EP3914857A1 - Beleuchtungsvorrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer

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EP3914857A1
EP3914857A1 EP19817310.6A EP19817310A EP3914857A1 EP 3914857 A1 EP3914857 A1 EP 3914857A1 EP 19817310 A EP19817310 A EP 19817310A EP 3914857 A1 EP3914857 A1 EP 3914857A1
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EP
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light
light source
deflection
lighting device
designed
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EP19817310.6A
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English (en)
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Stefan MITTERLEHNER
Thomas MITTERLEHNER
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ZKW Group GmbH
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Publication date
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    • F21Y2115/30Semiconductor lasers

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for a motor vehicle headlight, the lighting device comprising:
  • At least one first light source for emitting light rays in a first
  • a first deflection device with a deflection surface which is set up to deflect at least some of the light beams from the at least one first light source in a second radiation direction
  • a second deflection device with a plurality of deflection elements which can be controlled and moved independently of one another for deflecting at least some of the light beams of the light beams deflected by the first deflection device into a third emission direction and for generating a light distribution in front of the
  • the invention further relates to a motor vehicle headlight, comprising at least one lighting device according to the invention.
  • the light image is described on the basis of a project on a vertical surface in accordance with the relevant standards relating to automotive lighting technology, with a variably controllable reflector surface consisting of a plurality of micromirrors is formed and light beams emitting from a first illuminant into a
  • Any light functions with different light distributions can be implemented, such as a low beam light distribution, a cornering light light distribution, a city light light distribution, a motorway light light distribution, a cornering light light distribution, a high beam light distribution or the mapping of glare-free
  • the so-called "digital light processing" projection technique - DLP for short - is preferably used, in which images are generated by modulating a digital image onto a light beam.
  • the basis for this technology is preferably an optoelectronic component, which has the rectangular arrangement in the form of a matrix of micromirrors and their
  • Control technology contains, for example a "Digital Micromirror Device” - abbreviated to DMD.
  • a DMD microsystem is an area light modulator (Spatial Light Modulator, SLM) that consists of micro-mirror actuators arranged in a matrix, i.e.
  • SLM spatial Light Modulator
  • tiltable or pivotable reflecting surfaces for example with an edge length of about 7 pm.
  • the mirror surfaces are designed in such a way that they can be moved by the action of electrostatic fields.
  • Each micromirror can be individually adjusted in angle and generally has two stable end states, between which it is possible to switch up to 5000 times within a second, for example.
  • the number of micromirrors corresponds to the resolution of the projected image, whereby a micromirror can represent one or more pixels. DMD chips with high resolutions in the megapixel range are now available.
  • the light distribution generated for example for a glare-free high beam, can be dynamically controlled such that oncoming vehicles are detected and the light distribution generated, for example, by a matrix of LED light sources is darkened in the direction of the oncoming vehicle.
  • Light function is expected.
  • a fully functional high beam with a high maximum (greater than 100 lx) and a width of +/- 20 ° (measured according to an ECE measuring screen) cannot be achieved.
  • the high beam distribution that can be generated by a DMD or DLP module is relatively narrow with maximum expected widths of +/- 10 °.
  • the first deflection device comprises at least one second light source, which at least one second light source
  • Main emission direction in which light rays of the second light source can be emitted, wherein the at least one second light source is arranged on the deflecting surface of the first deflection device such that the main emission direction is parallel to the second emission direction.
  • the at least one first light source is, for example, adapted to receive a backlight or ground lights before Beleuchtimgs V orraum to realize, wherein the second light source is provided at least, to produce, for example, a high beam light distribution in front of the lighting device or to an additional light spot, to map the first deflection device.
  • the main emission direction of the at least one second light source should be as close as possible or almost parallel or completely parallel to the second emission direction, since the second deflection device - if it is designed as a DMD - has very small ones
  • Light entry angle ranges is specified, i.e. If light rays hit the DMD micromirrors too steeply or too flatly, this can lead to backlighting of the micromirrors, which in turn leads to scattered light in the projecting light image and thus to poor light-dark contrast, which is extremely important when used for a motor vehicle headlight.
  • the term “projectable in front of the lighting device” means projecting in the direction of travel of a motor vehicle in which the lighting device is installed.
  • direction of travel denotes the direction in which a driven motor vehicle moves as designed.
  • a technically possible reversing is not defined in this context as the direction of travel.
  • the “main emission direction” is to be understood as the direction in which the first or the second light source emits the most or most light due to its directivity.
  • the deflection surface of the first deflection device preferably has a recess for the at least one second light source.
  • the geometric center is also understood to mean, for example, the geometric center of gravity. This corresponds mathematically to the averaging of all points within a figure, in this case a surface. Such surfaces can, for example, also be designed as quadrics, that is to say surfaces of second order.
  • paraboloid or hyperboloid
  • axis of rotation around which a parabola (or hyperbola) is rotated to produce a paraboloid intersects the paraboloid surface is also understood as a geometric center, for example.
  • the first deflection device can, for example, be designed such that it or the deflection surface has an opening or opening through which the at least one second light source can emit light beams onto the second deflection device.
  • the first deflection device has a holder on which the deflection surface is arranged, the holder having an opening in which the at least one second light source is arranged.
