EP3765780B1 - Lighting device for a motor vehicle headlamp - Google Patents
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- F21S41/663—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources by switching light sources
Definitions
- One of the objects of the invention is to optimize the shape of the attachment optics in an illumination device of the type in question, especially with regard to even better homogeneity and maximum brightness of the light image generated.
- a generic lighting device is to be specified which overcomes the disadvantages known from the prior art.
- several light guide elements which are arranged next to one another in rows in a matrix row, are assigned to a light decoupling optical system.
- several light guide elements are assigned line by line to a common light decoupling optic.
- the imaging quality of a plurality of light-guiding elements can be improved line-by-line very efficiently.
- all of the light-guiding elements that are arranged next to one another in a matrix row can be assigned to a single light decoupling optic.
- the attachment optics 4 is designed here as a Petzval surface 41 that is curved without kinks. According to this embodiment, it can be seen that light decoupling optics 50 are arranged on the light exit surface of the attachment optics 4 and have a uniform height 54 in the longitudinal direction 52 or line direction of the light decoupling optics 50 .
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung für einen KFZ-Scheinwerfer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a lighting device for a motor vehicle headlight according to the preamble of
Eine Beleuchtungseinrichtung dieser Art ist beispielsweise aus dem Dokument
Weiters ist aus dem Dokument
Aus dem Dokument
Nachteilig bei derartigen aus dem Stand der Technik bisher bekannten Beleuchtungseinrichtungen ist meist, dass sich insbesondere bei Ausführungen der Primäroptik als Matrix-System unerwünschtes Streulicht um die einzelnen Matrix-Segmente bildet. Durch diese Streulichtbildung wird die Abbildungsqualität der einzelnen Matrix-Segmente nachteilig verringert. Außerdem kann es durch die Streulichtbildung - abhängig von der jeweiligen gesetzlichen Regelung - zu Problemen bei der Homologisierung von Kraftfahrzeugscheinwerfern aufgrund der einzuhaltenden Normen und Grenzwerte kommen.The disadvantage of such lighting devices previously known from the prior art is that unwanted scattered light forms around the individual matrix segments, particularly when the primary optics are designed as a matrix system. This formation of scattered light disadvantageously reduces the imaging quality of the individual matrix segments. In addition, it can be caused by the formation of scattered light - dependent of the respective legal regulations - there may be problems with the homologation of motor vehicle headlights due to the standards and limit values to be observed.
Eine der Aufgaben der Erfindung besteht darin, bei einer Beleuchtungseinrichtung der gegenständlichen Art die Formgebung der Vorsatzoptik vor allem hinsichtlich einer noch besseren Homogenität und maximalen Helligkeit des erzeugten Lichtbildes zu optimieren. Überdies soll eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung angegeben werden, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.One of the objects of the invention is to optimize the shape of the attachment optics in an illumination device of the type in question, especially with regard to even better homogeneity and maximum brightness of the light image generated. In addition, a generic lighting device is to be specified which overcomes the disadvantages known from the prior art.
Diese Aufgaben werden mit einer Beleuchtungseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.These objects are achieved with a lighting device having the characterizing features of
Dank der Erfindung ergibt sich für jede erfindungsgemäß ausgebildete Beleuchtungseinrichtung eine Lichtverteilung mit weniger störenden Bereichen, geringerem Streulichtanteil, sowie einer höheren maximale Lichtstärke an der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik bzw. im erzeugten Lichtbild. Durch den Einsatz von einer oder mehreren Lichtauskoppeloptiken, die in Lichtaustrittsrichtung an der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik angeordnet sind, kann das von den Lichtleitelementen erzeugte Lichtbild verbessert werden, die Abbildungsqualität einzelner Lichtquellen bzw. einzelner Lichtleitelemente erhöht werden sowie die Ausbildung von unerwünschtem Streulicht verringert werden.Thanks to the invention, for each lighting device designed according to the invention, there is a light distribution with fewer disturbing areas, a lower proportion of scattered light and a higher maximum light intensity on the light exit surface of the front optics or in the light image generated. By using one or more light decoupling optics, which are arranged in the light exit direction on the light exit surface of the attachment optics, the light image generated by the light guide elements can be improved, the imaging quality of individual light sources or individual light guide elements can be increased and the formation of unwanted scattered light can be reduced.
