EP3500794B1 - Beleuchtungseinheit für einen kraftfahrzeugscheinwerfer zum erzeugen von zumindest zwei lichtverteilungen - Google Patents

Beleuchtungseinheit für einen kraftfahrzeugscheinwerfer zum erzeugen von zumindest zwei lichtverteilungen Download PDF

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EP3500794B1
EP3500794B1 EP17757667.5A EP17757667A EP3500794B1 EP 3500794 B1 EP3500794 B1 EP 3500794B1 EP 17757667 A EP17757667 A EP 17757667A EP 3500794 B1 EP3500794 B1 EP 3500794B1
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reflector
lighting unit
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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 (claims 1-13).
  • the invention further relates to a lighting device for a motor vehicle headlight (claim 14) which comprises one or more lighting units according to the invention.
  • the invention also relates to a motor vehicle headlight (claim 15) 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 connection with the present invention can be used in a motor vehicle headlight to implement one or, in particular, two or more light distributions.
  • Examples of such light distributions in connection with the present invention which can be generated by a lighting unit or lighting device according to the invention are: high beam distribution, partial high beam distribution, direction indicators, daytime running lights.
  • a lighting unit according to the invention or a lighting device according to the invention can be set up to generate a combination of high beam or partial high beam and direction indicator.
  • a lighting unit according to the invention or a lighting device according to the invention can be set up to generate a combination of daytime running lights and direction indicators.
  • a lighting unit according to the invention or a lighting device according to the invention can be set up to generate a combination of high beam and daytime running lights. If the daytime running lights are operated dimmed in such a lighting unit, a limiting light can be generated in this way and thus the combination limiting light and high beam can also be implemented.
  • a lighting unit mentioned at the beginning can also be set up to generate two lighting functions and / or signaling functions with a single light-permeable body.
  • EP 1 794 490 B1 and DE 10 2014 205 994 A1 disclose lighting devices for motor vehicle headlights.
  • the reflector has a first reflector surface area which receives light exclusively from the at least one first light source, and the reflector has a second reflector surface area which exclusively receives light receives from the at least one second light source, and wherein the exit lens has a first exit lens area which receives light exclusively from the first reflector surface area, and 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 is imaged as a first light distribution and light emitted via the second exit lens area is imaged as a second light distribution.
  • a segmented light distribution can also be generated, i.e. each light distribution generated with the lighting unit forms a light segment of an overall light distribution.
  • the light distribution generated can, however, also be part of an overall light distribution, for example in that each light distribution generates the shape of the overall light distribution, and the totality of all light distributions then provides the necessary light intensity in the light image.
  • these light distributions described above can also be generated if two or more lighting units form a lighting device which can form these light distributions described above.
  • the light sources each comprise one or more LEDs, the light sources (so-called “LED light sources”) preferably each being single-chip LEDs.
  • the exit lens is designed 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 planar surface is at least G1-continuous.
  • 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 runs 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 each other, accordingly in this case the reflector is arranged at 45 ° to all light exit planes of collimators, and the exit lens is arranged at 90 ° to all light exit planes of the collimators.
  • the exit lens extends at an angle of 45 ° to the reflector.
  • the first reflector surface area has a structure, for example in that the first reflector surface area is divided into facets, by means of which structuring the light beams reflected by the reflector surface area in the vertical and / or horizontal direction to generate the first light distribution to get distracted.
  • the light distribution generated by means of the first reflector surface area [corresponds to light bundle S1 in the figures] can be optimally adapted.
  • the second reflector surface area has a structuring, for example by dividing the second reflector surface area into facets, by means of which structuring the light beams reflected by the reflector surface area are generated in the vertical and / or horizontal direction the second light distribution are deflected.
  • the light distribution generated by means of the second reflector surface area [corresponds to light bundle S2 in the figures] can be optimally adapted.
  • both reflector surface areas have a structure, in particular facets
  • the structures, in particular the facets, of the two reflector surface areas are designed differently.
  • the first reflector surface area has one or more rows of facet elements running transversely, in particular in the horizontal direction.
