EP4363762A1 - Headlamp module of a vehicle headlamp, vehicle headlamp and vehicle comprising the vehicle headlamp - Google Patents

Headlamp module of a vehicle headlamp, vehicle headlamp and vehicle comprising the vehicle headlamp

Info

Publication number
EP4363762A1
EP4363762A1 EP22722124.9A EP22722124A EP4363762A1 EP 4363762 A1 EP4363762 A1 EP 4363762A1 EP 22722124 A EP22722124 A EP 22722124A EP 4363762 A1 EP4363762 A1 EP 4363762A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
headlight
projection area
designed
light beams
partial light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22722124.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Philipp Roeckl
Whilk Marcelino GONCALVES
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
Stellantis Auto SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stellantis Auto SAS filed Critical Stellantis Auto SAS
Publication of EP4363762A1 publication Critical patent/EP4363762A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/143—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being parallel to the optical axis of the illuminating device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/265—Composite lenses; Lenses with a patch-like shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/275—Lens surfaces, e.g. coatings or surface structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/65—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources
    • 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

  • the present disclosure generally relates to a headlamp module.
  • the present disclosure relates to a headlight module of a vehicle headlight, a vehicle headlight, and a vehicle having the vehicle headlight.
  • Headlight modules for vehicle headlights are known.
  • LED Light Emitting Diode
  • headlight modules which are designed to provide various headlight functions.
  • a headlight module can be designed to provide a high beam function.
  • HD high definition
  • a headlight module can be designed to project patterns, for example symbols and/or signposts, onto the roadway and thus provide the vehicle driver with useful information.
  • the headlight resolution can be increased by reducing the illumination area per pixel, but this can lead to a reduction in the overall projection area of the headlight.
  • An object of the embodiments of the present disclosure is to provide a headlight module that makes it possible to provide a headlight with a high headlight resolution and with a large projection area.
  • a headlight module of a vehicle headlight is provided according to a first aspect for generating a headlight with a first projection area or projection field and with a second projection area or projection field.
  • the headlight module includes an LED module with a number of LEDs for emitting an LED light each.
  • the LEDs can in particular be arranged in a matrix or pixel-like manner on one or more substrates, in particular metal-core circuit boards. That In particular, the LED module can have an LED pixel array with a sufficient number or packing density of the LED pixels to implement the HD functionality of the headlight.
  • the headlight module also includes headlight optics for shaping the respective LED light into a partial light beam in each case for illuminating a partial area of the first projection area and/or the second projection area, with the headlight optics being designed so that the first projection area is illuminated by a first group of Partial light beams and the second projection area can be illuminated by a second group of partial light beams.
  • the headlight optics include an optics element for selectively expanding the projection areas of the partial light beams, so that the projection areas of the first group of partial light beams can be expanded in at least one direction.
  • the headlight light distribution can be modified partially or in specific areas in a targeted manner.
  • the first projection area can be enlarged overall without impairing the illumination of the second projection area or the headlight resolution in the second projection area.
  • the headlight module thus enables the targeted widening of those projection areas in which the headlight resolution, particularly in the direction of the beam width, is less critical.
  • the possible uses of the LED matrix headlights can be expanded as a result. Because the headlight beam can be expanded overall, so that the high resolution is maintained in the projection areas where resolution is important, for example due to HD functionality.
  • the first projection area comprises a high-beam projection area and the second projection area is a near-light projection area.
  • the headlight optics can be formed in such a way that in the high-beam projection area of the headlight, an extension of the projection area is achieved at the expense of a deterioration in the resolution, with the headlight resolution not being or only in the near-light projection area is slightly affected. A high resolution can thus be maintained in the near-light projection area, so that the HD functionality of the headlight can be implemented without impairment in the near-light projection area.
  • the headlight optics can be designed in such a way that the first projection area and the second projection area touch and/or partially overlap. Because the first projection area and the second projection area touch or overlap, the FOV (field of view) or the driver's field of vision can be well illuminated in the central area, so that there is a smooth transition between the high-beam projection area and the near-light projection area without dark zones.
  • FOV field of view
  • driver's field of vision can be well illuminated in the central area, so that there is a smooth transition between the high-beam projection area and the near-light projection area without dark zones.
  • the headlight optics can be designed so that the first projection area extends over a vertical angular range of -4° to +6°, in particular -2° to +3°, in relation to the horizontal plane.
