EP3545230A1 - Scheinwerfermodul für fahrzeuge - Google Patents

Scheinwerfermodul für fahrzeuge

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EP3545230A1 EP17784162.4A EP17784162A EP3545230A1 EP 3545230 A1 EP3545230 A1 EP 3545230A1 EP 17784162 A EP17784162 A EP 17784162A EP 3545230 A1 EP3545230 A1 EP 3545230A1
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mirror
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headlamp module
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    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/275—Lens surfaces, e.g. coatings or surface structures

Definitions

  • the invention relates to a headlight module for motor vehicles with at least one light source, which in the beam path at least one deflection mirror, a
  • Subsequent micromirror array and a lens are arranged downstream, wherein the light emitted by the at least one light source is reflected via the deflection mirror on the controlled by a control micro-mirror array and the light image generated on this is projected via the lens as a light image in the traffic area.
  • Headlamp modules of this type are known and described for example in DE 10 2014 219 799 AI or JP 2015138763 A.
  • An object of the invention is to provide a headlamp module or a headlamp that meets this need.
  • lens and mirror are integrally formed as a lens / mirror block, which has a lens area and a mirror area.
  • Another advantage of the invention is the shortened tolerance chain due to the reduced number of individual components, whereby the
  • the lens is subordinated at least one further optics.
  • a further expedient embodiment is characterized in that a radiation diaphragm coating is applied to the surface of the lens / mirror block facing the at least one light source on a passage region surrounding the lens region.
  • the at least one light source at least one laser diode / LED and one of these downstream focusing lens.
  • the invention also includes a headlamp having at least one headlamp module as characterized above.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of the arrangement of a light source, a deflection mirror, a micromirror array and a lens according to the prior art
  • FIG. 2 shows the structure of a headlamp module according to the schematic diagram of FIG. 1, partially in section,
  • 3 is a schematic perspective view of the arrangement of a light source, a deflection mirror, a micromirror array and a lens according to the invention
  • 4 is a perspective view of an inventive design of mirror and lens as a lens / mirror block
  • Fig. 5 seen in a perspective view obliquely from the front a
  • Headlamp module with a lens / mirror block covered by an aperture
  • FIG. 6 the headlight module of FIG. 5, but partially cut and
  • Fig. 7 is a view similar to Fig. 6, a headlamp module according to the invention with another embodiment of the aperture.
  • Headlight module 1 or a headlamp unit in also with respect to the beam path 15 greatly simplified representation.
  • required parts such as a power supply, an electronic control, brackets, other optical elements, etc. are also omitted for simplicity in the drawing.
  • a light source 2 which here consists of three laser diodes or LED chips LED1, LED2, LED3 with downstream focusing lenses LI, L2, L3 (see also Fig. 3), sends the light emitted by it via a deflection mirror 3 on the active Area of a
  • Micro-mirror arrays 4 which are controlled intelligently, generate an image that is projected via a lens 5 as a light image in the traffic space generally located in front of a motor vehicle.
  • Fig. 2 shows the basic structure shown in Fig. 1 in use in a conventional technical embodiment, wherein the same elements with the same
  • the light source 2 which can consist of individual light sources, such as LED chips, also here in the direction of emission of the headlamp module in front mirror 3, the mirrored surface is concavely curved here again lying back and above the light source 2 the
  • Micro-mirror array 4 In front of the micromirror array 4, the lens 5, located above the mirror 3, is arranged here as a biconvex glass body. Furthermore, one recognizes a main body 6 of the module 1, in which the micromirror array 4 and a circuit board 7 of FIG Light sources are stored and provides for the necessary stability of the arrangement and possibly also for cooling. For the mirror 3 is its own
  • Mirror holder 8 is provided and the lens 5 is held in a corresponding version 9.
  • Headlight module 1 shown, again like reference numerals for the same or similar parts are used. It is essential here that the lens and mirror are integrally formed as lenses / mirror block 10, which has a lens area 10-3 and a mirror area 10-5.
  • the lens / mirror block 10 is made in one piece from glass.
  • glass is used, this term used in the description and the claims being understood to mean a material which has the optical properties of a glass in the sense of classical optics but is not necessarily a glass in the physical sense must
  • Lens material therefore does not have to be amorphous, it could also be crystalline or a plastic, it must be transparent in any case and have refractive properties.
  • optical glass is preferred in the conventional sense because it best ensures high accuracy of the lens and heat resistance.
  • the lens region 10-3 has a radiation diaphragm coating 12, which leaves only a circular passage region 13 for light, in order to avoid the false light that reduces the contrast.
  • the jet diaphragm coating can consist of a visible light-absorbing material which is applied, for example, by means of a two-component injection molding technique or another coating process.
  • the facing surface of the lens / mirror block 10 which may also be referred to as the inside, formed substantially concave, whereas the opposite surface or
  • lighting requirements also different, e.g. plan, convex or concave. This depends in particular on further, possibly used in the module 1
  • Optical elements from.
  • Fig. 5 and 6 show the basic structure shown in Fig. 3 in application in a technical embodiment of a headlamp module 1 according to the invention, wherein like elements are provided with the same reference numerals as in the preceding figures and not necessarily described again for simplicity.
  • the lens / mirror block 10 in which the entire rear side, with the exception of the passage region 13, is provided with a reflective coating 11, for example an Ag coating.
  • the further upwardly extending mirror coating 11 thus serves as a radiation aperture coating.
  • Fig. 5 is drawn so that you can see the back of the lens / mirror block 10 from the front.
  • Lens / mirror block 10 all around, i. side and top and bottom, covering and
  • the embodiment according to FIG. 7 differs from that according to FIGS. 5 and 6 in that the diaphragm 14 here also covers the mirror region 10-5 of the lens / mirror block 10 at the front, so that only the lens region 10-3 is not covered, which is necessary because of the light emission.
  • the lens or lens area 10-3 may be either the front end of the lens or lens area 10-3
  • Headlamps form or it can also be protected by a cover glass to the front.
  • the lens can also be followed by an additional, optionally integrated in the cover glass optics and it can also be between the light source and
  • Lens / mirror block be arranged more optical elements. Outside of the areas of the lens / mirror block 10 which are relevant for photometry, this design specification or mechanical requirements, for example with respect to the holder in the module, can be correspondingly freely designed.