Mit dieser erfindungsgemäßen Ausführung einer Beleuchtungseinrichtung lassen sich überdies noch weitere Vorteile erzielen: So kann die Homologation neu entwickelter Kraftfahrzeugscheinwerfer einfacher werden, da der Fachmann hiermit ein geeignetes Mittel zur Hand hat, um unerwünschte Streulichtbildung zu vermindern bzw. zu vermeiden. Außerdem können mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung vorteilhafte Lichteffekte erzielt werden. So kann durch den Einsatz von geeigneten Lichtauskoppeloptiken beispielsweise ein Kurvenlicht weiter nach außen gezogen werden.With this embodiment of a lighting device according to the invention, further advantages can also be achieved: The homologation of newly developed motor vehicle headlights can become easier, since the person skilled in the art has a suitable means at hand to reduce or avoid undesired scattered light formation. In addition, advantageous lighting effects can be achieved with a lighting device according to the invention. For example, by using suitable light decoupling optics, a cornering light can be pulled further outwards.
Vorteilhaft können dabei mehrere Lichtleitelemente in ihrem vorderen Bereich, also jenem Bereich, der in Lichtaustrittsrichtung die Lichtauskoppelflächen der Lichtleitelemente umfasst, einstückig miteinander verbunden sein, da dies die Herstellung erleichtert und zu einer kompakten und stabilen Vorsatzoptik führt.Advantageously, several light guide elements can be connected to one another in one piece in their front area, ie that area which includes the light decoupling surfaces of the light guide elements in the light exit direction, since this simplifies production and leads to a compact and stable attachment optics.
Erfindungsgemäß sind mehrere Lichtleitelemente in einer Matrixanordnung in zumindest einer Matrixzeile sowie in mehreren Matrixspalten angeordnet. Beispielsweise können die Lichtleitelemente in einer Matrixanordnung zwei- oder dreizeilig sowie in zahlreichen Matrixspalten nebeneinander angeordnet sein. Im Weiteren wird zur leichteren Darstellung die Matrixanordnung auch anhand von Richtungsangaben beschrieben. Matrixzeilen sind demnach im Wesentlichen in horizontaler Richtung angeordnet, während Matrixspalten im Wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufen. Diese Zuordnung der Begriffe hinsichtlich eines Ortes oder einer Orientierung, wie beispielsweise "horizontal", "vertikal", "in horizontaler Richtung", "in vertikaler Richtung", "oben", "unten", "vorne", "darunter", "darüber" etc. werden in der Beschreibung lediglich zur Vereinfachung gewählt und beziehen sich möglicherweise auf die Darstellung in den Zeichnungen, nicht jedoch notwendigerweise auf eine Gebrauchs- oder Einbaulage der Beleuchtungseinrichtung oder des Kraftfahrzeugscheinwerfers.According to the invention, a plurality of light-guiding elements are arranged in a matrix arrangement in at least one matrix row and in a plurality of matrix columns. For example, the light-guiding elements can be arranged in a matrix arrangement in two or three rows and in numerous matrix columns next to one another. In the following, the matrix arrangement is also described using directional information for easier representation. Matrix rows are therefore arranged essentially in the horizontal direction, while matrix columns run essentially in the vertical direction. This assignment of the terms with regard to a location or an orientation, such as "horizontal", "vertical", "in the horizontal direction", "in the vertical direction", "above", "below", "in front", "below", " above" etc. are only chosen in the description for the sake of simplicity and possibly refer to the representation in the drawings, but not necessarily to a usage or installation position of the lighting device or the motor vehicle headlight.
Der Begriff Matrixanordnung soll im Rahmen der gegenständlichen Anmeldung auch für den Extremfall gelten bei welchem die Matrix einzeilig ist, somit nur eine Reihe von Lichtleitelementen vorhanden ist, was in der Kraftfahrzeug-Beleuchtungstechnik durchaus Sinn macht.In the context of the present application, the term matrix arrangement is also intended to apply to the extreme case in which the matrix is one-line, i.e. there is only one row of light-guiding elements, which makes perfect sense in motor vehicle lighting technology.
Erfahrungsgemäß ist der Aufbau einer Beleuchtungseinrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer bzw. ein Lichtmodul mit matrixartiger Anordnung dann besonders effizient, wenn die Lichtleitelemente in genau drei übereinander angeordneten Matrixzeilen bzw. Reihen angeordnet sind, die gemeinsam eine Fernlichtverteilung bilden. Bei einer solchen Anordnung kann die obere Matrixzeile als Vorfeldreihe, die mittlere Matrixzeile als Asymmetriereihe und die untere Matrixzeile als Fernlichtreihe ausgebildet sein, wobei die Fernlichtreihe aus Fernlicht-Lichtleitelementen mit entsprechenden Einschnürungen ausgestaltet sein kann.Experience has shown that the construction of a lighting device for a motor vehicle headlight or a light module with a matrix-like arrangement is particularly efficient when the light-guiding elements are arranged in exactly three superimposed matrix rows or rows which together form a high-beam distribution. In such an arrangement, the upper matrix row can be configured as a front row, the middle matrix row as an asymmetric row and the lower matrix row as a high-beam row, with the high-beam row being made up of high-beam light-guiding elements with corresponding constrictions.
