, wobei vorzugsweise der Lichtstrom normal auf eine Austrittsebene des Kollimators 5 verläuft.
Alternativ oder bevorzugt zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung kann noch vorgesehen sein, dass der zumindest eine Kollimator 6; 6a, 6b, 6c, welcher der zumindest einen zweiten Lichtquelle 2 zugeordnet ist, den Lichtstrom der zweiten
Lichtquelle 2 in einer ersten, vertikalen Richtung im Wesentlichen parallel richtet, und in einer zweiten, horizontalen Richtung auffächert.
Die Begriffe„vertikal" und„horizontal" sind dabei so zu verstehen, dass die Lichtstrahlen derart beeinflusst werden, dass sie bei Abstrahlung in einen Bereich vor der
Beleuchtungseinheit, wenn sich die Beleuchtungseinheit in einer der Einbaulage in einem Kraftfahrzeug entsprechenden Lage befindet, horizontal bzw. vertikal entsprechend ausgerichtet sind. Wie weiter oben schon erwähnt, kann es von Vorteil sein, wenn der Reflektor 3, d.h.
insbesondere der erste Reflektorflächen-Bereich 30 eine Strukturierung aufweist,
beispielsweise indem der erste Reflektorflächen-Bereich 30 in Facetten unterteilt ist, mittels welcher Strukturierung die von dem Reflektorflächen-Bereich 30 reflektierten Lichtstrahlen in vertikaler und/ oder horizontaler Richtung zur Erzeugung der ersten Lichtverteilung abgelenkt werden können.
Auf diese Weise kann die mittels des ersten Reflektorflächen-Bereiches erzeugte
Lichtverteilung optimal angepasst werden.
Die Bezeichnungen "vertikal" und "horizontal" beziehen sich dabei auf das Lichtbild in einer Bildschirmprojektion, horizontal bedeutet dementsprechend„in Richtung der H- Achse" und vertikal„in Richtung der V- Achse".
Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zweite
Reflektorflächen-Bereich 31 eine Strukturierung aufweist, beispielsweise indem der zweite Reflektorflächen-Bereich 31 in Facetten unterteilt ist, mittels welcher Strukturierung die von dem Reflektorflächen-Bereich 31 reflektierten Lichtstrahlen in vertikaler und/ oder horizontaler Richtung zur Erzeugung der zweiten Lichtverteilung abgelenkt werden.
Auf diese Weise kann die mittels des zweiten Reflektorflächen-Bereiches erzeugte
Lichtverteilung optimal angepasst werden.
Figur 5 zeigt ein erstes Beispiel einer solchen Strukturierung, bei der beide Reflektorflächen- Bereiche eine Strukturierung, insbesondere Facetten aufweisen, wobei die Strukturierungen, insbesondere die Facetten, der beiden Reflektorflächen-Bereiche 30, 31 unterschiedlich ausgebildet sind. Die Amplituden sind dabei sowohl in den Figuren 5a als auch 5b stark überhöht herausgezeichnet.
Dadurch wird es noch besser möglich, die unterschiedlichen Lichtverteilung unabhängig voneinander optimal entsprechend den gewünschten und/ oder geforderten Anforderungen auszugestalten. Figur 5 und Figur 5b, welche den Schnitt D-D aus Figur 5 darstellt, zeigen einen ersten Reflektorflächen-Bereich 30 mit einer Reihe von Facettenelementen 30' (Fernlicht).
Figur 5 und Figur 5a, welche den Schnitt C-C aus Figur 5 darstellt, zeigen einen zweiten Reflektorflächen-Bereich 31 mit zwei horizontalen Reihen von Facettenelementen 3V
(Tagfahr licht).
Figur 6 mit den Schnitten E-E (Figur 6a, Tagfahrlicht) und F-F (Figur 6b, Fernlicht) zeigt einer weitere prinzipielle Ausgestaltungsmöglichkeit.
Zusammenfassend lässt sich im allgemeinsten Umfang der Erfindung sagen, dass die Gestaltung des Lichtbildes vorzugsweise über den Reflektor erfolgt und die Austrittslinse vorzugsweise lediglich als Lichtaustrittsfläche dient, welche das Licht je Auftreffwinkel entweder ohne Ablenkung oder mit Ablenkung aus dem Optikkörper 101 austreten lässt.
Bei den Tagfahrlicht-Facetten mit mehreren Lichteinkoppelbereichen können mit konkav ausgelegten Facetten die Abstrahlkegel zum Überlappen gebracht werden, sodass die Homogenität der erzeugten Lichtverteilung steigt. Dies gilt sowohl bei der im Fernfeld entstehenden Lichtverteilung, als auch beim Leuchteindruck, den ein Betrachter der
Beleuchtungseinheit bzw. des Kraftfahrzeugscheinwerfers hat.
Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit, die plane Linsenaustrittsfläche mit horizontal- und/ oder vertikal- aus gerichteten Prismen oder Riffelungen zu versehen, um das Licht gezielt umzulenken, z.B. zur Erfüllung der Anforderungen an die räumliche Ausleuchtung bei Signallichtfunktionen.
Mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit, beispielsweise wie in den
Ausführungsformen beschrieben, aber auch im allgemeinen erfinderischen Zusammenhang, können mit einem Optikkörper zwei voneinander unabhängige Lichtverteilungen erzeugt werden.
Beispielsweise, wie in den Figuren beschrieben, kann eine Kombination aus Fernlicht und Tagfahrlicht erzeugt werden. Eine Beleuchtungseinheit kann dabei, wenn die Lichtquellen ausreichend stark sind, alleine diese Lichtverteilungen erzeugen. Andernfalls werden zwei oder mehr identisch bzw. weitestgehend identische Beleuchtungseinheiten zu einer
Beleuchtungsvorrichtung zusammengefasst, welche den notwendigen Lichtstrom für gesetzeskonforme Lichtverteilungen liefert.
Im Grunde können beliebige Kombinationen von Lichtverteilungen erzeugt werden, beispielsweise eine Kombination Fernlicht - Fahrtrichtungsanzeiger (Blinker), insbesondere in Form eines Wischblinkers. Vorzugsweise sind hier wieder mehrere Beleuchtungseinheiten zu einer Beleuchtungsvorrichtung zusammengefasst, die ersten Lichtquellen erzeugen z.B. die Fernlichtverteilung und die zweiten Lichtquellen das Blinklicht, wobei die zweiten Lichtquellen auch hintereinander eingeschaltet werden können, um einen Wischblinker zu erzeugen, mit welchem die Richtung des Abbiegevorganges angezeigt werden kann.
Bei einer solchen Beleuchtungsvorrichtung, aber auch im allgemeinen Zusammenhang einer Beleuchtungsvorrichtung mit zwei oder mehreren Beleuchtungseinheiten kann vorgesehen sein, dass über jeden Austrittslinsen-Bereich dieselbe Lichtverteilung erzeugt wird, und in Summe mit den zwei oder mehreren Beleuchtungseinheiten die erforderliche
Beleuchtungsstärke realisiert wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass jeder
Austrittslinsen-Bereich einer Lichtverteilung nur ein Segment dieser Lichtverteilung erzeugt, sodass eine segmentierte Lichtverteilung, z.B. eine segmentierte Fernlichtverteilung erzeugt werden kann.
In der folgenden Tabelle sind noch mögliche Kombinationen von Lichtverteilungen, wie sie mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit oder Beleuchtungsvorrichtung erzeugbar sind, aufgeführt:
Lichtverteilung A Lichtverteilung B
a) Fernlicht Tagfahrlicht (gedimmt ggf.
Positionslicht) b) Fernlicht Fahrtrichtungsanzeiger c) Tagfahrlicht (gedimmt ggf. Fahrtrichtungsanzeiger
Positionslicht) d) Tagfahrlicht (gedimmt ggf. Markierungslichter
Positionslicht) e) Teilfernlicht-Segmente Teilfernlicht-Segmente f) Laser-Fernlichtspot Fernlicht-Breite (LED) s) Laser-Fernlichtspot Signallichtfunktion
Wie oben schon beschrieben, ist eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit prinzipiell in der Lage, eine Vielzahl an Kombinationen von unterschiedlichen Lichtverteilungen zu realisieren. Es kann aber der Fall eintreten, dass die realisierbaren Beleuchtungsstärken mit nur einer Beleuchtungseinheit zu gering sind, um die gesetzlich geforderten Mindestwerte zu erreichen. Mit einer Beleuchtungsvorrichtung, die zwei oder mehr entsprechende Beleuchtungseinheiten umfasst, können die geforderten Werte der Beleuchtungsstärke realisiert werden, wenn die Anzahl der Beleuchtungseinheiten derart gewählt ist, dass diese den erforderlichen Lichtstrom liefern können.
