EP3767161A1

EP3767161A1 - Beleuchtungsvorrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: EP3767161A1
Application number: EP19186770.4A
Authority: EP
Inventors: Josef Gürtl; Alexander Hacker
Original assignee: ZKW Group GmbH
Current assignee: ZKW Group GmbH
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2021-01-20
Also published as: US11746980B2; CN114026360B; WO2021008793A1; JP2022541188A; US20220349545A1; EP3999773A1; CN114026360A; KR20220015440A; EP3999773B1

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung (10) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungseinrichtung (10) zumindest eine Projektionseinrichtung (100) aufweist, welche Projektionseinrichtung (100) an einem Tragerahmen (50) der Beleuchtungsvorrichtung (10) angeordnet ist, wobei die zumindest eine Projektionseinrichtung (100) Folgendes umfasst:- zumindest ein Mikrooptikarray (200), welches eine Mehrzahl in einer zu einer Hauptabstrahlrichtung (X) der Projektionseinrichtung (100) orthogonal stehenden Ebene matrixartig angeordnete Mikrooptiken (210) aufweist,- zumindest eine Substratschicht (300), an welcher das zumindest eine Mikrooptikarray (200) angeordnet ist, wobei das zumindest eine Mikrooptikarray (200) auf einem optisch wirksamen Abschnitt (310) angeordnet ist, welcher optisch wirksame Abschnitt (310) zumindest teilweise lichtdurchlässig ist,- zumindest eine Lichtquelle (400), welche eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen in den optisch wirksamen Abschnitt (310) einkoppeln und durch das zumindest eine Mikrooptikarray (200) vor die Beleuchtungsvorrichtung (10) als Lichtverteilung ausgekoppelt werden,wobei die Substratschicht (300) einen den optisch wirksamen Abschnitt (310) umlaufenden und in teilweiser ebener Erstreckung des optisch wirksamen Abschnitts (310) überstehenden Randabschnitt (320) umfasst, wobei der Randabschnitt (320) zumindest bereichsweise mittels einem Klebemittel (500) an dem Tragerahmen (50) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungseinrichtung zumindest eine Projektionseinrichtung aufweist, welche Projektionseinrichtung an einem Tragerahmen der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet ist, wobei die zumindest eine Projektionseinrichtung Folgendes umfasst:

zumindest ein Mikrooptikarray, welches eine Mehrzahl in einer zu einer Hauptabstrahlrichtung der Projektionseinrichtung orthogonal stehenden Ebene matrixartig angeordnete Mikrooptiken aufweist,
zumindest eine Substratschicht, an welcher das zumindest eine Mikrooptikarray angeordnet ist, wobei das zumindest eine Mikrooptikarray auf einem optisch wirksamen Abschnitt der Substratschicht angeordnet ist, welcher optisch wirksame Abschnitt zumindest teilweise lichtdurchlässig ist,
zumindest eine Lichtquelle, welche eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen in den optisch wirksamen Abschnitt der Substratschicht einkoppeln und durch das zumindest eine Mikrooptikarray vor die Beleuchtungsvorrichtung als Lichtverteilung ausgekoppelt werden.