Vorzugsweise ist jedem Lichtleitelement eine Lichtquelle zugeordnet, insbesondere eine LED oder mehrere LEDs. Im Rahmen der Erfindung können jedoch auch mehrere Lichtquellen einem Lichtleitelement zugeordnet sein oder umgekehrt kann je nach Ausführung eine einzelne Lichtquelle auch mehreren Lichtleitelementen zugeordnet sein. Ebenso können auch andere Lichtquellen als LEDs zur Anwendung kommen. Die Lichtleitelemente können beispielsweise aus hochtransparenten, lichtleitenden und formbaren Kunststoffen, welche für die Herstellung von komplexen Geometrien gut geeignet sind, hergestellt sein. Besonders bevorzugt sind dabei Silikonmaterialien. Es ist jedoch auch die Verwendung von Gläsern möglich. Im Falle von einstückig miteinander verbundenen Lichtleitelementen oder einer einstückigen Leuchteinheit ist die Verwendung von Kunststoffen zur Herstellung der Leuchteinheit und/oder der Lichtleitelemente bevorzugt.A light source, in particular an LED or a plurality of LEDs, is preferably assigned to each light-guiding element. Within the scope of the invention, however, several light sources can also be assigned to one light-guiding element or, conversely, a single light source can also be assigned to several light-guiding elements, depending on the design. Light sources other than LEDs can also be used. The light-guiding elements can be made, for example, from highly transparent, light-guiding and malleable plastics, which are well suited for the production of complex geometries. Silicone materials are particularly preferred. However, it is also possible to use glasses. In the case of light-guiding elements connected to one another in one piece or a one-piece lighting unit, the use of plastics for producing the lighting unit and/or the light-guiding elements is preferred.
Erfindungsgemäß sind mehrere Lichtleitelemente, die zeilenweise in einer Matrixzeile nebeneinander angeordnet sind, einer Lichtauskoppeloptik zugeordnet. Erfindungsgemäß werden in dieser Ausführung mehrere Lichtleitelemente zeilenweise einer gemeinsamen Lichtauskoppeloptik zugeordnet. Somit kann sehr effizient die Abbildungsqualität mehrerer Lichtleitelemente zeilenweise verbessert werden. Optional können sämtliche Lichtleitelemente, die nebeneinander in einer Matrixzeile angeordnet sind, einer einzigen Lichtauskoppeloptik zugeordnet sein.According to the invention, several light guide elements, which are arranged next to one another in rows in a matrix row, are assigned to a light decoupling optical system. According to the invention, in this embodiment, several light guide elements are assigned line by line to a common light decoupling optic. In this way, the imaging quality of a plurality of light-guiding elements can be improved line-by-line very efficiently. Optionally, all of the light-guiding elements that are arranged next to one another in a matrix row can be assigned to a single light decoupling optic.
In anderen Fällen kann es empfehlenswert sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung die in zumindest zwei voneinander beabstandeten Matrixzeilen angeordneten Lichtleitelemente zeilenweise jeweils unterschiedlichen Zeilen ebenfalls voneinander beabstandeter Lichtauskoppeloptiken zugeordnet sind. Somit kann die Abbildungsqualität der matrixartig angeordneten Lichtleitelemente Zeile für Zeile durch den Einsatz von zeilenweise zugeordneten Lichtauskoppeloptiken verbessert werden.In other cases, it can be advisable if, in an illumination device according to the invention, the light-guiding elements arranged in at least two matrix rows spaced apart from one another are assigned row by row to different rows of light decoupling optics that are also spaced apart from one another. Thus, the imaging quality of the light-guiding elements arranged in a matrix-like manner can be improved line by line through the use of light decoupling optics assigned line by line.
Erfindungsgemäß können sich die oder die mehreren Auskoppelrillen auf der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik in Längsrichtung bzw. in Zeilenrichtung der Lichtauskoppeloptik entlang mehrerer Lichtleitelemente erstrecken.According to the invention, the one or more decoupling grooves on the light exit surface of the attachment optics can extend in the longitudinal direction or in the line direction of the light decoupling optics along a number of light-guiding elements.