Eine Beleuchtungsvorrichtung mit zwei oder mehr erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinheiten ist auch dann zweckmäßig, wenn eine segmentierte Lichtverteilung erzeugt werden soll. In diesem Fall erzeugt jede LED-Lichtquelle einer Beleuchtungseinheit ein Lichtsegment einer Lichtverteilung, wobei entweder jede LED-Lichtquelle einer Beleuchtungseinheit zu einer anderen segmentierten (Gesamt-) Lichtverteilung beiträgt (die Beleuchtungsvorrichtung ist in diesem Fall dazu eingerichtet, zwei unterschiedliche segmentierte Gesamt-Lichtverteilungen zu erzeugen, die insbesondere unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden können), oder beide LED-Lichtquellen einer Beleuchtungseinheit tragen zu einer einzigen (Gesamt-) Lichtverteilung bei, d.h. die
Beleuchtungsvorrichtung ist zur Erzeugung von lediglich einer einzigen segmentierten Gesamt- Lichtverteilung eingerichtet.
Figur 7 zeigt ein Beispiel einer solchen Beleuchtungsvorrichtung 1000. In dem gezeigten Beispiel besteht diese aus vier Beleuchtungseinheiten 100, welche wieder jeweils erste Lichtquellen 1 und zweite Lichtquellen 2 wie vorstehend beschrieben aufweisen. Mit einer solchen Anordnung sind beispielsweise vorstehen beschriebene
Überlagerungsmöglichkeiten realisierbar.
Vorzugsweise sind, wie gezeigt, einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit oder Beleuchtungsvorrichtung keine weiteren optischen Elemente nachgeschaltet. Es kann aber vorgesehen sein, dass eine zusätzliche Abbildungslinse einer bzw. jeder Beleuchtungseinheit oder einer Beleuchtungsvorrichtung nachgeschaltet wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Beleuchtungseinheit für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zum Erzeugen von zumindest zwei Lichtverteilungen, wobei die Beleuchtungseinheit umfasst:
- zumindest eine erste Lichtquelle (1) zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung,
- zumindest eine zweite Lichtquelle (2) zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung,
- einen Reflektor (3),
- eine Austrittslinse (4), insbesondere in Form einer Projektionslinse,
- Kollimatoren (5, 6; 5, 6a, 6b, 6c), in welche die Lichtquellen (1, 2) Licht einspeisen können, wobei
• Licht der zumindest einen ersten Lichtquelle (1) von dem zumindest einen der zumindest einen ersten Lichtquelle (1) zugeordneten Kollimator (5) zu einem ersten Lichtbündel (Sl) ausgerichtet wird, und wobei
• Licht der zumindest einen zweiten Lichtquelle (2) von dem zumindest einen der zumindest einen zweiten Lichtquelle (2) zugeordneten Kollimator (6; 6a, 6b, 6c) zu einem zweiten Lichtbündel (S2) ausgerichtet wird, und wobei der Reflektor (3) die Lichtstrahlen der aus den Kollimatoren (5, 6; 5, 6a, 6b, 6c) austretenden Lichtbündel (Sl, S2) in Richtung der Austrittslinse (4) umlenkt, und wobei die Austrittslinse (4) die von dem Reflektor (3) reflektierten Lichtstrahlen in Form der ersten und der zweiten Lichtverteilung abbildet, und wobei
Reflektor (3), Austrittslinse (4) und Kollimatoren (5, 6; 5, 6a, 6b, 6c), aus einem
lichtdurchlässigen Körper (100) gebildet sind, und wobei an einer Reflektor- Begrenzungsfläche des Reflektors (3') und vorzugsweise an den Kollimator- Begrenzungsflächen (5', 6'; 5', 6a', 6b', 6c') der Kollimatoren (5, 6; 5, 6a, 6b, 6c), die sich in dem lichtdurchlässigen Körper (101) fortpflanzenden Lichtstrahlen (Sl, S2) totalreflektiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) einen ersten Reflektorflächen-Bereich (30) aufweist, welcher Licht ausschließlich von der zumindest einen ersten Lichtquelle (1) empfängt, und der Reflektor (3) einen zweiten Reflektorflächen-Bereich (31) aufweist, welcher Licht ausschließlich von der zumindest einen zweiten Lichtquelle (2) empfängt, und wobei die Austrittslinse (4) einen ersten Austrittslinsen-Bereich (40) aufweist, welcher Licht ausschließlich von dem ersten Reflektorflächen-Bereich (30) empfängt, und die Austrittslinse (4) einen zweiten Austrittslinsen-Bereich (41) aufweist, welcher Licht ausschließlich von dem zweiten Reflektorflächen-Bereich (31) empfängt, und wobei über den ersten Austrittslinsen-Bereich (40) abgestrahltes Licht als erste Lichtverteilung und über den zweiten Austrittslinsen-Bereich (41) abgestrahltes Licht als zweite Lichtverteilung abgebildet wird.
2. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen jeweils eine oder mehrere LED's umfassen, wobei es sich bei den Lichtquellen (1, 2) vorzugsweise jeweils um Einzelchip-LED's handelt.
3. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittslinse (4) als ebene oder plane Fläche ausgebildet ist.
4. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Austrittslinse (4) unter einem Winkel von 90° zu einer Lichtaustrittsebene zumindest eines Kollimators (5, 6; 5, 6a, 6b, 6c) verläuft.
5. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) als ebene Fläche ausgebildet ist.
6. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) unter einem Winkel von 45° zu einer Lichtaustrittsebene zumindest eines Kollimators (5, 6; 5, 6a, 6b, 6c) verläuft.
7. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittslinse (4) unter einem Winkel von 45° zu dem Reflektor (3) verläuft.
8. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektorflächen-Bereich (30) eine Strukturierung aufweist, beispielsweise indem der erste Reflektorflächen-Bereich (30) in Facetten unterteilt ist, mittels welcher
Strukturierung die von dem Reflektorflächen-Bereich (30) reflektierten Lichtstrahlen in vertikaler und/ oder horizontaler Richtung zur Erzeugung der ersten Lichtverteilung abgelenkt werden.
9. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektorflächen-Bereich (31) eine Strukturierung aufweist, beispielsweise indem der zweite Reflektorflächen-Bereich (31) in Facetten unterteilt ist, mittels welcher
Strukturierung die von dem Reflektorflächen-Bereich (31) reflektierten Lichtstrahlen in vertikaler und/ oder horizontaler Richtung zur Erzeugung der zweiten Lichtverteilung abgelenkt werden.
10. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierungen, insbesondere die Facetten, der beiden Reflektorflächen-Bereiche (30, 31) unterschiedlich ausgebildet ist/ sind.
11. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektorflächen-Bereich (30) eine oder mehrere quer, insbesondere in horizontaler Richtung, verlaufende Reihen von Facettenelementen (30') aufweist.
12. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Facettenelemente (30') einer Reihe und/ oder Facettenelemente (30') benachbarter Reihen unstetig ineinander übergehen.
13. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Facettenelemente konvex oder konkav ausgebildet sind oder ein Teil der Facettenelemente konvex und ein anderer Teil konkav ausgebildet ist, oder zumindest alle Facettenelemente einer Reihe oder alle Facettenelemente konvex oder zumindest alle Facettenelemente einer Reihe oder alle Facettenelemente konkav oder die Facettenelemente zumindest einer Reihe, vorzugsweise aller Reihen, abwechselnd konvex - konkav ausgebildet sind.
14. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektorflächen-Bereich (31) eine oder mehrere quer, insbesondere in horizontaler Richtung, verlaufende Reihen von Facettenelementen (31') aufweist.
15. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Facettenelemente (31') einer Reihe und/ oder Facettenelemente (31') benachbarter Reihen stetig ineinander übergehen.
16. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass alle Facettenelemente konvex oder konkav ausgebildet sind oder ein Teil der
Facettenelemente konvex und ein anderer Teil konkav ausgebildet ist, oder zumindest alle Facettenelemente einer Reihe oder alle Facettenelemente konvex oder zumindest alle Facettenelemente einer Reihe oder alle Facettenelemente konkav oder die Facettenelemente zumindest einer Reihe, vorzugsweise aller Reihen, abwechselnd konvex - konkav ausgebildet sind.
17. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kollimator (5), welcher der zumindest einen ersten Lichtquelle (1) zugeordnet ist, den Lichtstrom der ersten Lichtquelle (1) im Wesentlichen parallel richtet, wobei vorzugsweise der Lichtstrom normal auf eine Austrittsebene des Kollimators (5) verläuft.
18. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kollimator (6; 6a, 6b, 6c), welcher der zumindest einen zweiten Lichtquelle (2) zugeordnet ist, den Lichtstrom der zweiten Lichtquelle (2) in einer ersten, vertikalen Richtung im Wesentlichen parallel richtet, und in einer zweiten, horizontalen Richtung auffächert.
19. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung (300) in den ersten Reflektorflächen-Bereich (30) und den zweiten Reflektorflächen-Bereich (31) horizontal verläuft.
20. Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche eine oder mehrere Beleuchtungseinheiten nach einem der Ansprüche 1 bis 19 umfasst.
21. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 19 oder mit zumindest einer Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 20.
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