  • the vertical opening angle of -4° to +6°, in particular -2° to +3°, of the first projection area the entire projection area of the high beam can be projected without the use of additional light-guiding elements such as DMD (Digital Mirror Device) or other mechanically adjustable elements. be covered.
  • the headlight optics can also be designed so that the second projection area extends over a vertical angle range of -10° to 0°, in particular -8° to -1°, in relation to the horizontal plane.
  • the angular range from -10° to 0°, in particular -8° to -1° essentially completely covers the near-light projection range for HD functionality, in particular for providing high-resolution driver assistance projections onto the road.
  • both the high-beam functionality and the HD functionality can be essentially completely covered without reducing light output at the edges of the illumination field, in particular at the upper or lower edge of the first projection area or the second projection area to forfeit
  • the optical element is designed in such a way that the expansion of the projection areas of the first group of partial light beams can essentially only take place in the vertical direction.
  • the vertical resolution of the headlight light is usually less important, so that the projection area can be extended in the vertical direction without any noticeable impairment of the headlight performance.
  • the adaptive driving beam or the glare-free high beam can be achieved by hiding segments from the high beam with a high horizontal resolution.
  • the headlight optics can be designed in such a way that the partial light beams of the first group have a horizontal opening angle of approximately 0.1° or less and a vertical opening angle of approximately 0.2° or more. Because of the larger vertical angle of aperture, the vertical projection range of the partial light beams and thus of the high beam headlights can be increased while maintaining the high horizontal resolution.
  • the headlight optics can be designed in such a way that the partial light beams of the second group have an opening angle of approximately 0.1° or less both in the vertical and in the horizontal direction.
  • This headlight resolution enables symbols and/or signposts to be projected onto the roadway in such a way that the driver of the vehicle can clearly see them.
  • the two functions can be implemented in a single headlight module, namely the HD projection for driver assistance with a projection area directly in front of the vehicle, up to a distance of around 7 m, and the high-beam function with a vertical projection angle of around 3° above the horizontal plane.
  • the optical element can be designed in such a way that it is essentially only detected by the first group of partial beams.
  • the optical element can be designed in particular as an additional element for retrofitting existing headlight modules. By using the optical element, the lighting range of headlights can be expanded in a simple manner by retrofitting existing headlight modules.
  • the optics element can be designed as a multi-focus optics element for vertically fanning out the partial light beams of the first group.
  • the projection areas of the partial beams of the first group, and consequently also the first projection area as a whole can be expanded in the vertical direction without significantly impairing the light distribution in the horizontal direction.
  • the optics element can be formed as a sharkstooth optics element, esp.
  • the shark tooth optics element With the shark tooth optics element, the vertical fanning out of the partial rays of the first group can be done in a simple manner without significantly impairing the light distribution in the horizontal direction.
  • the optical element can be designed as a roller optical element, in particular with one or more corrugated optical boundary surfaces for the vertical fanning out of the partial light beams.
  • the corrugated optical interface With the corrugated optical interface, the vertical fanning out of the partial rays of the first group can be done in a simple manner.
  • the optical element can be designed in particular as a free-form lens, in particular as part of a lens system of the headlight optics.
  • the free-form lens With the free-form lens, the steering or the widening of the partial light beams can be adjusted in a targeted and precise manner.
  • a vehicle headlight for generating a headlight is provided with a first projection area and a second projection area.
  • the vehicle headlight has at least one headlight module according to the first aspect.
  • the headlight provides full functionality both in the high beam projection area and in the near light projection area and has a particularly simple design.
  • the two functionalities of the headlight can be implemented with a single headlight module.
  • a vehicle having a headlamp according to the second aspect having a headlamp according to the second aspect.
  • the vehicle offers full headlight functionality and can be manufactured cost-effectively.
  • the reduction in the number of headlight modules makes the vehicle lighter overall and opens up further design freedom for the vehicle designers.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of a headlight module according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 schematically shows an illumination field of a headlight according to an embodiment
  • FIG. 3 shows an illumination pattern of an illumination field according to FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of a headlight module according to an embodiment.
  • the view of Fig. 1 corresponds to a vertical cross section of the headlight module 1 in the installed state.
  • the headlight module 1 comprises a housing 2 with a first end 3 and a second end 4. At the first end 3 of the housing 2 there is a light exit window 5 and on the second end 3 of the housing 2 is an LED module 6 with a number of LEDs (not shown) net angeord.