Ebenso können sich eine oder mehrere Auskoppelrillen in Längsrichtung bzw. in Zeilenrichtung entlang der gesamten Länge der Lichtaustrittsfläche erstrecken.Likewise, one or more decoupling grooves can extend in the longitudinal direction or in the row direction along the entire length of the light exit surface.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann bei einer Beleuchtungseinrichtung jeder Matrixzeile von Lichtleitelementen jeweils eine Zeile der Lichtauskoppeloptik zugeordnet sein.In a further preferred embodiment of the invention, in the case of an illumination device, each matrix line of light-guiding elements can be assigned a line of light decoupling optics.
Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausführung der Erfindung kann bei einer Beleuchtungseinrichtung eine Konturform der konvexen Wölbung einer Lichtauskoppeloptik ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend: Kreissegment, Ellipsensegment, Freiformkurvensegment. Vorteilhaft können in dieser Ausführungsform unterschiedlich konturierte Lichtauskoppeloptiken eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Beleuchtungseinrichtung eingesetzt werden, bei der eine dreizeilige Matrixanordnung von Lichtleitelementen mit einer Vorsatzoptik, die zeilenweise mit jeweils unterschiedlich geformten Lichtauskoppeloptiken auf der Lichtaustrittsfläche ausgerüstet ist, in ihrem Lichtbild verbessert wird. Beispielsweise kann der oberen von drei Matrixzeilen an Lichtleitelementen eine erste Lichtauskoppeloptik zugeordnet sein, die eine konvexe Wölbung mit der Kontur eines Kreissegments mit einem Radius von 10 mm aufweist. Beispielsweise kann der mittleren von drei Matrixzeilen an Lichtleitelementen eine zweite Lichtauskoppeloptik zugeordnet sein, die eine konvexe Wölbung mit der Kontur eines Kreissegments mit einem Radius von 5 mm aufweist. Beispielsweise kann der unteren von drei Matrixzeilen an Lichtleitelementen eine dritte Lichtauskoppeloptik zugeordnet sein, die eine konvexe Wölbung mit der Kontur einer Freiformfläche aufweist.According to a further preferred embodiment of the invention, in an illumination device, a contour shape of the convex curvature of a light decoupling optic can be selected from a group comprising: circular segment, elliptical segment, free-form curve segment. Differently contoured light decoupling optics can advantageously be used in this embodiment. For example, an illumination device can be used in which the light image of a three-line matrix arrangement of light-guiding elements is improved with an optical attachment that is equipped line by line with differently shaped light decoupling optics on the light exit surface. For example, the upper of three matrix rows of light-guiding elements can be assigned a first light decoupling optics, which has a convex curvature with the contour of a circular segment with a radius of 10 mm. For example, the middle of three matrix rows of light-guiding elements can be assigned a second light decoupling optics, which has a convex curvature with the contour of a circular segment with a radius of 5 mm. For example, a third light decoupling optic can be assigned to the lower of three matrix rows of light-guiding elements, which has a convex curvature with the contour of a free-form surface.
Ebenso kann die Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik derart strukturiert sein, dass angrenzend an einen Abschnitt oder eine Zeile einer Lichtauskoppeloptik mit einer konturierten konvexen Wölbung ein planarer Abschnitt oder eine planare Zeile der Lichtaustrittsfläche vorgesehen ist. Derartige planare Abschnitte der Lichtaustrittsfläche können auch zwischen zwei Vorsatzoptiken vorgesehen sein.Likewise, the light exit surface of the attachment optics can be structured in such a way that a planar section or a planar line of the light exit surface is provided adjacent to a section or a line of light decoupling optics with a contoured convex curvature. Such planar sections of the light exit surface can also be provided between two optical attachments.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann bei einer Beleuchtungseinrichtung die Konturform der Wölbung mehrerer Zeilen der Lichtauskoppeloptiken jeweils gleich gestaltet sein. In dieser zweckmäßigen Ausführungsform, die kostengünstig herstellbar ist, wird die Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik mit jeweils gleich konturierten Zeilen von Lichtauskoppeloptiken überzogen. Zweckmäßig sind dabei in einer bevorzugten Variante gleich viele Zeilen an Lichtauskoppeloptiken wie Matrixzeilen an Lichtleitelementen vorgesehen.In a further development of the invention, the contour shape of the curvature of several lines of the light output optics can each be designed the same in an illumination device. In this expedient embodiment, which can be produced inexpensively, the light exit surface of the attachment optics is covered with rows of light decoupling optics that are each contoured in the same way. In a preferred variant, the same number of rows of light decoupling optics are expediently provided as there are matrix rows of light-guiding elements.