  • the holder is designed as a heat sink and is designed to dissipate the heat generated at the at least one second light source.
  • the first deflection device has exactly one second light source.
  • the at least one second light source is designed as a light-emitting diode or as a laser light source with a light conversion means.
  • laser devices generally emit coherent, monochromatic light or light in a narrow wavelength range, but in the case of a motor vehicle headlight, white mixed light is generally preferred or prescribed by law for the emitted light, so-called in the direction of radiation of the laser device
  • Light conversion elements for converting essentially monochromatic Light arranged in white or polychromatic light, whereby “white light” is understood to mean light of such a spectral composition that produces the color impression “white” in humans.
  • This light conversion element is designed, for example, in the form of one or more photoluminescence converters or photoluminescence elements, with incident laser beams from the laser device striking the light conversion element, which as a rule has photoluminescent dye, and excite this photoluminescent dye for photoluminescence, and thereby light in a wavelength different from the light of the irradiating laser device .
  • the light output of the light conversion element essentially has the characteristics of a Lambertian spotlight.
  • transmissive and “transmissive” refer to the blue portion of the converted white light.
  • the laser beam is reflected or deflected at an interface attributable to the conversion element, so that the blue light component has a different direction of propagation than the laser beam, which is usually designed as a blue laser beam.
  • the at least one second light source is a
  • Front lens optics which front lens is formed as a collimator.
  • a collimator is understood to mean such a device that is set up
  • the attachment optics are thus located in the beam path of the first light source between the first light source and the first deflection device. It can be provided here that the front lens system is designed as a collimator.
  • Micromirror array is formed with a multiplicity of micromirrors which are arranged next to one another in the manner of an array and can be controlled individually or in groups.
  • Each micromirror can be individually adjusted in its angle and usually has two stable end states between which it can be tilted.
  • the second deflection device can advantageously be designed as a DMD.
  • Deflection elements can vary the shape of the radiation light distribution of the lighting device but also the light intensity distribution within the radiation light distribution.
  • the radiation distribution can thus be changed dynamically both in terms of its shape (extension and / or extension) and in terms of its brightness distribution.
  • the control of the deflection elements, and thus the variation of the light distribution can take place depending on the operating parameters of the motor vehicle (e.g. vehicle speed, loading, steering angle, lateral acceleration, etc.).
  • environmental parameters of the vehicle e.g. outside temperature, precipitation, other road users detected in the vehicle's surroundings, etc.
  • the at least one first light source is designed as at least one light-emitting diode.
  • each light emitting diode can be controlled independently of the other light emitting diodes.
  • Each light-emitting diode can thus be switched on and off independently of the other light-emitting diodes of a light source, and preferably if it is dimmable
  • Light emitting diodes are also dimmed independently of the other light emitting diodes of the light source. It can further be provided that the lighting device comprises at least two first light sources, preferably exactly two first light sources.
  • the first radiation direction is parallel to the third radiation direction.
  • the deflection surface of the first deflection device is designed as a hyperbolic or as a parabolic reflector.
  • the deflection surface can also have other shapes, for example an ellipsoid.
  • the first deflection device bundles light beams from the at least one first light source to a point which is located behind the second deflection device in the direction of the second radiation direction.
  • the object is also achieved by a motor vehicle headlight with at least one lighting device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an exemplary lighting device with first light sources, a first deflection device with a second light source and a second deflection device;
  • FIG. 2 shows the exemplary lighting device from FIG. 1 in a different perspective
  • FIG. 5 shows a perspective rear view of the first deflection device.
  • 1 shows an exemplary lighting device 10 for a
  • Lighting device 10 comprises two first light sources 50, which are provided for emitting light beams in a first emission direction XI and are designed as light-emitting diodes, and a first deflection device 100 with a deflection surface 110, which deflection surface 110 is set up to at least some of the light beams of the first light sources 50 in a second radiation direction X2
  • the first deflection device 100 further comprises a holder 130, on which holder 130 the deflection surface 110 is arranged or fastened.
  • the first light sources 50 are each followed by a front lens system 51, which front lens systems 51 are designed as collimators and align the light beams emitted by the light sources 50 parallel to one another, the light beams directed in parallel onto the first deflection device 100 or onto the deflection surface 110
  • the lighting device 10 further comprises a second deflection device 200, which is designed as a digital micromirror array (DMD for short) with a multiplicity of micromirrors which can be arranged next to one another in an array-like manner and can be controlled individually or in groups, the micromirrors being controllable and movable independently of one another, and the micromirrors for deflecting at least part of the light beams of the light beams deflected by the first deflection device 100 are provided in a third radiation direction X3 and for generating a light distribution in front of the lighting device 10.
  • DMD digital micromirror array
  • Each micromirror can be individually adjusted in its angle and usually has two stable end states between which it can be tilted.
  • the first radiation direction XI can be arranged parallel to the third radiation direction X3.
  • FIG. 3 shows a more detailed sectional view of the first deflection device 100, it being possible to see that the first deflection device 100 comprises a second light source 60, which has a main emission direction A, into which light beams from the second light source 60 can be emitted, the second light source 60 in geometric center of the Deflection surface 110 is arranged.