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Abstract

Ein Scheinwerfermodul (1) für Kraftfahrzeuge mit zumindest einer Lichtquelle (2), welcher im Strahlengang zumindest ein Umlenkspiegel (3), ein Mikrospiegelarray (4) und eine Linse (5) nachgeordnet sind, wobei das von der zumindest einen Lichtquelle abgestrahlte Licht über den Umlenkspiegel auf das von einer Steuerung angesteuerte Mikrospiegelarray reflektiert wird und das auf diesem erzeugte Lichtbild über die Linse als Leuchtbild in den Verkehrsraum projiziert wird, bei welchem Linse und Spiegel einstückig als Linsen/Spiegel-Block (10) ausgebildet sind, welcher einen Linsenbereich (10-3) und einen Spiegelbereich (10-5) aufweist.

Description

SCHEINWERFERMODUL FÜR FAHRZEUGE
Die Erfindung bezieht sich auf ein Scheinwerfermodul für Kraftfahrzeuge mit zumindest einer Lichtquelle, welcher im Strahlengang zumindest ein Umlenkspiegel, ein
Mikrospiegelarray und eine Linse nachgeordnet sind, wobei das von der zumindest einen Lichtquelle abgestrahlte Licht über den Umlenkspiegel auf das von einer Steuerung angesteuerte Mikrospiegelarray reflektiert wird und das auf diesem erzeugte Lichtbild über die Linse als Leuchtbild in den Verkehrsraum projiziert wird.
Scheinwerfermodule dieser Art sind bekannt und beispielsweise in der DE 10 2014 219 799 AI oder in der JP 2015138763 A beschrieben.
Bei Scheinwerfern besteht meist ein Bedarf an sehr kompakten Bauformen, wobei der Zusammenbau eines Scheinwerfers einfach und die erforderliche Genauigkeit berücksichtigend erfolgen soll.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines Scheinwerfermoduls bzw. eines Scheinwerfers, das/ der diesem Bedarf entgegenkommt.
Diese Aufgabe wird mit einem Scheinwerfer der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß Linse und Spiegel einstückig als Linsen/Spiegel-Block ausgebildet sind, welcher einen Linsenbereich und einen Spiegelbereich aufweist.
Da bei der erfindungsgemäßen Lösung weniger Einzelteile benötigt werden, ergibt sich nicht nur die gewünschte Vereinfachung beim Zusammenbau, bei dem außerdem auf ein gegenseitiges Justieren von Spiegel und Linse entfällt, sondern es werden auch
Materialkosten und Arbeitszeit gespart. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die verkürzte Toleranzkette durch die reduzierte Anzahl an Einzelkomponenten, wodurch der
Herstellungsprozess vereinfacht wird und ein präziserer Zusammenbau des Scheinwerfers ermöglicht wird. Bei einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass an der der zumindest einen
Lichtquelle zugewandten Fläche des Linsen/Spiegel-Blocks auf dem Spiegelbereich eine verspiegelnde Beschichtung aufgebracht ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Linse zumindest eine weitere Optik nachgeordnet ist.
Eine weitere zweckmäßige Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass an der der zumindest einen Lichtquelle zugewandten Fläche des Linsen/ Spiegel-Blocks auf einem den Linsenbereich umgebenden Durchtrittsbereich eine Strahlenblenden-Beschichtung aufgebracht ist.
Es hat sich in vielen Fällen als vorteilhaft erwiesen, wenn die der zumindest einen
Lichtquelle zugewandte Fläche des Linsen/Spiegel-Blocks konkav und die
gegenüberliegende Außenseite konvex ausgebildet ist.
Bei bevorzugten Ausführungen weist die zumindest eine Lichtquelle zumindest eine Laserdiode/ LED und eine dieser nachgeordnete Fokussier linse auf.
Die Erfindung umfasst auch einen Scheinwerfer der zumindest ein Scheinwerfermodul wie oben gekennzeichnet aufweist.
Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im Folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform beschrieben, die in der Zeichnung veranschaulicht ist. In dieser zeigen
Fig. 1 in schematischer schaubildlicher Darstellung die Anordnung einer Lichtquelle, eines Umlenkspiegels, eines Mikrospiegelarrays und einer Linse nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 den Aufbau eines Scheinwerfermoduls gemäß der Prinzipdarstellung der Fig. 1, teilweise geschnitten,