In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung können bei einer Beleuchtungseinrichtung die Konturformen der Wölbung von zumindest zwei Zeilen der Lichtauskoppeloptiken unterschiedlich sein. In dieser Ausführungsvariante lässt sich besonders flexibel die Abbildungsqualität einzelner Lichtquellen bzw. einzelner Lichtleitelemente erhöhen.In an alternative development of the invention, in an illumination device, the contour shapes of the curvature of at least two lines of the light decoupling optics be different. In this embodiment variant, the imaging quality of individual light sources or individual light-guiding elements can be increased in a particularly flexible manner.
Besonders vorteilhaft kann bei einer Beleuchtungseinrichtung jede Zeile der Lichtauskoppeloptiken jeweils in Zeilenrichtung eine konstante Breite sowie eine einheitliche Konturform der Wölbung aufweisen. In dieser Ausführung sind die Lichtauskoppeloptiken zeilenweise bzw. in Zeilenrichtung jeweils homogen beschaffen, was für die kostengünstige Fertigung von Vorteil ist.Particularly advantageously, in the case of an illumination device, each row of the light decoupling optics can have a constant width and a uniform contour shape of the curvature in each row direction. In this embodiment, the light decoupling optics are homogeneous in rows or in the direction of the rows, which is advantageous for cost-effective production.
In einer alternativen Ausführung der Erfindung kann bei einer Beleuchtungseinrichtung zumindest eine Zeile der Lichtauskoppeloptiken in Zeilenrichtung zumindest abschnittsweise unterschiedliche Breiten und/oder unterschiedliche Höhen und/oder unterschiedliche Konturformen der Wölbung aufweisen. In dieser Ausführungsvariante können einzelne oder auch mehrere Lichtauskoppeloptiken in Längsrichtung bzw. in Zeilenrichtung entlang der Länge der Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik abschnittsweise unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, wenn eine zeilenweise angeordnete Lichtauskoppeloptik in ihrem mittleren Abschnitt eine größere Breite und/oder eine größere Höhe sowie eine konvexe Wölbung mit einem größeren Krümmungsradius - und somit eine größere Materialhöhe - aufweist als an ihren seitlichen Randabschnitten jeweils zu den Schmalseiten der Vorsatzoptik hin.In an alternative embodiment of the invention, in an illumination device, at least one line of the light coupling-out optics in the line direction can have different widths and/or different heights and/or different contour shapes of the curvature, at least in sections. In this embodiment variant, individual or multiple light decoupling optics can have different dimensions in sections in the longitudinal direction or in the line direction along the length of the light exit surface of the front optics. For example, it can be expedient if a line-by-line arranged light decoupling optic has a larger width and/or a larger height as well as a convex curvature with a larger radius of curvature - and thus a larger material height - in its middle section than on its lateral edge sections on the narrow sides of the intent optics.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung kann bei einer Beleuchtungseinrichtung zumindest eine Lichtauskoppeloptik einen Flächenabschnitt mit Mikrostrukturen einer aufgerauten Oberfläche aufweisen. Solche Mikrostrukturen im Bereich der Lichtauskoppeloptik können beispielsweise den Vorteil bieten, dass ein besonders homogenes Lichtbild von der Beleuchtungseinrichtung erzeugt wird. Beispielsweise können derartige Mikrostrukturen als Narben-artige Rauheit auf der Oberfläche der Lichtauskoppeloptik ausgeführt sein, wobei deren charakteristische Längen eine Größenordnung beispielsweise von 5µm (Mikrometer) aufweisen können. Vorteilhafterweise kann diese Narbung zumindest abschnittsweise auf der der Vorfeldreihe zugeordneten Lichtauskoppeloptik aufgebracht werden.In a further preferred embodiment of the invention, in an illumination device, at least one light decoupling optic can have a surface section with microstructures of a roughened surface. Such microstructures in the area of the light decoupling optics can offer the advantage, for example, that a particularly homogeneous light image is generated by the lighting device. For example, such microstructures can be designed as scar-like roughness on the surface of the light output coupling optics, with their characteristic lengths being of the order of 5 μm (micrometers), for example. Advantageously, this graining can be applied at least in sections to the light decoupling optics assigned to the front row.