  • the holder 130 has an opening 140, in which the second light source 60 is arranged, the deflection surface 110 being one
  • the main emission direction A of the second light source 60 is arranged parallel to the second emission direction X2 or emits the second light source 60 essentially in the same direction in which the light rays of the first light sources 50 from the first deflection device 100
  • the geometric center is also understood to mean, for example, the geometric center of gravity. This corresponds mathematically to the averaging of all points within a figure, in this case a surface. Such surfaces can, for example, also be designed as quadrics, that is to say surfaces of second order.
  • the deflection surface 110 can be designed, for example, as a parabolic or as a hyperbolic reflector or reflector surface.
  • paraboloid or hyperboloid
  • the point in the case of a paraboloid (or hyperboloid) in which the axis of rotation about which a parabola (or hyperbola) is rotated to produce a paraboloid (or hyperboloid) intersects the paraboloid surface (hyperboloid surface) can also be understood as a geometric center .
  • the deflecting surface 110 or the first deflecting device 100 can also be designed such that the light beams of the first light sources are essentially focused on a point which point is located behind the second deflecting device 200 in the direction of the second emission direction X2.
  • This point can also be understood to mean a region with a spatial extension, which generally means that the parallel light beams from one of the first light sources 50 are the parallel light beams from the other first
  • the second light source 60 is designed as a laser light source with a light conversion element, the second light source 60 being followed by an auxiliary lens 61 in the main emission direction A, which is designed as a collimator.
  • FIG. 4 shows a perspective front view of the first deflection device 100, the deflection surface 110 and the one provided on the deflection surface 110 once again
  • Recess 120 can be seen.
  • FIG 5 shows a perspective rear view of the first deflection device 100, the holder 130 being more clearly visible, the holder 130 being designed as a heat sink, which heat sink is designed to dissipate the heat generated at the second light source 60, preferably to the environment.
  • Front optics first light source ... 51

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Abstract

Beleuchtungsvorrichtung (10) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungsvorrichtung Folgendes umfasst: - zumindest eine erste Lichtquelle (50) zur Ausstrahlung von Lichtstrahlen in eine erste Abstrahlrichtung (X1), - eine erste Umlenkeinrichtung (100) mit einer Umlenkfläche (110), welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Lichtstrahlen der zumindest einen ersten Lichtquelle (50) in eine zweite Abstrahlrichtung (X2) umzulenken, und - eine zweite Umlenkeinrichtung (200) mit einer Vielzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren und bewegbaren Umlenkelementen zum Umlenken zumindest eines Teils der Lichtstrahlen der von der ersten Umlenkeinrichtung (100) umgelenkten Lichtstrahlen in eine dritte Abstrahlrichtung (X3) und zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor die Beleuchtungsvorrichtung (10), wobei die erste Umlenkeinrichtung (100) zumindest eine zweite Lichtquelle (60) umfasst, welche zumindest eine zweite Lichtquelle (60) eine Hauptabstrahlrichtung aufweist, in welche Lichtstrahlen der zweiten Lichtquelle emittierbar sind, wobei die zumindest eine zweite Lichtquelle (60) derart an der Umlenkfläche (110) der ersten Umlenkeinrichtung (100) angeordnet ist, dass die Hauptabstrahlrichtung parallel zur zweiten Abstrahlrichtung (X2) ist.

Description

BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG FÜR EINEN KRAFTFAHRZEUGSCHEINWERFER
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungsvorrichtung Folgendes umfasst:
- zumindest eine erste Lichtquelle zur Ausstrahlung von Lichtstrahlen in eine erste
Abstrahlrichtung,
- eine erste Umlenkeinrichtung mit einer Umlenkfläche, welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Lichtstrahlen der zumindest einen ersten Lichtquelle in eine zweite Abstrahlrichtung umzulenken, und
- eine zweite Umlenkeinrichtung mit einer Vielzahl von imabhängig voneinander ansteuerbaren und bewegbaren Umlenkelementen zum Umlenken zumindest eines Teils der Lichtstrahlen der von der ersten Umlenkeinrichtung umgelenkten Lichtstrahlen in eine dritte Abstrahlrichtung und zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor die
Beleuchtungsvorrichtung.
Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung.
Bei der Entwicklung der gegenwärtigen Scheinwerfersysteme steht immer mehr der Wunsch im Vordergrund, ein möglichst hochaufgelöstes Lichtbild auf die Fahrbahn projizieren zu können, welches schnell geändert und den jeweiligen Verkehrs-, Straßen- und
Lichtbedingungen angepasst werden kann.
Der Begriff„Fahrbahn" wird hier zur vereinfachten Darstellung verwendet, denn
selbstverständlich hängt es von den örtlichen Gegebenheiten ab, ob sich ein Lichtbild tatsächlich auf der Fahrbahn befindet oder sich darüber hinaus erstreckt, beispielsweise auf den Fahrbahnrand.
Prinzipiell wird das Lichtbild anhand einer Projeküon auf eine vertikale Fläche entsprechend der einschlägigen Normen, die sich auf die KFZ-Beleuchtungstechnik beziehen, beschrieben, wobei eine variabel ansteuerbare Reflektorfläche aus einer Mehrzahl von Mikrospiegeln gebildet ist und von einem ersten Leuchtmittel emittierende Lichtstrahlen in eine
Abstrahlrichtung des Scheinwerfers reflektiert.