Fig. 3 in schematischer perspektivischen Darstellung die Anordnung einer Lichtquelle, eines Umlenkspiegels, eines Mikrospiegelarrays und einer Linse nach der Erfindung, Fig. 4 in perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße Ausbildung von Spiegel und Linse als Linsen/ Spiegel-Block,
Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung schräg von vorne gesehen ein
Scheinwerfermodul nach der Erfindung mit von einer Blende abgedecktem Linsen/ Spiegel- Block,
Fig. 6 das Scheinwerfermodul der Fig. 5, jedoch teilweise geschnitten und
Fig. 7 in einer Darstellung ähnlich Fig. 6 ein Scheinwerfermodul nach der Erfindung mit einer anderen Ausführung der Blende.
Bezug nehmend zunächst auf Fig. 1 erkennt man den grundlegenden Aufbau eines
Scheinwerfermoduls 1 oder einer Scheinwerfereinheit in auch hinsichtlich des Strahlengangs 15 stark vereinfachter Darstellung. Für den Betrieb des Moduls 1 erforderliche Teile, wie eine Stromversorgung, eine elektronische Ansteuerung, Halterungen, weitere Optikelemente etc. sind gleichfalls zur Vereinfachung in der Zeichnung weggelassen.
Eine Lichtquelle 2, die hier aus drei Laserdioden bzw. LED-Chips LED1, LED2, LED3 mit nachgeordneten Fokussierlinsen LI, L2, L3 besteht (vgl. auch Fig. 3), sendet das von ihr ausgesandte Licht über einen Umlenkspiegel 3 auf die aktive Fläche eines
Mikrospiegelarrays 4. Die einzelnen Mikrospiegel, die intelligent angesteuert werden, erzeugen ein Bild, das über eine Linse 5 als Leuchtbild in den im Allgemeinen vor einem Kraftfahrzeug liegenden Verkehrsraum projiziert wird.
Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 dargestellten prinzipiellen Aufbau in Anwendung in einer konventionellen technischen Ausführung, wobei gleiche Elemente mit gleichen
Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind. Man erkennt die Lichtquelle 2, die auch hier aus einzelnen Lichtquellen, wie LED-Chips, bestehen kann, weiters den in Abstrahlrichtung des Scheinwerfermoduls davor gelegenen Spiegel 3, dessen verspiegelte Fläche hier konkav gekrümmt ist, wieder weiter hinten und oberhalb der Lichtquelle 2 liegend das
Mikrospiegelarray 4. Vor dem Mikrospiegelarray 4 ist die Linse 5, oberhalb des Spiegels 3 gelegen, angeordnet, hier als bikonvexer Glaskörper ausgebildet. Man erkennt des Weiteren einen Grundkörper 6 des Moduls 1, in dem das Mikrospiegelarray 4 und eine Platine 7 der Lichtquellen gelagert sind und der für die notwenige Stabilität der Anordnung und gegebenenfalls auch für eine Kühlung sorgt. Für den Spiegel 3 ist eine eigene
Spiegelhalterung 8 vorgesehen und die Linse 5 ist in einer entsprechenden Fassung 9 gehalten.
Abgesehen von der notwendigen Zahl der Einzelteile, die auch einer sorgfältigen Justierung bedürfen, ergibt sich meist das Problem, dass der Spiegel nach vorne durch eine
ansprechende Designblende abgedeckt werden soll, die Linse jedoch frei bleiben soll. Da diese Teile auf Grund es gewünschten kompakten Aufbaues nahe beieinander liegen, ergeben sich für den Konstrukteur und den Designer Probleme, denn die Abdeckblende wirkt dann oft klobig.
Demgegenüber ist in Fig. 3 der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen
Scheinwerfermoduls 1 dargestellt, wobei wieder gleiche Bezugszeichen für gleiche oder vergleichbare Teile verwendet werden. Wesentlich ist hier, dass Linse und Spiegel einstückig als Linsen/ Spiegel-Block 10 ausgebildet sind, welcher einen Linsenbereich 10-3 und einen Spiegelbereich 10-5 aufweist. Der Linsen/Spiegel-Block 10 ist einstückig aus Glas gefertigt. Der Einfachheut halber wird der Begriff„Glas" verwendet, wobei unter diesem in der Beschreibung und dem Ansprüchen verwendeten Begriff ein Material zu verstehen ist, welches die optischen Eigenschaften eines Glases im Sinne der klassischen Optik besitzt, jedoch nicht notwendigerweise ein Glas im physikalischen Sinn sein muss. Das