Von Vorteil kann es sein, wenn bei einer Beleuchtungseinrichtung die Lichtaustrittsfläche der Vorsatzoptik eine in Längsrichtung bzw. in Zeilenrichtung knickfrei gekrümmte Fläche, vorzugsweise eine knickfrei gekrümmte Petzval-Fläche, ist. Vorteilhaft weist die Lichtaustrittsfläche insbesondere bei einer Matrixanordnung der Lichtleitelemente somit keine Knickkanten in Richtung der Matrixspalten, also im Wesentlichen in vertikaler Richtung, auf. Somit weisen auch die Lichtauskoppeloptiken in Zeilenrichtung bzw. in Längsrichtung keine störenden Knicke oder Unterbrechungen auf. Die Lichtauskoppeloptiken werden einzig durch die Auskoppelrillen, welche in Richtung der Matrixzeilen, also im Wesentlichen in horizontaler Richtung, verlaufen, begrenzt.It can be advantageous if, in the case of an illumination device, the light exit surface of the optical attachment is a surface that is curved without kinks in the longitudinal direction or in the line direction, preferably a Petzval surface that is curved without kinks. Advantageously, particularly in the case of a matrix arrangement of the light-guiding elements, the light exit surface therefore has no kinks in the direction of the matrix columns, that is to say essentially in the vertical direction. Thus, the light decoupling optics also point in the row direction or in No disturbing kinks or interruptions in the longitudinal direction. The light decoupling optics are limited solely by the decoupling grooves, which run in the direction of the matrix rows, ie essentially in the horizontal direction.
Die gemeinsame Lichtaustrittsfläche ist typischerweise eine gekrümmte Fläche, die üblicherweise der Petzval-Fläche der Abbildungsoptik - beispielsweise einer Abbildungslinse - folgt. Für bestimmte Anwendungen können aber auch bewusste Abweichungen in der Krümmung eingesetzt werden, um im Randbereich Abbildungsfehler zur Lichthomogenisierung zu nutzen.The common light exit surface is typically a curved surface that usually follows the Petzval surface of the imaging optics—for example an imaging lens. For certain applications, however, deliberate deviations in the curvature can also be used in order to use aberrations in the edge area for light homogenization.
Im Rahmen der Erfindung kann ebenso ein Lichtmodul mit zumindest einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung angegeben werden. Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung der Begriff "Scheinwerfer" verwendet wird, so soll dieser Begriff auch einzelne Lichtmodule oder Projektionsmodule beinhalten, die auch in Kombination in einem übergeordneten Scheinwerfer enthalten sein können.A light module with at least one lighting device according to the invention can also be specified within the scope of the invention. If the term “headlight” is used in connection with the invention, this term should also include individual light modules or projection modules, which can also be contained in a superordinate headlight in combination.
Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, einen Fahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Beleuchtungseinrichtung und/oder mit zumindest einem Lichtmodul mit zumindest einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung einzusetzen. Beispielsweise kann ein solcher Fahrzeugscheinwerfer weiterhin eine der Leuchteinheit in Lichtaustrittsrichtung nachgeordnete Projektionsoptik umfassen.However, it is also possible within the scope of the invention to use a vehicle headlight with at least one lighting device and/or with at least one light module with at least one lighting device according to the invention. For example, such a vehicle headlight can also include projection optics arranged downstream of the lighting unit in the light exit direction.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 schematisch und in schaubildlicher Darstellung Komponenten eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers, nämlich eine Leuchteinheit samt einer vorgesetzten Projektionslinse; -
Fig. 2 in schaubildlicher Darstellung eine erfindungsgemäße Leuchteinheit mit einer Vorsatzoptik, schräg von hinten in Richtung der Lichteinkoppelflächen der Lichtleitelemente gesehen; -
Fig. 3 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorsatzoptik von der Seite gesehen; -
Fig. 4 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorsatzoptik von oben gesehen; -
Fig. 5 die inFig. 4 gezeigte zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorsatzoptik in einer isometrischen Ansicht schräg von vorne gesehen; -
Fig. 6 eine dritte Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorsatzoptik von oben gesehen; -
Fig. 7 die inFig. 6 gezeigte dritte Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorsatzoptik in einer isometrischen Ansicht schräg von vorne gesehen; -
Fig. 8 eine beispielsweise Lichtverteilung eines Scheinwerfers nach der Erfindung; -
Fig. 9 den Verlauf der Lichtstärke längs einer mittigen Linie derFig. 8 ; -
Fig. 10 eine beispielsweise Lichtverteilung eines Scheinwerfers nach dem Stand der Technik; -
Fig. 11 den Verlauf der Lichtstärke längs einer mittigen Linie derFig. 10 .
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1 schematic and diagrammatic representation of components of a motor vehicle headlight according to the invention, namely a lighting unit together with a superior projection lens; -
2 in a diagrammatic representation of a lighting unit according to the invention with an attachment optics, seen obliquely from behind in the direction of the light coupling surfaces of the light guide elements; -
3 seen a first embodiment of an optical head according to the invention from the side; -
4 a second embodiment of an optical attachment according to the invention seen from above; -
figure 5 in the4 shown second embodiment of an optical attachment according to the invention seen obliquely from the front in an isometric view; -
6 a third embodiment of an optical attachment according to the invention seen from above; -
7 in the6 shown third embodiment of an optical attachment according to the invention seen obliquely from the front in an isometric view; -
8 an example light distribution of a headlight according to the invention; -
9 the course of the light intensity along a central line of the8 ; -
10 an example light distribution of a headlight according to the prior art; -
11 the course of the light intensity along a central line of the10 .