Durch eine Beleuchtungsvorrichtung bzw. deren zumindest eine Projektionseinrichtung wird eine Lichtverteilung erzeugt, wobei die zumindest eine oder die mehreren Projektionseinrichtungen an dem Tragerahmen der Beleuchtungsvorrichtung montiert und anschließend justiert werden muss. Bei mehreren Projektionseinrichtungen werden diese auch zueinander justiert bzw. ausgerichtet.
Üblicherweise erfolgt dies durch Dreipunktaufnahmen und Verstellschrauben bei je einer Projektionseinrichtung. Hierzu müssen mehrere Einzelbauteile zueinander montiert und justiert werden. Dadurch ergibt sich zwangsläufig ein hoher Bauteilaufwand, hohe Montagekosten und ein erhöhter Bauraumverbrauch. Ferner sind Einstellvorgänge bzw. die Montage von solchen Projektionseinrichtungen schwierig bis gar nicht zu automatisieren.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Substratschicht einen den optisch wirksamen Abschnitt umlaufenden und in teilweiser ebener Erstreckung des optisch wirksamen Abschnitts überstehenden Randabschnitt umfasst, wobei der Randabschnitt zumindest bereichsweise mittels einem Klebemittel an dem Tragerahmen befestigt ist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff "optisch transparentes" beziehungsweise "lichtdurchlässiges Material" ein Material mit einen Transmissionsgrad T größer als 0,88, vorzugsweise größer als 0,999. Dabei betrifft der angegebene Transmissionsgrad vorzugsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen etwa 400 nm und etwa 700 nm (also sichtbares Licht).
Vorzugsweise sind die zumindest eine Substratschicht und das zumindest eine Mikrooptikarray in parallel zueinander verlaufenden und senkrecht zu der optischen Achse bzw. der Hauptabstrahlrichtung der Projektionseinrichtung angeordnet. Die optische Achse der Projektionseinrichtung fällt vorzugsweise mit der Hauptabstrahlrichtung des Kraftfahrzeugscheinwerfers, wenn die Projektionseinrichtung in einen solchen fachgemäß eingebaut ist.
Bei der Montage bzw. Assemblierung der zumindest einen Projektionseinrichtung kann vorgesehen sein, dass das Klebemittel zumindest bereichsweise auf den Tragerahmen und/oder den Randabschnitt der Substratschicht aufgetragen wird. Anschließend wird das Mikrooptikarray, welches auf der Substratschicht angeordnet ist, vor dem Tragerahmen positioniert, wobei die Lichtquelle eingeschalten ist und das Mikrooptikarray beleuchtet. Die dadurch bereits erzeugte Lichtverteilung wird vermessen und das Mikrooptikarray justiert und auf dem Tragerahmen final ausgerichtet. Anschließend wird das Klebemittel ausgehärtet. Dieser Vorgang kann für weitere Projektionseinrichtungen der Beleuchtungsvorrichtung wiederholt werden.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann der benötigte Bauraum, beispielsweise in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer, deutlich vermindert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Substratschicht aus Glas hergestellt ist.
Hinsichtlich der Stabilität und thermischen Beständigkeit kann es besonders vorteilhaft sein, die zumindest eine Substratschicht aus Glas zu verwenden. Eine Glassubstratschicht erhöht Stabilität und Festigkeit der Projektionseinrichtung, wodurch beispielsweise automatisierte Herstellungsverfahren möglich werden. Darüber hinaus bietet eine Glassubstratschicht hohe Transparenz und erhöht chemische und thermische Beständigkeit der Projektionseinrichtung.
Es kann vorgesehen sein, dass die Substratschicht eine Dicke von 0,5 bis 4 mm aufweist, vorzugsweise eine Dicke von 1,1 mm.
Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Mikrooptikarray aus Silikon hergestellt ist.
Durch Verwendung von transparentem Silikon kann eine höhere Einsatztemperatur und damit eine höhere Lichtdichte erreicht werden. Außerdem erhöht die Verwendung von transparenten Silikon die Robustheit der Projektionseinrichtung. Robust bezieht sich auf die dauerhafte Verbindung zwischen dem Mikrooptik-Array und der Substratschicht beziehungsweise dauerhaftes Haften des zumindest einen Mikrooptikarrays an der zumindest einen Substratschicht.
Die Substratschicht soll also erfindungsgemäß aus einem Material gebildet sein, das eine gute Lichttransparenz aufweist und formstabil genug ist. Formstabil genug heißt in dem Kontext, dass die Substratschicht das Mikrooptikarray aus (weichem) Silikon trägt und sowohl während des Ausbildens der Mikrooptikarray an der ersten Fläche der Substratschicht als auch während des Einsatzes der Projektionseinrichtung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer ihre Form nicht verliert, d.h. gegen Wärme o. Ä. widerstandsfähig in der Form ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Mikrooptikarray aus einstückig miteinander ausgebildeten Mikrooptiken gebildet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Randabschnitt