  • adjacent facet elements in one row and / or facet elements in adjacent rows merge discontinuously into one another.
  • all facet elements are convex or concave or some of the facet elements are convex and another part is concave, or at least all facet elements of a row or all facet elements are convex or at least all facet elements of a row or all facet elements are concave or the Facet elements of at least one row, preferably all rows, are alternately convex-concave.
  • the second reflector surface area has one or more rows of facet elements running transversely, in particular in the horizontal direction.
  • all facet elements are convex or concave or some of the facet elements are convex and another part is concave, or at least all facet elements of a row or all facet elements are convex or at least all facet elements of a row or all facet elements are concave or the facet elements at least one row, preferably all rows, are alternately convex-concave.
  • the radiation cone of the emitted light depends on the curvature of the respective facet, a smaller curvature for (in the far field) to a smaller radiation cone. Smaller radiation cones 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 molded better using injection molding tools.
  • the luminous flux from the at least one collimator which is assigned to the at least one first light source, runs normally to an exit plane of the collimator.
  • the at least one collimator which is assigned to the at least one second light source, when the lighting unit is installed in a vehicle, the luminous flux of the second light source in a first, vertical direction is essentially parallel, and fans out in a second, horizontal direction.
  • a separation into the first reflector surface area and the second reflector surface area runs horizontally when the lighting unit is installed in a vehicle.
  • the invention further relates to a lighting device for a motor vehicle headlight (claim 14) which comprises one or more lighting units described above.
  • a lighting unit described above is able to implement a large number of combinations of different light distributions. However, it can happen that the illuminance levels that can be achieved with just one lighting unit are too low to achieve the minimum values required by law. With a lighting device that comprises two or more corresponding lighting units, the required values of the illuminance can be achieved if the number of lighting units is selected such that they can deliver the required luminous flux.
  • a lighting device with two or more lighting units according to the invention 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, with either each LED light source of a lighting unit contributing to a different segmented (overall) light distribution (the lighting device in this case is set up to provide two different segmented overall light distributions which can be switched on and off independently of each other), or both / all LED light sources of a lighting unit contribute to a single (overall) light distribution, ie the lighting device is set up to generate only a single segmented overall light distribution.
  • the invention also relates to a motor vehicle headlight (claim 15) with at least one lighting unit described above or with at least one lighting device described above.
  • top In the context of this description, the terms “top”, “bottom”, “horizontal”, “vertical” are to be understood as indicating the orientation when the unit is arranged in the normal position of use after it has been installed in a lighting device mounted in the vehicle.
  • Figure 1 shows a lighting unit 100 according to the invention for a motor vehicle headlight for generating two light distributions, in particular two different light distributions. It is assumed below that the illustrated lighting unit 100 is set up to generate a first overall light distribution in the form of a high beam distribution and a second overall light distribution in the form of a daytime running light distribution. Other combinations can also be implemented with an illustrated lighting unit 100, as will be discussed in more detail below.
  • the lighting unit 100 comprises a first light source 1 for generating the first light distribution, i.e. the high beam distribution, and three second light sources 2 for generating the second light distribution, i.e. the daytime running light distribution.
  • the lighting 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 they are activated.
  • each light source 2 is assigned exactly one collimator into which the respective light source couples its light.
  • Light from the second light sources 2 is coupled into the collimators 6a, 6b, 6c assigned to them by the second light sources 2, when the light sources 2 are switched on, and are each aligned to form a second light bundle.
  • three second, preferably overlapping, light bundles are generated, with which the second light distribution is generated jointly.
  • the reflector 3 deflects the light beams of the light bundles 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 second light distribution.
  • the exit lens 4 can be flat and the rays reflected by the reflector 3 preferably strike the flat exit lens 4 normally so that they can pass through it without further deflection.
  • - light only passes through the exit lens 4 and is refracted in the process.
  • the actual light shaping is done by the reflector.
  • the width of the resulting light distribution can, for example, be adapted / set.