In der Darstellung nach
In dieser und den folgenden Figuren werden für gleiche oder vergleichbare Elemente zum Zwecke der einfacheren Erläuterung und Darstellung gleiche Bezugszeichen verwendet. Die in den Ansprüchen verwendeten Bezugszeichen sollen lediglich die Lesbarkeit der Ansprüche und das Verständnis der Erfindung erleichtern und haben keinesfalls einen den Schutzumfang der Erfindung beeinträchtigenden Charakter.In this and the following figures, the same reference numbers are used for the same or comparable elements for the purpose of simpler explanation and representation. The reference signs used in the claims are only intended to facilitate the legibility of the claims and the understanding of the invention and in no way have any character affecting the protective scope of the invention.
Dargestellt in
Die Lichtaustrittsfläche 5 ist mit zeilenweise angeordneten Lichtauskoppeloptiken 50 ausgestaltet, welche hier in drei im Wesentlichen horizontalen Zeilen 51 der Lichtauskoppeloptik 50 angeordnet sind. Die Lichtauskoppeloptiken 50 weisen jeweils konvexe Wölbungen 56 auf.The
Die untere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56 auf mit einer Konturform 57 der Wölbung, die einem Kreissegment entspricht. Die mittlere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56' auf mit einer Konturform 58 der Wölbung, die einem Ellipsensegment entspricht. Die obere Zeile 51 der Lichtauskoppeloptik 50 weist hier beispielsweise eine konvexe Wölbung 56" auf mit einer Konturform 59 der Wölbung, die als Freiformkurvensegment ausgebildet ist. Zwischen den einzelnen Zeilen 51 der Lichtauskoppeloptiken 50 sind an deren Rändern Auskoppelrillen 55 zur Begrenzung der Lichtauskoppeloptiken 50 in deren Längsrichtung vorgesehen.The
Entsprechende Lichtquellen 3, die den Lichtleitelementen 6 zugeordnet und die an deren Lichteinkoppelflächen 61 angeordnet sind, sind hier sowie in den folgenden Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt.Corresponding
Die nun folgende Erläuterung zur Gegenüberstellung der
In
Mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfer der gezeigten Art kann beispielsweise ein Abblendlicht oder ein Fernlicht erzeugt werden, wozu beispielsweise der linke Scheinwerfer und der rechte Scheinwerfer je als erfindungsgemäßer Scheinwerfer ausgebildet sind, mit welchem jeweils der linke bzw. rechte Teil der Lichtverteilung eines dementsprechend ausgerüsteten Kraftfahrzeuges erzeugt werden. Andererseits oder alternativ dazu können der linke und der rechte Scheinwerfer eines mit erfindungsgemäßen Scheinwerfern ausgerüsteten Kraftfahrzeuges auch jeweils identische Lichtbilder erzeugen, die sich im Vorfeld auf der Straße überlagern.With a motor vehicle headlight of the type shown, for example, a low beam or a high beam can be generated, for which, for example, the left headlight and the right headlight are each designed as headlights according to the invention, with which the left and right parts of the light distribution of a motor vehicle equipped accordingly are generated. On the other hand or alternatively the left-hand and right-hand headlights of a motor vehicle equipped with headlights according to the invention also produce identical light images that are superimposed in advance on the road.