der Substratschicht nicht optisch wirksam ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Randabschnitt der Substratschicht opak ausgebildet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung zumindest zwei Projektionseinrichtungen aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Tragerahmen eine zu der zumindest einen Projektionseinrichtung zugeordnete Öffnung umfasst, wobei die Öffnung einen umlaufenden Randbereich aufweist, welcher Randbereich mit dem Randabschnitt der zumindest einen Substratschicht korrespondiert, wobei der Randabschnitt mittels des Klebemittels auf den Randbereich der Öffnung befestigbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Ausdehnung der Öffnung zumindest der Ausdehnung des optisch wirksamen Abschnitts der Substratschicht entspricht.
Es kann vorgesehen sein, dass der Randabschnitt den optisch wirksamen Abschnitt der Substratschicht vollständig umläuft.
Es kann vorgesehen sein, dass der Randabschnitt dem optisch wirksamen Abschnitt der Substratschicht in radialer Richtung zur Hauptabstrahlrichtung der zumindest einen Projektionseinrichtung übersteht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaften Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer beispielhaften Beleuchtungsvorrichtung mit zwei Projektionseinrichtungen, welche jeweils ein Mikrooptikarray auf einer Substratschicht umfassen und auf einem Tragerahmen der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sind,
Fig. 2 einen Querschnitt eines beispielhaften Mikrooptikarrays auf einer Substratschicht, wobei das Mikrooptikarray auf einem optisch wirksamen Abschnitt der Substratschicht angeordnet ist, und wobei die Substratschicht weiters einen den optisch wirksamen Abschnitt umlaufenden und überstehenden Randabschnitt aufweist, und
Fig. 3 eine Draufsicht des beispielhaften Mikrooptikarrays auf der Substratschicht aus Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Beleuchtungsvorrichtung 10 für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungseinrichtung 10 in dem gezeigten Beispiel zwei Projektionseinrichtungen 100 aufweist, wobei die Projektionseinrichtungen 100 an einem Tragerahmen 50 der Beleuchtungsvorrichtung 10 angeordnet sind.
Die Projektionseinrichtungen 100 umfassen jeweils ein Mikrooptikarray 200, welches eine Mehrzahl in einer zu einer Hauptabstrahlrichtung X der Projektionseinrichtungen 100 orthogonal stehenden Ebene matrixartig angeordnete Mikrooptiken 210 aufweist.
Die Mikrooptikarrays 200 sind jeweils auf einer Substratschicht 300 der jeweiligen Projektionseinrichtung 100 angeordnet, wobei das Mikrooptikarray 200 auf einem optisch wirksamen Abschnitt 310 jeweiligen Substratschicht 300 angeordnet ist, welcher optisch wirksame Abschnitt 310 zumindest teilweise lichtdurchlässig ist.
Ferner umfasst eine Projektionseinrichtung 100 eine Lichtquelle 400, welche eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen in den optisch wirksamen Abschnitt 310 der Substratschicht 300 einkoppeln und durch das Mikrooptikarray 200 vor die Beleuchtungsvorrichtung 10 als Lichtverteilung ausgekoppelt werden.
Weiters umfasst jede Substratschicht 300 einen den optisch wirksamen Abschnitt 310 vollständig umlaufenden und in ebener Erstreckung des optisch wirksamen Abschnitts 310 überstehenden Randabschnitt 320, wobei der Randabschnitt 320 zumindest bereichsweise mittels einem Klebemittel 500 an dem Tragerahmen 50 befestigt ist. Der Randabschnitt 320 steht dem optisch wirksamen Abschnitt 310 der Substratschicht 300 also in radialer Richtung zur Hauptabstrahlrichtung X der jeweiligen Projektionseinrichtung 100 über bzw. vor.
Wie in Fig. 1 ersichtlich, weißt der Tragerahmen 50 eine zu jeder Projektionseinrichtung 100 zugeordnete Öffnung 51 auf, wobei die Öffnung 51 einen umlaufenden Randbereich 52 aufweist, welcher Randbereich 52 mit dem Randabschnitt 320 der jeweiligen Substratschicht 300 korrespondiert, wobei der Randabschnitt 320 mittels des Klebemittels 500 auf den Randbereich 52 der Öffnung 51 befestigbar ist. Dabei entspricht die Ausdehnung der Öffnung 51 der Ausdehnung des optisch wirksamen Abschnitts 310 der Substratschicht 300.
Fig. 2 zeigt die eine beispielhafte Substratschicht 300 mit einem optisch wirksamen Abschnitt 310 und einen dem optisch wirksamen Abschnitt 310 überstehenden Randabschnitt 320, wobei ein Mikrooptikarray 200 auf dem optisch wirksamen Abschnitt 320 angeordnet bzw. befestigt ist. Der Randabschnitt 320 ist im Allgemeinen nicht optisch wirksam und kann dabei opak ausgebildet sein, d.h. die Substratschicht 300 kann aus zwei verschiedenen Materialien oder in zumindest zwei Arbeitsgängen hergestellt sein. Die Substratschicht kann in den gezeigten Beispielen aus Glas hergestellt sein, wobei das Mikrooptikarray 200 aus Silikon hergestellt ist.