Linsenmaterial muss somit nicht amorph sein, es könnte ebenso auch kristallin sein oder ein Kunststoff, es muss jedenfalls transparent sein und lichtbrechende Eigenschaften aufweisen. Allerdings wird ein optisches Glas im herkömmlichen Sinn bevorzugt, da es eine hohe Genauigkeit der Linse und eine Wärmebeständigkeit am besten gewährleistet.
Man erkennt weiters, im Folgenden auch aus Fig. 4, welche eine Ausführungsform eines Linsen/ Spiegel-Blocks 10 zeigt, dass an der der Lichtquelle 2 zugewandten Fläche des Linsen/ Spiegel-Blocks 10 auf dem Spiegelbereich 10-5 eine verspiegelnde Beschichtung 11, beispielsweise eine hochreflexive Ag- oder Al-Beschichtung, aufgebracht ist. Des Weiteren weist gemäß der Ausführung der Fig. 4 der Linsenbereich 10-3 eine Strahlenblende- Beschichtung 12 auf, die nur einen kreisrunden Durchtrittsbereich 13 für Licht freilässt, um den Kontrast verminderndes Fehllicht zu vermeiden. Vorteilhafterweise kann diese
Strahlenblende-Beschichtung 12 aus demselben Material wie die Spiegelbeschichtung bestehen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Strahlenblende- Beschichtung aus einem sichtbares Licht absorbierenden Material bestehen, welches beispielsweise mittels einer Zweikomponenten-Spritzgusstechnik oder einem anderen Beschichtungsprozess aufgebracht wird.
Bei einer bevorzugten und dargestellten Ausführungsform ist die der Lichtquelle
zugewandte Fläche des Linsen/Spiegel-Blocks 10 , die auch als Innenseite bezeichnet werden kann, im Wesentlichen konkav ausgeformt, wogegen die abgewandte Fläche oder
Außenseite konvex geformt ist. Allerdings können alle Flächen den jeweiligen
lichttechnischen Erfordernissen auch anders, z.B. plan, konvex oder konkav ausgebildet sein. Dies hängt insbesondere von weiteren, in dem Modul 1 allfällig verwendeten
Optikelementen (Linsen) ab.
Fig. 5 und 6 zeigen den in Fig. 3 dargestellten prinzipiellen Aufbau in Anwendung in einer technischen Ausführung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfermoduls 1, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen wie in vorangehenden Figuren versehen und zur Vereinfachung nicht notwendigerweise nochmals beschrieben sind. Man erkennt hier jedenfalls den Linsen/ Spiegel-Block 10, bei welchem die gesamte Hinterseite, ausgenommen der Durchtrittsbereich 13 mit einer verspiegelnden Beschichtung 11, beispielsweise einer Ag-Beschichtung versehen ist. Bei dieser Ausführung dient die weiter nach oben reichende Spiegelbeschichtung 11 somit auch als Strahlenblende-Beschichtung. Fig. 5 ist so gezeichnet, dass man die Hinterseite des Linsen/ Spiegel-Blocks 10 von vorne erkennen kann.
Weiters erkennt man in Fig. 5 und 6 auch eine schlanke Blende 14, welche den
Linsen/ Spiegel-Block 10 rundherum, d.h. seitlich und oben und unten, abdeckt und
Designvorgaben entsprechend gestaltet wurde.
Die Ausführung nach Fig. 7 unterscheidet sich von jener nach Fig. 5 und 6 dadurch, dass die Blende 14 hier auch den Spiegelbereich 10-5 des Linsen/ Spiegel-Blocks 10 vorne abdeckt, sodass nur der Linsenbereich 10-3 nicht abgedeckt ist, was wegen des Lichtaustritts natürlich erforderlich ist.
Die Linse bzw. der Linsenbereich 10-3 kann entweder den vorderen Abschluss des
Scheinwerfers bilden oder sie kann auch durch ein Abdeckglas nach vorne geschützt sein. Ebenso kann der Linse auch noch eine zusätzliche, gegebenenfalls in dem Abdeckglas integrierte Optik nachgeordnet sein und es können auch zwischen Lichtquelle und
Linsen/ Spiegel- Block weitere Optikelemente angeordnet sein. Außerhalb der lichttechnisch relevanten Bereiche des Linsen/ Spiegel-Blocks 10 kann dieser Designvorgaben oder mechanischen Anforderungen, beispielsweise bezüglich der Halterung im Modul entsprechend frei gestaltet sein.
Bezugszeichenliste
1 Scheinwerfermodul LED 1, 2, 3 Laserdiode, LED-Chip
2 Lichtquelle LI, 2, 3 Fokussierlinse
3 Spiegel
4 Mikrospiegelarray
5 Linse
6 Grundkörper
7 Platine
8 Spiegelhalterung
9 Fassung
10 Linsen/Spiegel-Block
10-3 Linsenbereich
10-5 Spiegelbereich
11 verspiegelnde Beschichtung
12 Strahlenblende-Beschichtung
13 Durchtrittsbereich
14 Blende
15 Strahlengang