  • Reflector 3, exit lens 4 and collimators 5, 6a, 6b, 6c are formed from a translucent, preferably one-piece body 101 - also referred to as "optic body" - 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, the light rays propagating in the transparent body 101 are totally reflected.
  • the reflector 3 has a first reflector surface area 30, which receives light exclusively from the first light source 1, and a second reflector surface area 31, which receives light exclusively from the second light source 2.
  • the exit lens 4 has a first exit lens area 40, which receives light exclusively from the first reflector surface area 30, and a second exit lens area 41, which receives light exclusively from the second reflector surface area 31.
  • the two reflector surface areas 30, 31 and the two exit lens areas 40, 41 are preferably separated by a horizontally running separation (separating line) 300, 400, that is to say they lie vertically, possibly offset, one above the other.
  • Light emitted via the first exit lens area 40 is imaged as the first light distribution, in this example as a high beam distribution, and light emitted via the second exit lens area 41 is imaged as a second light distribution, in this example as a daytime running light distribution.
  • An advantage of the invention in the general, general context, ie not limited to the present embodiment, is that two or more light distributions can be generated with a single optic body in which coupled light propagates via total reflection do not influence the different light distributions and can also be designed independently of one another.
  • the light sources 1, 2 preferably each comprise a light-emitting diode or a plurality of light-emitting diodes, and the light sources 1, 2 for each light distribution can be controlled independently of one another, i.e. in particular 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 - can be dimmed, in particular also dimmed independently of one another.
  • the light-permeable material from which the body 100 is formed for example a plastic, preferably has a refractive index greater than that of air.
  • the material contains, for example, PMMA (polymethyl methacrylate) or PC (polycarbonate) and is particularly preferably formed therefrom.
  • 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 or 5, 6.
  • the reflector 3 is designed as a flat surface in terms of its basic shape. As will be explained below, structuring can be provided on this flat surface.
  • 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 can run parallel to each other, as is the case in the embodiments shown, and accordingly in this case the reflector is arranged at 45 ° to all light exit planes of collimators, and the exit lens is arranged at 90 ° to all light exit planes of the collimators .
  • the exit lens 4 extends at an angle of 45 ° to the reflector 3.
  • the Figures 3 and 4th show on the basis of a section AA Figure 2 nor the beam path in the optic body 101: Light from the first light source 1, when it is switched on, is coupled into the associated collimator 5 and aligned by this to form a first light bundle S1.
  • the light bundle S1 generated by the collimator 5 is preferably a light bundle of parallel light rays ( Figure 3 ).
  • the light bundle S2 generated by the collimator 6 is preferably a light bundle of parallel light rays ( Figure 4 ).
  • the reflector 3 deflects the light beams of the light bundles S1, S2 emerging from the collimators 5, 6 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 second light distribution.
  • the first exit lens area 40 receives light exclusively from the first reflector surface area 30 ( Figure 3 )
  • the second exit lens area 41 receives light exclusively from the second reflector surface area 31 ( Figure 4 ).
  • the exit lens 4 can be flat and the rays reflected by the reflector 3 preferably strike the flat exit lens 4 normally so that they can pass through it without further deflection.
  • this function can also be implemented by an exit lens, and the term “imaging” in this text can also be understood to mean that light passes through the exit lens without further deflection.
  • the reflector generates a single parallel beam.
  • the reflector also emits diverging rays which then do not strike the, in particular flat, interface / exit lens at less than 90 °, so that the described relationship that the light rays are not deflected then does not apply.
  • the exit lens then deflects the rays 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, directs the luminous flux of the first light source 1 essentially in parallel, with the luminous flux preferably running normally on an exit plane of the collimator 5.
  • the at least one collimator 6; 6a, 6b, 6c which is assigned to the at least one second light source 2, directs the luminous flux of the second light source 2 in a first, vertical direction essentially parallel, and fans it out in a second, horizontal direction.
  • the reflector 3, ie in particular the first reflector surface area 30, has a structuring, for example in that the first reflector surface area 30 is divided into facets, by means of which structuring the Area 30 reflected light beams can be deflected in the vertical and / or horizontal direction to generate the first light distribution.