Fig. 3 zeigt die beispielhafte Substratschicht 300 mit dem Mikrooptikarray 200 aus Fig. 2 in einer Ansicht von oben. In dem gezeigten Beispiel ist das Mikrooptikarray 200 aus einstückig miteinander ausgebildeten Mikrooptiken 210 gebildet.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

Beleuchtungsvorrichtung	10
Tragerahmen	50
Öffnung	51
Randbereich (Öffnung)	52
Projektionseinrichtung	100
Mikrooptikarray	200
Mikrooptik	210
Substratschicht	300
opt. wirksamer Abschnitt	310
Randabschnitt	320
Lichtquelle	400
Klebemittel	500
Hauptabstrahlrichtung	X

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (10) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungseinrichtung (10) zumindest eine Projektionseinrichtung (100) aufweist, welche Projektionseinrichtung (100) an einem Tragerahmen (50) der Beleuchtungsvorrichtung (10) angeordnet ist, wobei die zumindest eine Projektionseinrichtung (100) Folgendes umfasst:
- zumindest ein Mikrooptikarray (200), welches eine Mehrzahl in einer zu einer Hauptabstrahlrichtung (X) der Projektionseinrichtung (100) orthogonal stehenden Ebene matrixartig angeordnete Mikrooptiken (210) aufweist,

- zumindest eine Substratschicht (300), an welcher das zumindest eine Mikrooptikarray (200) angeordnet ist, wobei das zumindest eine Mikrooptikarray (200) auf einem optisch wirksamen Abschnitt (310) der Substratschicht (300) angeordnet ist, welcher optisch wirksame Abschnitt (310) zumindest teilweise lichtdurchlässig ist,

- zumindest eine Lichtquelle (400), welche eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen in den optisch wirksamen Abschnitt (310) der Substratschicht (300) einkoppeln und durch das zumindest eine Mikrooptikarray (200) vor die Beleuchtungsvorrichtung (10) als Lichtverteilung ausgekoppelt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Substratschicht (300) einen den optisch wirksamen Abschnitt (310) umlaufenden und in teilweiser ebener Erstreckung des optisch wirksamen Abschnitts (310) überstehenden Randabschnitt (320) umfasst, wobei der Randabschnitt (320) zumindest bereichsweise mittels einem Klebemittel (500) an dem Tragerahmen (50) befestigt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Substratschicht (300) aus Glas hergestellt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Mikrooptikarray (200) aus Silikon hergestellt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Mikrooptikarray (200) aus einstückig miteinander ausgebildeten Mikrooptiken (210) gebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Randabschnitt (320) der Substratschicht (300) nicht optisch wirksam ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Randabschnitt (320) der Substratschicht (300) opak ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (10) zumindest zwei Projektionseinrichtungen (100) aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragerahmen (50) eine zu der zumindest einen Projektionseinrichtung (100) zugeordnete Öffnung (51) umfasst, wobei die Öffnung (51) einen umlaufenden Randbereich (52) aufweist, welcher Randbereich (52) mit dem Randabschnitt (320) der zumindest einen Substratschicht (300) korrespondiert, wobei der Randabschnitt (320) mittels des Klebemittels (500) auf den Randbereich (52) der Öffnung (51) befestigbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der Öffnung (51) zumindest der Ausdehnung des optisch wirksamen Abschnitts (310) der Substratschicht (300) entspricht.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Randabschnitt (320) den optisch wirksamen Abschnitt (310) der Substratschicht (300) vollständig umläuft.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Randabschnitt (320) dem optisch wirksamen Abschnitt (310) der Substratschicht (300) in radialer Richtung zur Hauptabstrahlrichtung (X) der zumindest einen Projektionseinrichtung (100) übersteht.