  • the headlight module 1 also includes headlight optics 7 which are arranged within the housing 2 between the LED module 6 and the light exit window 5 .
  • the housing 2 is essentially axially symmetrical with an axis of symmetry 8 , the axis of symmetry 8 essentially coinciding with the main emission direction of the headlight module 1 .
  • the headlight optics 7 includes an optical element 9 which is arranged asymmetrically in the housing 2 or above the axis of symmetry 8 .
  • the light exit window 5 can in particular be designed as part of the headlight optics 7 or as an active optical element, in particular as a converging and/or scattering lens.
  • FIG. 1 also shows a body part 10 of the vehicle and a fastening element 11 for fastening the headlight module 1 to the vehicle or inside a headlight of the vehicle.
  • the headlight module 1 is designed as an LED matrix headlight module, with the LEDs being arranged in the LED module 6 in the manner of a matrix.
  • the headlight module 1 comprises a primary lens system 12 for bundling the light emitted by the respective LEDs.
  • the primary optics 12 can be designed as part of the LED module 6 or as a separate optical element.
  • the mode of operation of the headlight module 1 is illustrated by means of diagrammatically illustrated boundary light beams (shown in dashed lines) of the headlight light.
  • the light emitted by the LEDs of the LED module 6 is formed by the headlight optics into the headlight light, which exits through the light exit window 6 .
  • a first part of the headlight illuminates a first projection area 20 and a second part of the headlight illuminates a second projection area 30 .
  • the alignment of the headlight module 1 in FIG. 1 corresponds to the orientation of the headlight module 1 in the installed state.
  • the first projection area 20 or the upper projection area illuminates an upper part of the headlight illumination field or high-beam projection field in a pixel-like manner.
  • the second projection area 30 or the lower projection area 30 illuminates a lower part of the headlight illumination field or near-light projection field in a pixel-like manner.
  • the headlight pixels are generated by partial light beams of the headlight, which can be illuminated separately or independently of one another by controlling the individual LEDs of the LED module.
  • the headlight resolution is determined by the pixel size or by the opening angle of the light cone of individual partial light beams, each of which illuminates a partial area of the first projection area 20 or the second projection area 30 .
  • the first projection area 20 is illuminated by a first group of the partial light beams and the second projection area 30 is illuminated by a second group of the partial light beams.
  • the optical element 9 is designed to selectively expand the light cone or the projection areas of the partial light beams.
  • the asymmetrical arrangement of the optical element 9 or the arrangement offset from the axis of symmetry has the effect that essentially only the partial light beams of the first group are expanded in the vertical direction. With the optical element 9, the projection range of the headlight in the high-beam range can thus be expanded in the vertical direction.
  • the optical element 9 can in particular be designed as an additional element for retrofitting existing headlight modules.
  • the lighting range of headlights can be expanded in a simple manner by retrofitting existing headlight modules.
  • the first projection area 20 and the second projection area 30 partially overlap in the vertical direction.
  • the overlap angle between the first projection area 20 and the second projection area 30 in the vertical direction can be in the range of 2° to 5°. Due to the overlapping of the first projection area 20 and the second projection area 30, the driver's field of vision can be well illuminated in the central area, so that there is a smooth transition without a dark zone between the high beam projection area and the near light projection area even when the dimming function is activated.
  • the vertical angular range of the first projection area 20 or of the entire high beam can be expanded, so that the first projection area 20 extends over a vertical angular range of -2° to +3° (relative to the horizontal plane) extends.
  • the vertical opening angle of ⁇ 2° to +3° of the first projection area 20 the entire projection area of the high beam can be covered without the use of additional light-guiding elements.
  • the headlight optics 7 can in particular be designed in such a way that the second projection area extends over a vertical angular range of ⁇ 8 to ⁇ 1°.
  • the headlight module 1 can thus cover both the entire high-beam range and the entire near-light range.
  • the optical element 9 is designed so that the headlight light distribution in the horizontal direction is not affected or is only slightly affected.
  • the optical element 9 can be designed in such a way that the widening of the projection areas of the first group of partial light beams takes place essentially only in the vertical direction.
  • the horizontal resolution of the partial light beams is not or only slightly influenced by the optical element 9, so that despite the widening of the partial light beams, a glare-free headlight high beam with a high horizontal resolution can be implemented.