  • the light distribution generated by means of the first reflector surface area can be optimally adapted.
  • the second reflector surface area 31 has a structuring, for example in that the second reflector surface area 31 is divided into facets, by means of which structuring the light rays reflected by the reflector surface area 31 are vertically and / or horizontally Direction for generating the second light distribution are deflected.
  • the light distribution generated by means of the second reflector surface area can be optimally adapted.
  • FIG. 12 shows a first example of such a structuring, in which both reflector surface areas have a structuring, in particular facets, the structuring, in particular the facets, of the two reflector surface areas 30, 31 being designed differently.
  • the amplitudes are both in the Figures 5a as well as 5b drawn out strongly exaggerated.
  • Figure 5 and Figure 5b showing the cut DD from Figure 5 shows a first reflector surface area 30 with a number of facet elements 30 '(high beam).
  • Figure 5 and Figure 5a showing the cut CC from Figure 5 shows a second reflector surface area 31 with two horizontal rows of facet elements 31 '(daytime running lights).
  • Figure 6 with the cuts EE ( Figure 6a , Daytime running lights) and FF ( Figure 6b , High beam) shows another basic design option.
  • the light image is preferably formed via the reflector and the exit lens preferably only serves as a light exit surface, which allows the light to exit from the optic body 101 either without deflection or with deflection depending on the angle of incidence.
  • concave facets can be used to make the radiation cones overlap, so that the homogeneity of the light distribution generated increases. This applies both to the light distribution that occurs in the far field and to the light impression that an observer of the lighting unit or the motor vehicle headlight has.
  • a lighting unit according to the invention for example as described in the embodiments, but also in the general inventive context, two mutually independent light distributions can be generated with one optical body.
  • a combination of high beam and daytime running lights can be generated. If the light sources are sufficiently strong, a lighting unit can generate these light distributions on its own. Otherwise there will be two or more identical or largely identical lighting units are combined to form a lighting device which supplies the necessary luminous flux for legally compliant light distributions.
  • any combination of light distributions can be generated, for example a combination of high beam and direction indicator (blinker), in particular in the form of a wiper blinker.
  • the first light sources generate e.g. the high beam distribution and the second light sources the flashing light, whereby the second light sources can also be switched on one after the other to generate a wiper indicator with which the direction of the turning process can be displayed .
  • each exit lens area of a light distribution generates only one 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 implement a large number of combinations of different light distributions.
  • the illuminance levels that can be achieved with just one lighting unit are too low to achieve the minimum values required by law.
  • the required values of the illuminance can be achieved if the number of lighting units is selected such that they can deliver the required luminous flux.
  • a lighting device with two or more lighting units according to the invention 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, with either each LED light source of a lighting unit contributing to a different segmented (overall) light distribution (the In this case, the lighting device is set up to generate two different segmented overall light distributions that can be switched on and off independently of each other), or both LED light sources of a lighting unit contribute to a single (overall) light distribution, ie the lighting device is set up to generate only a single segmented overall light distribution.
  • FIG. 7 shows an example of such a lighting device 1000.
  • this consists of four lighting units 100, which again each have first light sources 1 and second light sources 2 as described above.
  • first light sources 1 and second light sources 2 as described above.
  • no further optical elements are preferably connected downstream of a lighting unit or lighting device according to the invention.
  • an additional imaging lens is connected downstream of one or each lighting unit or a lighting device.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zum Erzeugen von zumindest zwei, insbesondere unterschiedlichen, Lichtverteilungen (Ansprüche 1-13).
  • Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer (Anspruch 14), welche eine oder mehrere erfindungsgemäße Beleuchtungseinheiten umfasst.
  • Schließlich betrifft die Erfindung noch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer (Anspruch 15), welcher zumindest eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit und/ oder zumindest eine erfindungsgemäße 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.
  • Die Dokumente EP 1 794 490 B1 und DE 10 2014 205 994 A1 offenbaren Beleuchtungseinrichtungen für KFZ-Scheinwerfer.