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Scheinwerfermodul (1) für Kraftfahrzeuge mit zumindest einer Lichtquelle (2), welcher im Strahlengang zumindest ein Umlenkspiegel (3), ein Mikrospiegelarray (4) und eine Linse (5) nachgeordnet sind, wobei das von der zumindest einen Lichtquelle abgestrahlte Licht über den Umlenkspiegel auf das von einer Steuerung angesteuerte Mikrospiegelarray reflektiert wird und das auf diesem erzeugte Lichtbild über die Linse als Leuchtbild in den Verkehrsraum projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass
Linse und Spiegel einstückig als Linsen/ Spiegel-Block (10) ausgebildet sind, welcher einen Linsenbereich (10-3) und einen Spiegelbereich (10-5) aufweist.
2. Scheinwerfermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der der zumindest einen Lichtquelle zugewandten Fläche des Linsen/ Spiegel-Blocks (10) auf dem Spiegelbereich (10-5) eine verspiegelnde Beschichtung (11) aufgebracht ist.
3. Scheinwerfermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem
Linsenbereich (10-3) zumindest eine weitere Optik nachgeordnet ist.
4. Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der der zumindest einen Lichtquelle (2) zugewandten Fläche des Linsen/ Spiegel- Blocks (10) auf einem den Linsenbereich (10-3) umgebenden Durchtrittsbereich (13) eine Strahlenblenden-Beschichtung aufgebracht ist.
5. Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die der zumindest einen Lichtquelle (2) zugewandte Fläche des Linsen/ Spiegel-Blocks (10) konkav und die gegenüberliegende Außenseite konvex ausgebildet ist.
6. Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtquelle (2) zumindest eine Laserdiode/ LED und eine dieser nachgeordnete Fokussierlinse (LI, L2, L3) aufweist.
7. Kraftfahrzeugscheinwerfer enthaltend mindestens ein Scheinwerfermodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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