  • the horizontal opening angle of the partial light beams of the first group and of the second group of partial light beams can be approximately the same size. In some embodiment examples, the horizontal opening angle of the partial light beams is approximately 0.1°.
  • the vertical opening angle of the partial light beams of the first group on the other hand, can be greater than 0.1°, in particular about 0.2° or more, due to the widening by the optical element 9. be.
  • a multi-focus optical element with vertically fanned-out focus points can be used as the optical element 9 .
  • the optics element 9 can be designed as a shark tooth optics element and/or roller optics element.
  • the vertical widening of the partial light beams of the headlight can be achieved in a simple manner with the multi-focus optical element or sharkstooth optical element and/or roller optical element.
  • the optical element 9 can in particular be designed as a free-form lens. With the free-form lens, the beam guidance or the expansion of the partial light beams can be adjusted in a targeted and precise manner.
  • the free-form lens is designed as part of a lens system that can be integrated into the headlight module 1 .
  • FIG. 2 shows schematically an illumination field of a headlight according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 shows the illumination field 50 of the headlight schematically from the driver's perspective.
  • the horizontal beam angle of the headlight is plotted on the x-axis in relation to a central point.
  • the vertical beam angle of the headlight beam is plotted on the Y-axis in relation to the central point.
  • the first projection area 20 or the high-beam projection area extends horizontally between approximately -12° and +12° and vertically between approximately -2° and +5°.
  • the second projection area 30 or near-light projection area extends horizontally between approximately -10° and +10° and vertically between approximately -7° and -1°.
  • the first projection area 20 and the second projection area 30 partially overlap, the vertical overlap angle being approximately 1°.
  • the vertical position of the X-axis corresponds to the horizon line.
  • the part of the illumination field below the X-axis corresponds to the near-light projection area, in which HD functionality can be implemented.
  • symbols such as signposts can be projected onto the roadway in the near-light projection area and information can be transmitted to the driver in this way.
  • FIG. 3 shows an illumination pattern of an illumination field according to FIG. 2.
  • the illumination pattern shown in FIG. 3 results from a light simulation when the illumination field is illuminated with a headlight having a headlight module according to FIG. 1.
  • the illumination field 50 is illuminated both in the high-beam projection area 20 and in the near-light projection area 30 .
  • To the A pixel structure can be seen in the illumination pattern, which can be attributed to the pixel-like illumination of the illumination field by the LED pixel headlight.
  • the pixel structure in the upper area of the illumination pattern differs from the pixel structure in the lower area of the illumination pattern.
  • the pixel size in the lower area is about 0.1° in both the horizontal and vertical directions. In the upper area, the pixels have an elongated structure and a vertical orientation.
  • the pixel size in the upper area is about 0.5° in the vertical direction and about 0.1° in the horizontal direction. This lengthening of the pixels in the vertical direction is due to the optical element 9, which expands the partial light beams of the first group in the vertical direction. Due to the elongated, vertically aligned pixels, the entire high-beam area of the headlight can be covered with just a few rows of pixels.
  • the headlight resolution or the angular resolution of the headlight in the horizontal direction is the same in both areas and is approximately 0.1°. This angular resolution enables a horizontal direction high-resolution dimming functionality in the first projection area 20 and high-resolution HD functionality in the second projection area 30. With the help of the headlight module 1, the high-resolution HD functionality and the glare-free high beam can thus be achieved in a simple manner be realized in a single headlight module.
  • the headlight module is designed to illuminate one or more additional projection areas or functional areas.
  • the headlight optics can be designed as multi-focus optics or can include multi-focus optics, in particular with asymmetrical optics elements.
  • the asymmetrical optical elements for example lenses with asymmetrically curved lens surfaces
  • different projection areas which in principle can also have different geometries, can be illuminated.
  • several functionalities for example high beam, HD light, cornering light and/or fog light, can be implemented in a single headlight module.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

The invention relates to a headlamp module (1) of a vehicle headlamp for generating a headlamp light having a first projection region (20) and a second projection region (30). The headlamp module (1) comprises an LED module (6) having a number of LEDs for emitting in each case an LED light and having a headlamp optics (7) for shaping the respective LED light to in each case a partial light beam for illuminating in each case a partial region of the first projection region (20) and/or the second projection region (30). The headlamp optics (7) is designed such that the first projection region (20) can be illuminated by a first group of partial light beams and the second projection region (30) by a second group of partial light beams, wherein the headlamp optics (7) comprises an optical element (9) for selectively widening the projection regions of the partial light beams, so that the projection regions of the first group of partial light beams can be widened in at least one direction.