  • 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 (Anspruch 1), 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 G1-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 S1 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 Lichtstrom von dem zumindest einen Kollimator, welcher der zumindest einen ersten Lichtquelle zugeordnet ist, 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, beim Einbau der Beleuchtungseinheit in einem Fahrzeug, 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 eine Trennung in den ersten Reflektorflächen-Bereich und den zweiten Reflektorflächen-Bereich, beim Einbau der Beleuchtungseinheit in einem Fahrzeug, horizontal verläuft.
  • Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer (Anspruch 14), 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 (Anspruch 15) 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.
  • Erfindungsgemäß 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 Strahlenverlauf 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 S1 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 S1 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 S1, 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 31' (Tagfahrlicht).
  • 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-ausgerichteten 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:
    Figure imgb0001
  • 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 (15)

  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 (S1) mit im Wesentlichen parallelen Lichtstrom 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) mit im Wesentlichen parallelen Lichtstrom ausgerichtet wird,
    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, 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 (S1, 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, wobei vorzugsweise die Austrittslinse (4) unter einem Winkel von 90° zu einer Lichtaustrittsebene zumindest eines Kollimators (5, 6; 5, 6a, 6b, 6c) verläuft.
  4. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) als ebene Fläche ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Reflektor (3) unter einem Winkel von 45° zu einer Lichtaustrittsebene zumindest eines Kollimators (5, 6; 5, 6a, 6b, 6c) verläuft.
  5. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittslinse (4) unter einem Winkel von 45° zu dem Reflektor (3) verläuft.
  6. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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, beim Einbau der Beleuchtungsvorrichtung in einem Fahrzeug, in
    vertikaler und/oder horizontaler Richtung zur Erzeugung der ersten Lichtverteilung abgelenkt werden.
  7. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 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, beim Einbau der Beleuchtungsvorrichtung in einem Fahrzeug, in
    vertikaler und/oder horizontaler Richtung zur Erzeugung der zweiten Lichtverteilung abgelenkt werden.
  8. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierungen, insbesondere die Facetten, der beiden Reflektorflächen-Bereiche (30, 31) unterschiedlich ausgebildet ist/ sind, wobei vorzugsweise der erste Reflektorflächen-Bereich (30) eine oder mehrere quer, beim Einbau der Beleuchtungsvorrichtung in einem Fahrzeug, insbesondere in horizontaler Richtung, verlaufende Reihen von
    Facettenelementen (30') aufweist, wobei vorzugsweise benachbarte Facettenelemente (30') einer Reihe und/oder Facettenelemente (30') benachbarter Reihen unstetig ineinander übergehen.
  9. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 8, 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.
  10. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Reflektorflächen-Bereich (31) eine oder mehrere quer, insbesondere in horizontaler Richtung, verlaufende Reihen von Facettenelementen (31') aufweist, wobei vorzugsweise benachbarte Facettenelemente (31') einer Reihe und/oder Facettenelemente (31') benachbarter Reihen stetig ineinander übergehen, wobei vorzugsweise 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.
  11. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrom von dem zumindest einen Kollimator (5), welcher der zumindest einen ersten Lichtquelle (1) zugeordnet ist,
    normal auf eine Austrittsebene des Kollimators (5) verläuft.
  12. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kollimator (6; 6a, 6b, 6c), welcher der zumindest einen zweiten Lichtquelle (2) zugeordnet ist, beim Einbau der Beleuchtungseinheit in einem Fahrzeug, den Lichtstrom der zweiten Lichtquelle (2) in einer ersten,
    vertikalen Richtung im Wesentlichen parallel richtet, und in einer zweiten, horizontalen Richtung auffächert.
  13. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennung (300) in den ersten Reflektorflächen-Bereich (30) und den zweiten
    Reflektorflächen-Bereich (31), beim Einbau der Beleuchtungsvorrichtung in einem Fahrzeug, horizontal verläuft.
  14. Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche eine oder mehrere Beleuchtungseinheiten nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfasst.
  15. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder mit zumindest einer Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 14.
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