Dabei sind beliebige Lichtfunktionen mit unterschiedlichen Lichtverteilungen realisierbar, wie beispielsweise eine Abblendlicht- Lichtverteilung, eine Abbiegelicht- Lichtverteilung, eine Stadtlicht-Lichtverteilung, eine Autobahnlicht-Lichtverteilung, eine Kurvenlicht- Lichtverteilung, eine Fernlicht- Lichtverteilung oder die Abbildung von blendfreiem
Fernlicht. Weiters können auch Symbolprojektionen erfolgen, wie zum Beispiel
Gefahrensymbole, Navigationspfeile, Herstellerlogos oder Ähnliches.
Für die Mikrospiegelanordnung kommt vorzugsweise die sogenannte„Digital Light Processing"- Projektionstechnik - kurz DLP genannt - zum Einsatz, bei der Bilder dadurch erzeugt werden, dass ein digitales Bild auf einen Lichtstrahl aufmoduliert wird. Dabei wird durch eine rechteckige Anordnung von beweglichen Mikrospiegeln, auch als Pixel bezeichnet, der Lichtstrahl in Teilbereiche zerlegt und anschließend pixelweise entweder in den Projektionsweg hinein oder aus dem Projeküonsweg hinaus reflektiert bzw. umgelenkt.
Basis für diese Technik bildet vorzugsweise ein optoelektronisches Bauteil, das die rechteckige Anordnung in Form einer Matrix von Mikrospiegeln und deren
Ansteuerungstechnik enthält, beispielsweise ein„Digital Micromirror Device" - kurz DMD genannt.
Bei einem DMD-Mikrosystem handelt es sich um einen Flächenlichtmodulator (Spatial Light Modulator, SLM), der aus matrixförmig angeordneten Mikrospiegelaktoren, d.h.
verkippbaren bzw. verschwenkbaren spiegelnden Flächen besteht, beispielsweise mit einer Kantenlänge von etwa 7 pm. Die Spiegelflächen sind derart konstruiert, dass sie durch die Einwirkung elektrostatischer Felder beweglich sind.
Jeder Mikrospiegel ist im Winkel einzeln verstellbar und weist in der Regel zwei stabile Endzustände auf, zwischen denen beispielsweise innerhalb einer Sekunde bis zu 5000 Mal gewechselt werden kann. Die Anzahl der Mikrospiegel entspricht der Auflösung des projizierten Bildes, wobei ein Mikrospiegel ein oder mehrere Pixel darstellen kann. Mittlerweile sind DMD-Chips mit hohen Auflösungen im Megapixel-Bereich erhältlich.
Bei derzeit eingesetzten Kraftfahrzeugscheinwerfern kann die erzeugte Lichtverteilung, beispielsweise für ein blendfreies Fernlicht, derart dynamisch gesteuert werden, dass entgegenkommende Fahrzeuge detektiert werden und die beispielsweise durch eine Matrix aus LED-Lichtquellen erzeugte Lichtverteilung in Richtung des entgegenkommenden Fahrzeuges abgedunkelt wird.
Generell besteht im Bereich hochauflösender Lichtsysteme, insbesondere im Bereich der DMD-Technologie, das Problem, dass aufgrund von Beschränkungen durch die Lichtquelle, die für die Beleuchtung des DMD verwendet werden kann, keine vollfunktionale
Lichtfunktion zu erwarten ist. Insbesondere ein vollfunktionales Fernlicht mit einem hohen Maximum (größer als 100 lx) und einer Breite von +/- 20° (gemessen nach einem ECE- Messschirm) kann nicht erzielt werden. Die durch ein DMD bzw. DLP-Modul erzeugbare Fernlichtverteilung ist relativ schmal mit maximal zu erwartenden Breiten von +/- 10°.
Aus diesem Grund müssen weitere Zusatzmodule hinzugefügt werden, welche die volle Breite des Fernlichts bzw. der Fernlichtverteilung erzeugen, wobei diese Zusatzmodule typischerweise irgendwo im Scheinwerfer platziert werden müssen und bezüglich des Designs und des weggenommenen Bauraums im Kraftfahrzeugscheinwerfer unerwünscht sind.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die erste Umlenkeinrichtung zumindest eine zweite Lichtquelle umfasst, welche zumindest eine zweite Lichtquelle eine
Hauptabstrahlrichtung aufweist, in welche Lichtstrahlen der zweiten Lichtquelle emittierbar sind, wobei die zumindest eine zweite Lichtquelle derart an der Umlenkfläche der ersten Umlenkeinrichtung angeordnet ist, dass die Hauptabstrahlrichtung parallel zur zweiten Abstrahlrichtung ist. Die zumindest eine erste Lichtquelle ist beispielsweise dazu eingerichtet, eine Grundbeleuchtung bzw. Vorfeldbeleuchtung vor der Beleuchtimgs Vorrichtung zu realisieren, wobei die zumindest eine zweite Lichtquelle vorgesehen ist, einen zusätzlichen Lichtspot, beispielsweise für eine Fernlichtverteilung vor der Beleuchtungsvorrichtung, zu erzeugen bzw. auf die erste Umlenkeinrichtung abzubilden.