Description

SCHEINWERFERMODUL EINES FAHRZEUGSCHEINWERFERS, FAHRZEUGSCHEINWERFER UND DEN FAHRZEUGSCHEINWERFER AUFWEISENDES FAHRZEUG HEADLIGHT MODULE OF A VEHICLE HEADLIGHT, VEHICLE HEADLIGHT AND VEHICLE HAVING THE VEHICLE HEADLIGHT
Beschreibung description
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Scheinwerfermodul. Im Speziel len betrifft die vorliegende Offenbarung ein Scheinwerfermodul eines Fahrzeugscheinwer fers, einen Fahrzeugscheinwerfer und ein den Fahrzeugscheinwerfer aufweisendes Fahr zeug. The present disclosure generally relates to a headlamp module. In particular, the present disclosure relates to a headlight module of a vehicle headlight, a vehicle headlight, and a vehicle having the vehicle headlight.
Es sind Scheinwerfermodule für Fahrzeugscheinwerfer bekannt. Es sind auch LED- (Light Emitting Diode) Matrix-Scheinwerfer mit Scheinwerfermodulen bekannt, welche dazu aus gebildet sind, verschiedene Scheinwerferfunktionen bereitzustellen. Beispielsweise kann ein Scheinwerfermodul dazu ausgebildet sein, eine Fernlichtfunktion bereitzustellen. In sogenannten HD- (High Definition) Scheinwerfern kann ein Scheinwerfermodul dazu aus gebildet sein, Muster, beispielsweise Symbole und/oder Wegweiser auf die Fahrbahn zu projizieren, und so dem Fahrzeugfahrer nützliche Informationen zur Verfügung zu stellen. Die Scheinwerferauflösung kann grundsätzlich durch die Verkleinerung des Ausleuch tungsbereichs pro Pixel erhöht werden, was jedoch zur Einschränkung des gesamten Projektionsbereichs des Scheinwerfers führen kann. Headlight modules for vehicle headlights are known. There are also known LED (Light Emitting Diode) matrix headlights with headlight modules, which are designed to provide various headlight functions. For example, a headlight module can be designed to provide a high beam function. In so-called HD (high definition) headlights, a headlight module can be designed to project patterns, for example symbols and/or signposts, onto the roadway and thus provide the vehicle driver with useful information. In principle, the headlight resolution can be increased by reducing the illumination area per pixel, but this can lead to a reduction in the overall projection area of the headlight.
Eine Aufgabe der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Schein werfermodul bereitzustellen, welches es ermöglicht, einen Scheinwerfer mit einer hohen Scheinwerferauflösung und mit einem großem Projektionsbereich bereitzustellen. An object of the embodiments of the present disclosure is to provide a headlight module that makes it possible to provide a headlight with a high headlight resolution and with a large projection area.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt ein Scheinwerfermodul eines Fahrzeugscheinwerfers zum Erzeugen eines Scheinwerferlichts mit einem ersten Projekti onsbereich bzw. Projektionsfeld und mit einem zweiten Projektionsbereich bzw. Projekti onsfeld bereitgestellt. To achieve this object, a headlight module of a vehicle headlight is provided according to a first aspect for generating a headlight with a first projection area or projection field and with a second projection area or projection field.
Das Scheinwerfermodul umfasst ein LED-Modul mit einer Anzahl von LEDs zum Emittie ren jeweils eines LED-Lichts. Die LEDs können insbesondere auf einem oder mehreren Substraten, insbesondere Metallkernplatinen, matrix- bzw. pixelartig angeordnet sein. Das LED-Modul kann insbesondere ein LED-Pixel-Array mit einer ausreichenden Anzahl bzw. Packungsdichte der LED-Pixel zur Verwirklichung der HD-Funktionalität des Scheinwer fers aufweisen. The headlight module includes an LED module with a number of LEDs for emitting an LED light each. The LEDs can in particular be arranged in a matrix or pixel-like manner on one or more substrates, in particular metal-core circuit boards. That In particular, the LED module can have an LED pixel array with a sufficient number or packing density of the LED pixels to implement the HD functionality of the headlight.