- 11
- Beleuchtungseinrichtunglighting device
- 22
- Leuchteinheitlighting unit
- 33
- Lichtquelle, beispielsweise LEDLight source, such as LED
- 44
- Vorsatzoptik, PrimäroptikAttachment optics, primary optics
- 55
- Lichtaustrittsfläche der VorsatzoptikLight exit surface of the attachment optics
- 66
- Lichtleitelementlight guide element
- 77
- Matrixanordnung der LichtleitelementeMatrix arrangement of the light guide elements
- 88th
- Lichtaustrittsrichtung (Pfeil)Light emission direction (arrow)
- 99
- aufgeraute Oberflächeroughened surface
- 1010
- Projektionsoptikprojection optics
- 4141
- Petzval-FlächePetzval area
- 5050
- Lichtauskoppeloptiklight extraction optics
- 5151
- Zeile der Lichtauskoppeloptikline of light decoupling optics
- 5252
- Längsrichtung bzw. Zeilenrichtung der Lichtauskoppeloptik (Pfeil)Longitudinal or row direction of the light decoupling optics (arrow)
- 5353
- Breite der Lichtauskoppeloptik (bzw. 53')Width of the light decoupling optics (or 53')
- 5454
- Höhe der Lichtauskoppeloptik (bzw. 54')Height of the light extraction optics (or 54')
- 5555
- Auskoppelrilledecoupling groove
- 5656
- Wölbung der Lichtauskoppeloptik (bzw. 56', 56")Curvature of the light decoupling optics (or 56', 56")
- 5757
- Konturform der Wölbung, beispielsweise als KreissegmentContour shape of the curvature, for example as a circle segment
- 5858
- Konturform der Wölbung, beispielsweise als EllipsensegmentContour shape of the bulge, for example as an elliptical segment
- 5959
- Konturform der Wölbung, beispielsweise als FreiformkurvensegmentContour shape of the bulge, for example as a free-form curve segment
- 6161
- Lichteinkoppelfläche des LichtleitelementsLight coupling surface of the light guide element
- 6262
- Lichtauskoppelfläche des LichtleitelementsLight decoupling surface of the light guide element
- 7171
- Matrixzeile der LichtleitelementeMatrix line of light guide elements
- 7272
- Matrixspalte der LichtleitelementeMatrix column of the light guide elements
- 9090
- Mikrostrukturmicrostructure
- 100100
- Kraftfahrzeugscheinwerfermotor vehicle headlights
Claims (13)
- Lighting device (1) for a motor vehicle headlamp (100), comprising a lighting unit (2) with at least one light source (3), with at least one primary optics (4) and a projection optical system (10) arranged downstream of the primary optics (4) in the light exit direction (8), the at least one primary optics (4) having several light guide elements (6) and a light exit surface (5), each light guiding element (6) comprising a light coupling surface (61) for feeding in light from at least one light source (3) and a light extraction surface (62), and the light extraction surfaces (62) of the several light guiding elements (6) opening into the common light extraction surface (5) of the primary optics (4),
characterized in that
the light exit surface (5) has, at least in sections thereof and in at least two rows (51), light extraction optics (50) having a convex curvature (56) and arranged directly adjacent to each other, wherein between the individual rows (51) of the adjacent light extraction optics (50) extraction grooves (55) are provided for delimiting the edges of the light extraction optics (50) in a row direction thereof, wherein respectively several light guide elements (6), arranged in a matrix arrangement (7) next to each other line by line in a matrix line (71), are with their light extraction surfaces (62) associated to a common light extraction optics (50). - Lighting device (1) according to claim 1, characterized in that several light guide elements (6) are arranged in a matrix arrangement (7) in at least two matrix rows (71) as well as in several matrix columns (72).
- Lighting device (1) according to any one of claims 1 or 2, characterized in that to each matrix row (71) of light guiding elements (6) a respective row (51) of light extraction optics (50) is associated.
- Lighting device (1) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a contour shape (57, 58, 59) of the convex curvature (56) of a light extraction optics (50) is selected from a group comprising: circular segment, elliptical segment, free-form curved segment.
- Lighting device (1) according to claim 4, characterized in that the contour forms of the curvature (56) of several lines (51) of the light extraction optics (50) have equal shape.
- Lighting device (1) according to claim 4, characterized in that the contour forms of the curvature (56) of at least two lines (51) of the light extraction optics (50) are different.
- Lighting device (1) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that each line (51) of the light extraction optics (50) respectively has a constant width (53) along the line direction (52) and a uniform contour shape of the curvature (56).
- Lighting device (1) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least one line (51) of the light extraction optics (50) has, along the line direction (52) at least in sections, different widths (53, 53') and/or different heights (54, 54') and/or different contour shapes of the curvature (56, 56', 56").
- Lighting device (1) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that at least one light extraction optics (50) has a surface section having microstructures (90) of a roughened surface (9).
- Lighting device (1) according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the light exit surface (5) of the primary optics (4) is a surface curved without kinks in the line direction (52), preferably a Petzval surface (41) curved without kinks.
- Lighting device (1) according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the light guide elements (6) are arranged in matrix arrangement (7) in exactly three matrix rows (71) arranged one above the other, the light guide elements (6) together forming a main beam distribution, each matrix row (71) of light guide elements (6) being assigned to a light extraction optical system (50), and preferably the upper matrix row being designed as a front beam row, the middle matrix row as an asymmetric row and the lower matrix row as a main beam row.
- Light module with at least one lighting device (1) according to any one of the claims 1 to 11.
- Vehicle headlamp (100) having at least one lighting device (1) according to any one of claims 1 to 11 and/or having at least one light module according to claim 12.
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