Die Hauptabstrahlrichtung der zumindest einen zweiten Lichtquelle sollte möglichst bzw. nahezu parallel bzw. komplett parallel zur zweiten Abstrahlrichtung sein, da die zweite Umlenkeinrichtung - falls diese als DMD ausgebildet ist - mit sehr kleinen
Lichteintrittswinkelbereichen spezifiziert ist, d.h. treffen Lichtstrahlen zu steil oder zu flach auf die Mikrospiegel des DMD kann dies zu einem Hinterleuchten der Mikrospiegel führen, was wiederum zu Streulicht im projizierenden Lichtbild und somit zu einem schlechten Hell-Dunkel Kontrast führt, welcher bei Verwendung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer äußert wichtig ist.
Kleiner Winkelabweichungen - solange sich diese im vorgegebenen Winkelbereich des DMDs befinden - sind allerdings zulässig und bei der Verwendung von mehreren zweiten Lichtquellen auch geometrisch notwendig (durch Versatz der Lichtquellen zueinander).
Es sei angemerkt, dass mit dem Begriff„vor der Beleuchtungsvorrichtung projizierbar" ein Projizieren in Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeuges, in dem die Beleuchtungsvorrichtung verbaut ist, gemeint ist.
Der Begriff„Fahrtrichtung" bezeichnet in diesem Kontext die Richtung, in der sich ein angetriebenes Kraftfahrzeug wie konstruktiv vorgesehen bewegt. Ein technisch mögliches Rückwärtsfahren wird in diesem Zusammenhang nicht als Fahrtrichtung definiert.
Unter„Hauptabstrahlrichtung" ist die Richtung zu verstehen, in der die erste oder die zweite Lichtquelle infolge seiner Richtwirkung am stärksten bzw. am meisten Licht abstrahlt.
Mit Vorteil kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine zweite Lichtquelle im
geometrischen Zentrum der Umlenkfläche der ersten Umlenkeinrichtung angeordnet ist, wobei die Umlenkfläche vorzugsweise eine Ausnehmung für die zumindest eine zweite Lichtquelle aufweist.
Unter geometrischen Zentrum wird beispielsweise auch der geometrische Schwerpunkt verstanden. Dies entspricht mathematisch der Mittelung aller Punkte innerhalb einer Figur, in diesem Fall einer Fläche. Solche Flächen können beispielsweise auch als Quadriken, also Flächen zweiter Ordnung ausgebildet sein.
Als geometrisches Zentrum wird beispielsweise auch der Punkt bei einem Paraboloid (oder Hyperboloid) verstanden, in welchem die Rotaüonsachse, um welche eine Parabel (oder Hyperbel) rotiert wird, um einen Paraboloid zu erzeugen, die Paraboloidfläche schneidet.
Die erste Umlenkeinrichtung kann beispielsweise derart ausgeführt sein, dass diese bzw. die Umlenkfläche einen Durchbruch bzw. Öffnung aufweist, durch welche die zumindest eine zweite Lichtquelle Lichtstrahlen auf die zweite Umlenkeinrichtung emittieren kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste Umlenkeinrichtung eine Halterung aufweist, an welcher die Umlenkfläche angeordnet ist, wobei die Halterung eine Öffnung aufweist, in welcher die zumindest eine zweite Lichtquelle angeordnet ist.
In einer praxisgerechten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Halterung als Kühlkörper ausgebildet ist und eingerichtet ist, die an der zumindest einen zweiten Lichtquelle entstehenden Wärme abzuführen.
Es kann günstig sein, wenn die erste Umlenkeinrichtung genau eine zweite Lichtquelle aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine zweite Lichtquelle als Leuchtdiode oder als Laserlichtquelle mit einem Lichtkonversionsmittel ausgebildet ist.
Da Lasereinrichtungen in der Regel kohärentes, monochromatisches Licht bzw. Licht in einem engen Wellenlängenbereich abstrahlen, aber bei einem Kraftfahrzeugscheinwerfer im Allgemeinen für das abgestrahlte Licht weißes Mischlicht bevorzugt bzw. gesetzlich vorgeschrieben ist, sind in Abstrahlrichtung der Lasereinrichtung sogenannte
Lichtkonversionselemente zur Umwandlung von im Wesentlichen monochromatischem Licht in weißes bzw. polychromatisches Licht angeordnet, wobei unter„weißes Licht" Licht einer solchen Spektralzusammensetzung verstanden wird, welches beim Menschen den Farbeindruck„weiß" hervorruft. Dieses Lichtkonversionselement ist zum Beispiel in Form eines oder mehrerer Photolumineszenzkonverter bzw. Photolumineszenzelemente ausgebildet, wobei einfallende Laserstrahlen der Lasereinrichtung auf das in der Regel Photolumineszenzfarbstoff aufweisende Lichtkonversionselement auftreffen und diesen Photolumineszenzfarbstoff zur Photolumineszenz anregen, und dabei Licht in einer dem Licht der einstrahlenden Lasereinrichtung verschiedenen Wellenlänge bzw.
Wellenlängenbereiche abgibt. Die Lichtabgabe des Lichtkonversionselements weist dabei im Wesentlichen Charakteristiken eines Lambert' sehen Strahlers auf.