Das Scheinwerfermodul umfasst ferner eine Scheinwerferoptik zum Formen des jeweili gen LED-Lichts zu jeweils einem Teillichtstrahl zum Ausleuchten jeweils eines Teilbe reichs des ersten Projektionsbereichs und/oder des zweiten Projektionsbereichs, wobei die Scheinwerferoptik dazu ausgebildet ist, dass der erste Projektionsbereich durch eine erste Gruppe der Teillichtstrahlen und der zweite Projektionsbereich durch eine zweite Gruppe der Teillichtstrahlen ausgeleuchtet werden kann. The headlight module also includes headlight optics for shaping the respective LED light into a partial light beam in each case for illuminating a partial area of the first projection area and/or the second projection area, with the headlight optics being designed so that the first projection area is illuminated by a first group of Partial light beams and the second projection area can be illuminated by a second group of partial light beams.
Die Scheinwerferoptik umfasst ein Optikelement zum selektiven Erweitern der Projekti onsbereiche der Teillichtstrahlen, so dass die Projektionsbereiche der ersten Gruppe der Teillichtstrahlen in wenigstens eine Richtung aufgeweitet werden können. The headlight optics include an optics element for selectively expanding the projection areas of the partial light beams, so that the projection areas of the first group of partial light beams can be expanded in at least one direction.
Durch die Aufweitung der Projektionsbereiche der ersten Gruppe der Teillichtstrahlen kann die Scheinwerferlichtverteilung teilweise bzw. bereichsweise gezielt modifiziert wer den. Insbesondere kann der erste Projektionsbereich insgesamt vergrößert werden, ohne dabei die Ausleuchtung des zweiten Projektionsbereichs bzw. die Scheinwerferauflösung in dem zweiten Projektionsbereich zu beeinträchtigen. By widening the projection areas of the first group of partial light beams, the headlight light distribution can be modified partially or in specific areas in a targeted manner. In particular, the first projection area can be enlarged overall without impairing the illumination of the second projection area or the headlight resolution in the second projection area.
Das Scheinwerfermodul ermöglich somit die gezielte Aufweitung von denjenigen Projekti onsbereichen, in welchen die Scheinwerferauflösung, insbesondere in der Strahlerweite rungsrichtung, weniger kritisch ist. Die Einsatzmöglichkeiten der LED-Matrix-Scheinwerfer können dadurch erweitert werden. Denn der Scheinwerferstrahl kann insgesamt erweitert werden, so dass in den Projektionsbereichen, wo es beispielsweise wegen HD-Funktiona- lität auf die Auflösung ankommt, die hohe Auflösung beibehalten wird. The headlight module thus enables the targeted widening of those projection areas in which the headlight resolution, particularly in the direction of the beam width, is less critical. The possible uses of the LED matrix headlights can be expanded as a result. Because the headlight beam can be expanded overall, so that the high resolution is maintained in the projection areas where resolution is important, for example due to HD functionality.
In einigen Ausführungsformen umfasst der erste Projektionsbereich ein Fernlichtprojekti onsbereich bzw. Fernlichtbereich und der zweite Projektionsbereich ein Nahlichtprojekti onsbereich bzw. Nahlichtbereich. Insbesondere kann die Scheinwerferoptik derart ausge bildet sein, dass in dem Fernlichtprojektionsbereich des Scheinwerfers eine Erweiterung des Projektionsbereichs unter Inkaufnahme einer Verschlechterung der Auflösung erzielt wird, wobei die Scheinwerferauflösung in dem Nahlichtprojektionsbereich nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird. In dem Nahlichtprojektionsbereich kann somit eine hohe Auf lösung beibehalten werden, so dass in dem Nahlichtprojektionsbereich die HD-Funktiona- lität des Scheinwerfers unbeeinträchtigt realisiert werden kann. In some embodiments, the first projection area comprises a high-beam projection area and the second projection area is a near-light projection area. In particular, the headlight optics can be formed in such a way that in the high-beam projection area of the headlight, an extension of the projection area is achieved at the expense of a deterioration in the resolution, with the headlight resolution not being or only in the near-light projection area is slightly affected. A high resolution can thus be maintained in the near-light projection area, so that the HD functionality of the headlight can be implemented without impairment in the near-light projection area.
Die Scheinwerferoptik kann derart ausgebildet sein, dass sich der erste Projektionsbe reich und der zweite Projektionsbereich sich berühren und/oder teilweise überlappen. Dadurch, dass sich der erste Projektionsbereich und der zweite Projektionsbereich berüh ren bzw. überlappen kann das FOV (Field of View) bzw. das Blickfeld des Fahrers im mitt leren Bereich gut ausgeleuchtet werden, so dass zwischen dem Fernlichtprojektionsbe reich und dem Nahlichtprojektionsbereich ein fließender Übergang ohne dunkle Zonen entsteht. The headlight optics can be designed in such a way that the first projection area and the second projection area touch and/or partially overlap. Because the first projection area and the second projection area touch or overlap, the FOV (field of view) or the driver's field of vision can be well illuminated in the central area, so that there is a smooth transition between the high-beam projection area and the near-light projection area without dark zones.
Die Scheinwerferoptik kann insbesondere dazu ausgebildet sein, dass der erste Projekti onsbereich sich über einen vertikalen Winkelbereich von -4° bis +6°, insbesondere -2° bis +3°, bezogen auf die horizontale Ebene, erstreckt. Mit dem vertikalen Öffnungswinkel von -4° bis +6°, insbesondere -2° bis +3°, des ersten Projektionsbereichs kann der gesamte Projektionsbereich des Fernlichts ohne Einsatz zusätzlicher lichtlenkender Elemente, wie DMD (Digital Mirror Device) oder andere mechanisch verstellbare Elemente, abgedeckt werden. In particular, the headlight optics can be designed so that the first projection area extends over a vertical angular range of -4° to +6°, in particular -2° to +3°, in relation to the horizontal plane. With the vertical opening angle of -4° to +6°, in particular -2° to +3°, of the first projection area, the entire projection area of the high beam can be projected without the use of additional light-guiding elements such as DMD (Digital Mirror Device) or other mechanically adjustable elements. be covered.
Die Scheinwerferoptik kann ferner dazu ausgebildet sein, dass der zweite Projektionsbe reich sich über einen vertikalen Wnkelbereich von -10° bis 0°, insbesondere -8° bis -1°, bezogen auf die horizontale Ebene erstreckt. Der Wnkelbereich von -10° bis 0°, insbe sondere -8° bis -1°, deckt im Wesentlichen vollständig den Nahlichtprojektionsbereich für HD-Funktionalität insbesondere zur Bereitstellung von hochaufgelösten Fahrassistenz- Projektionen auf die Fahrbahn ab. Mit einem einzigen Scheinwerfermodul kann somit so wohl die Fernlichtfunktionalität als auch die HD-Funktionalität im Wesentlichen vollständig abgedeckt werden, ohne dabei an den Rändern des Beleuchtungsfeldes, insbesondere an dem oberen bzw. unteren Rand des ersten Projektionsbereichs bzw. des zweiten Pro jektionsbereichs, an Lichtleistung einzubüßen. The headlight optics can also be designed so that the second projection area extends over a vertical angle range of -10° to 0°, in particular -8° to -1°, in relation to the horizontal plane. The angular range from -10° to 0°, in particular -8° to -1°, essentially completely covers the near-light projection range for HD functionality, in particular for providing high-resolution driver assistance projections onto the road. With a single headlight module, both the high-beam functionality and the HD functionality can be essentially completely covered without reducing light output at the edges of the illumination field, in particular at the upper or lower edge of the first projection area or the second projection area to forfeit
In einigen Ausführungsformen ist das Optikelement derart ausgebildet, dass die Erweite rung der Projektionsbereiche der ersten Gruppe der Teillichtstrahlen im Wesentlichen nur in der vertikalen Richtung erfolgen kann. Bei der Realisierung des sogenannten Glare- Free-High-Beam oder Adaptive-Driving-Beam bzw. blendfreien Scheinwerferfernlichts mit adaptiver Abblendfunktion kommt es in der Regel weniger auf die vertikale Auflösung des Scheinwerferlichts an, so dass der Projektionsbereich ohne merkliche Beeinträchtigung der Scheinwerferperformance in die vertikale Richtung erweitert werden kann. Das Adap- tive-Driving-Beam bzw. das blendfreie Fernlicht kann dabei erforderlichenfalls durch das Ausblenden von Segmenten aus dem Fernlicht mit einer hohen horizontalen Auflösung erzielt werden. In some embodiments, the optical element is designed in such a way that the expansion of the projection areas of the first group of partial light beams can essentially only take place in the vertical direction. With the realization of the so-called glare-free high beam or adaptive driving beam or glare-free headlight high beam With an adaptive dimming function, the vertical resolution of the headlight light is usually less important, so that the projection area can be extended in the vertical direction without any noticeable impairment of the headlight performance. If necessary, the adaptive driving beam or the glare-free high beam can be achieved by hiding segments from the high beam with a high horizontal resolution.