Bei Lichtkonversionselementen wird zwischen reflektiven und transmissiven
Konversionselementen unterschieden.
Die Begriffe„reflektiv" und„transmissiv" beziehen sich hierbei auf den Blauanteil des konvertierten weißen Lichts. Bei einem transmissiven Aufbau ist die
Hauptausbreitimgsrichtung des Blaulichtanteils nach dem Durchtritt durch das
Konvertervolumen bzw. Konversionselements im Wesentlichen gleichgerichtet zur
Ausbreitungsrichtung des Ausgangslaserstrahls. Bei einem reflektiven Aufbau wird der Laserstrahl an einer dem Konversionselement zurechenbaren Grenzfläche refleküert bzw. umgelenkt, sodass der Blaulichtanteil eine andere Ausbreitungsrichtung aufweist als der Laserstrahl, welcher in der Regel als blauer Laserstrahl ausgeführt ist.
Es kann weiters vorgesehen sein, dass die zumindest eine zweite Lichtquelle eine
Vorsatzoptik aufweist, welche Vorsatzoptik als Kollimator aus gebildet ist.
Unter Kollimator wird eine solche Einrichtung verstanden, welche eingerichtet ist,
Lichtstrahlen parallel zueinander auszurichten.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der zumindest einen ersten Lichtquelle eine Vorsatzoptik nachgeschalten ist.
Die Vorsatzoptik befindet sich also im Strahlengang der ersten Lichtquelle zwischen der ersten Lichtquelle und der ersten Umlenkeinrichtung. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Vorsatzoptik als Kollimator ausgebildet ist.
Mit Vorteil kann vorgesehen sein, dass die zweite Umlenkeinrichtung als digitales
Mikrospiegelarray mit einer Vielzahl von arrayartig nebeneinander angeordneten, einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren Mikrospiegeln ausgebildet ist.
Jeder Mikrospiegel lässt sich in seinem Winkel einzeln verstellen und besitzt in der Regel zwei stabile Endzustände, zwischen denen er verkippt werden kann.
Vorteilhafterweise kann die zweite Umlenkeinrichtung als DMD aus gebildet sein.
Durch gezieltes Bewegen von einzelnen oder einer Gruppe von ausgewählten
Umlenkelementen kann die Form der Abstrahllichtverteilung der Beleuchtungsvorrichtung aber auch die Lichtstärkeverteilung innerhalb der Abstrahllichtverteilung variiert werden. Die Abstrahllichtverteilung ist somit sowohl hinsichtlich ihrer Form (Ausdehnung und/ oder Erstreckung) als auch hinsichtlich ihrer Helligkeitsverteilung dynamisch veränderbar. Die Ansteuerung der Umlenkelemente, und damit die Variation der Abstrahllichtverteilung, kann in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs (z.B. Fahrzeug- Geschwindigkeit, Beladung, Lenkwinkel, Querbeschleunigung, etc.) erfolgen. Bei der Ansteuerung der Umlenkelemente können auch Umgebungsparameter des Fahrzeugs (z.B. Außentemperatur, Niederschlag, detektierte andere Verkehrsteilnehmer im Umfeld des Fahrzeugs, etc.) berücksichtigt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine erste Lichtquelle als zumindest eine Leuchtdiode ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im Fall, dass zwei oder mehr Leuchtdioden vorgesehen sind, jede Leuchtdiode unabhängig von den anderen Leuchtdioden angesteuert werden kann.
Jede Leuchtdiode kann somit unabhängig von den anderen Leuchtdioden einer Lichtquelle ein- und ausgeschaltet werden, und vorzugsweise, wenn es sich um dimmbare
Leuchtdioden handelt, auch unabhängig von den anderen Leuchtdioden der Lichtquelle gedimmt werden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung zumindest zwei erste Lichtquellen, vorzugsweise genau zwei erste Lichtquellen, umfasst.
Es kann günstig sein, wenn die erste Abstrahlrichtung parallel zur dritten Abstrahlrichtung ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Umlenkfläche der ersten Umlenkeinrichtung als hyperbolischer oder als parabolischer Reflektor ausgebildet ist.
Grundsätzlich kann die Umlenkfläche auch andere Formen aufweisen, beispielsweise eines Ellipsoiden.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste Umlenkeinrichtung Lichtstrahlen der zumindest einen ersten Lichtquelle auf einen Punkt bündelt, welcher sich in Richtung der zweiten Abstrahlrichtung hinter der zweiten Umlenkeinrichtung befindet.
Die Aufgabe wird ebenso gelöst durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaften Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Beleuchtungsvorrichtung mit ersten Lichtquellen, einer ersten Umlenkeinrichtung mit einer zweiten Lichtquelle und eine zweite Umlenkeinrichtung;
Fig. 2 die beispielhafte Beleuchtungsvorrichtung aus Fig. 1 in einer anderen Perspektive;
Fig. 3 einen Schnitt durch die erste Umlenkeinrichtung;
Fig. 4 eine perspektivische Vorderansicht der ersten Umlenkeinrichtung; und
Fig. 5 eine perspektivische Rückansicht der ersten Umlenkeinrichtung. Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Beleuchtungsvorrichtung 10 für einen
Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungsvorrichtung 10 zwei erste Lichtquellen 50, welche zur Ausstrahlung von Lichtstrahlen in eine erste Abstrahlrichtung XI vorgesehen und als Leuchtdioden ausgebildet sind, und eine erste Umlenkeinrichtung 100 mit einer Umlenkfläche 110 umfasst, welche Umlenkfläche 110 dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Lichtstrahlen der ersten Lichtquellen 50 in eine zweite Abstrahlrichtung X2
umzulenken. Die erste Umlenkeinrichtung 100 umfasst ferner eine Halterung 130, an welcher Halterung 130 die Umlenkfläche 110 angeordnet bzw. befestigt ist.
Den ersten Lichtquellen 50 sind jeweils eine Vorsatzoptik 51 nachgeschalten, welche Vorsatzoptiken 51 als Kollimatoren ausgebildet sind und die von den Lichtquellen 50 emittierten Lichtstrahlen parallel zueinander ausrichten, wobei die parallel gerichteten Lichtstrahlen auf die erste Umlenkeinrichtung 100 bzw. auf die Umlenkfläche 110
abgestrahlt werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung 10 umfasst ferner eine zweite Umlenkeinrichtung 200, welche als digitales Mikrospiegelarray (kurz DMD) mit einer Vielzahl von arrayartig nebeneinander angeordneten, einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren Mikrospiegeln ausgebildet ist, wobei die Mikrospiegel unabhängig voneinander ansteuerbar und bewegbar sind, und wobei die Mikrospiegel zum Umlenken zumindest eines Teils der Lichtstrahlen der von der ersten Umlenkeinrichtung 100 umgelenkten Lichtstrahlen in eine dritte Abstrahlrichtung X3 und zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor die Beleuchtungsvorrichtung 10 vorgesehen ist.
Hierbei lässt sich jeder Mikrospiegel in seinem Winkel einzeln verstellen und besitzt in der Regel zwei stabile Endzustände, zwischen denen er verkippt werden kann.
Die erste Abstrahlrichtung XI kann, wie in dem gezeigten Beispiel in den Figuren 1 und 2 ersichtlich, parallel zur dritten Abstrahlrichtung X3 angeordnet sein.
Fig. 3 zeigt eine detailliertere Schnittansicht der ersten Umlenkeinrichtung 100, wobei zu sehen ist, dass die erste Umlenkeinrichtung 100 eine zweite Lichtquelle 60 umfasst, welche eine Hauptabstrahlrichtung A aufweist, in welche Lichtstrahlen der zweiten Lichtquelle 60 emittierbar sind, wobei die zweite Lichtquelle 60 im geometrischen Zentrum der Umlenkfläche 110 angeordnet ist. Die Halterung 130 weist hierfür eine Öffnung 140 auf, in welcher die zweite Lichtquelle 60 angeordnet ist, wobei die Umlenkfläche 110 eine
Ausnehmung 120 für die zweite Lichtquelle 60 aufweist, sodass die von der zweiten Lichtquelle 60 emittierbaren Lichtstrahlen in Richtung der zweiten Abstrahlrichtung X2 auf die zweite Umlenkeinrichtung 200 abgestrahlt werden können. Die Hauptabstrahlrichtung A der zweiten Lichtquelle 60 ist dabei parallel zur zweiten Abstrahlrichtung X2 angeordnet bzw. strahlt die zweite Lichtquelle 60 im Wesentlichen in die gleiche Richtung ab, in welche die Lichtstrahlen der ersten Lichtquellen 50 von der ersten Umlenkeinrichtung 100
umgelenkt werden.
Unter geometrischen Zentrum wird beispielsweise auch der geometrische Schwerpunkt verstanden. Dies entspricht mathematisch der Mittelung aller Punkte innerhalb einer Figur, in diesem Fall einer Fläche. Solche Flächen können beispielsweise auch als Quadriken, also Flächen zweiter Ordnung ausgebildet sein.
Die Umlenkfläche 110 kann beispielsweise als parabolischer oder als hyperbolischer Reflektor bzw. Reflektorfläche ausgebildet sein.
Als geometrisches Zentrum kann hierbei auch der Punkt bei einem Paraboloid (oder Hyperboloid) verstanden werden, in welchem die Rotationsachse, um welche eine Parabel (oder Hyperbel) rotiert wird, um einen Paraboloid (oder Hyperboloid) zu erzeugen, die Paraboloidfläche (Hyperboloidfläche) schneidet.
Die Umlenkfläche 110 bzw. die erste Umlenkeinrichtung 100 kann auch derart ausgebildet sein, dass die Lichtstrahlen der ersten Lichtquellen im Wesentlichen auf einen Punkt gebündelt werden, welcher Punkt sich in Richtung der zweiten Abstrahlrichtung X2 hinter der zweiten Umlenkeinrichtung 200 befindet.
Unter diesem Punkt kann auch ein Bereich mit räumliche Ausdehnung verstanden werden, wobei im Allgemeinen damit gemeint ist, dass die parallel gerichteten Lichtstrahlen einer der ersten Lichtquellen 50 die parallel gerichteten Lichtstrahlen der anderen ersten
Lichtquelle 50 in einem Punkt bzw. Bereich schneiden. Die zweite Lichtquelle 60 ist in dem in den Figuren gezeigten Beispiel als Laserlichtquelle mit einem Lichtkonversionselement ausgebildet, wobei der zweiten Lichtquelle 60 in Hauptabstrahlrichtung A eine Vorsatzoptik 61, welche als Kollimator ausgebildet ist, nachgeschalten ist.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Vorderansicht der ersten Umlenkeinrichtung 100, wobei noch einmal die Umlenkfläche 110 und die auf der Umlenkfläche 110 vorgesehene
Ausnehmung 120 zu erkennen ist.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Rückansicht der ersten Umlenkeinrichtung 100, wobei die Halterung 130 deutlicher zu sehen ist, wobei die Halterung 130 als Kühlkörper ausgebildet ist, welcher Kühlkörper eingerichtet ist, die an der zweiten Lichtquelle 60 entstehende Wärme abzuführen, vorzugsweise an die Umgebung.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
Beleuchtungsvorrichtung... 10
Erste Lichtquelle ... 50
V orsatzoptik erste Lichtquelle ... 51
Zweite Lichtquelle ... 60
V orsatzoptik zweite Lichtquelle ... 61
Erste Umlenkeinrichtung... 100
Umlenkfläche... 110
Ausnehmung Umlenkfläche ... 120
Halterung... 130
Öffnung Halterung... 140
Zweite Umlenkeinrichtung... 200
Erste Abstrahlrichtung... XI
Zweite Abstrahlrichtung... X2
Dritte Abstrahlrichtung... X3
Hauptabstrahlrichtung... A

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Beleuchtimgs Vorrichtung (10) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche
Beleuchtungsvorrichtung Folgendes umfasst:
- zumindest eine erste Lichtquelle (50) zur Ausstrahlung von Lichtstrahlen in eine erste Abstrahlrichtung (XI),
- eine erste Umlenkeinrichtung (100) mit einer Umlenkfläche (110), welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Lichtstrahlen der zumindest einen ersten Lichtquelle (50) in eine zweite Abstrahlrichtung (X2) umzulenken, und
- eine zweite Umlenkeinrichtung (200) mit einer Vielzahl von imabhängig voneinander ansteuerbaren und bewegbaren Umlenkelementen zum Umlenken zumindest eines Teils der Lichtstrahlen der von der ersten Umlenkeinrichtung (100) umgelenkten Lichtstrahlen in eine dritte Abstrahlrichtung (X3) und zur Erzeugung einer Lichtverteilung vor die
Beleuchtungsvorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umlenkeinrichtung (100) zumindest eine zweite Lichtquelle (60) umfasst, welche zumindest eine zweite Lichtquelle (60) eine Hauptabstrahlrichtung aufweist, in welche Lichtstrahlen der zweiten Lichtquelle emittierbar sind, wobei die zumindest eine zweite Lichtquelle (60) derart an der Umlenkfläche (110) der ersten Umlenkeinrichtung (100) angeordnet ist, dass die Hauptabstrahlrichtung parallel zur zweiten Abstrahlrichtung (X2) ist.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Lichtquelle (60) im geometrischen Zentrum der Umlenkfläche (110) der ersten Umlenkeinrichtung (100) angeordnet ist, wobei die Umlenkfläche (110) vorzugsweise eine Ausnehmung (120) für die zumindest eine zweite Lichtquelle (60) aufweist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umlenkeinrichtung (100) eine Halterung (130) aufweist, an welcher die Umlenkfläche (110) angeordnet ist, wobei die Halterung (130) eine Öffnung (140) aufweist, in welcher die zumindest eine zweite Lichtquelle (60) angeordnet ist.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (130) als Kühlkörper ausgebildet ist und eingerichtet ist, die an der zumindest einen zweiten Lichtquelle (60) entstehenden Wärme abzuführen.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umlenkeinrichtung (100) genau eine zweite Lichtquelle (60) aufweist.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Lichtquelle (60) als Leuchtdiode oder als Laserlichtquelle mit einem Lichtkonversionsmittel ausgebildet ist.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Lichtquelle (60) eine Vorsatzoptik (61) aufweist, welche Vorsatzoptik (61) als Kollimator ausgebildet ist.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest einen ersten Lichtquelle (50) eine Vorsatzoptik (51) nachgeschalten ist, welche Vorsatzoptik (51) vorzugsweise als Kollimator ausgebildet ist.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umlenkeinrichtung (200) als digitales Mikrospiegelarray mit einer Vielzahl von arrayartig nebeneinander angeordneten, einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren Mikrospiegeln ausgebildet ist.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Lichtquelle (50) als zumindest eine Leuchtdiode ausgebildet ist.
11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (10) zumindest zwei erste Lichtquellen (50), vorzugsweise genau zwei erste Lichtquellen (50), umfasst.
12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abstrahlrichtung (XI) parallel zur dritten Abstrahlrichtung (X3) ist.
13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkfläche (110) der ersten Umlenkeinrichtung (100) als hyperbolischer oder als parabolischer Reflektor ausgebildet ist.
14. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umlenkeinrichtung (100) Lichtstrahlen der zumindest einen ersten Lichtquelle (50) auf einen Punkt bündelt, welcher sich in Richtung der zweiten Abstrahlrichtung (X2) hinter der zweiten Umlenkeinrichtung (200) befindet.
15. Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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