Die Scheinwerferoptik kann derart ausgebildet sein, dass die Teillichtstrahlen der ersten Gruppe einen horizontalen Öffnungswinkel von etwa 0,1° oder niedriger und einen verti kalen Öffnungswinkel von etwa 0,2° oder mehr aufweisen. Aufgrund der größeren vertika len Öffnungswinkel kann somit der vertikale Projektionsbereich der Teillichtstrahlen und somit des Scheinwerferfernlichts unter Beibehaltung der hohen horizontalen Auflösung vergrößert werden. The headlight optics can be designed in such a way that the partial light beams of the first group have a horizontal opening angle of approximately 0.1° or less and a vertical opening angle of approximately 0.2° or more. Because of the larger vertical angle of aperture, the vertical projection range of the partial light beams and thus of the high beam headlights can be increased while maintaining the high horizontal resolution.
Die Scheinwerferoptik kann derart ausgebildet sein, dass die Teillichtstrahlen der zweiten Gruppe einen Öffnungswinkel von etwa 0,1° oder niedriger sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung aufweist. Diese Scheinwerferauflösung ermöglicht, Symbole und/oder Wegweiser auf die Fahrbahn so zu projizieren, dass diese für den Fahrer des Fahrzeugs gut wahrnehmbar sind. Somit können die zwei Funktionen in einem einzigen Scheinwerfermodul realisiert werden, nämlich die HD-Projektion zur Fahrerassistenz mit einem Projektionsbereich unmittelbar vor dem Fahrzeug, bis etwa 7 m Abstand, und Fern lichtfunktion mit einem vertikalen Projektionswinkel von etwa 3° über der horizontalen Ebene. The headlight optics can be designed in such a way that the partial light beams of the second group have an opening angle of approximately 0.1° or less both in the vertical and in the horizontal direction. This headlight resolution enables symbols and/or signposts to be projected onto the roadway in such a way that the driver of the vehicle can clearly see them. This means that the two functions can be implemented in a single headlight module, namely the HD projection for driver assistance with a projection area directly in front of the vehicle, up to a distance of around 7 m, and the high-beam function with a vertical projection angle of around 3° above the horizontal plane.
Das Optikelement kann derart ausgebildet sein, dass es im Wesentlichen nur von der ers ten Gruppe der Teilstrahlen erfasst wird. Das Optikelement kann insbesondere als ein Zu satzelement zum Nachrüsten von bestehenden Scheinwerfermodulen ausgebildet sein. Durch den Einsatz des Optikelements kann der Beleuchtungsbereich von Scheinwerfern auf einfache Weise durch Nachrüsten von bestehenden Scheinwerfermodulen erweitert werden. The optical element can be designed in such a way that it is essentially only detected by the first group of partial beams. The optical element can be designed in particular as an additional element for retrofitting existing headlight modules. By using the optical element, the lighting range of headlights can be expanded in a simple manner by retrofitting existing headlight modules.
Insbesondere kann das Optikelement als ein Multi-Fokus-Optikelement zum vertikalen Auffächern der Teillichtstrahlen der ersten Gruppe ausgebildet sein. Durch die Auffäche rung des Lichts in der vertikalen Richtung können die Projektionsbereiche der Teilstrahlen der ersten Gruppe und folglich auch der erste Projektionsbereich insgesamt in der vertika len Richtung erweitert werden, ohne dabei die Lichtverteilung in der horizontalen Richtung wesentlich zu beeinträchtigen. In particular, the optics element can be designed as a multi-focus optics element for vertically fanning out the partial light beams of the first group. By fanning out the light in the vertical direction, the projection areas of the partial beams of the first group, and consequently also the first projection area as a whole, can be expanded in the vertical direction without significantly impairing the light distribution in the horizontal direction.
Das Optikelement kann als ein Haifischzahnoptikelement insb. mit einer oder mehreren gezackten optischen Grenzflächen zum vertikalen Auffächern der Teillichtstrahlen ausge bildet sein. Mit dem Haifischzahnoptikelement kann die vertikale Auffächerung der Teil strahlen der ersten Gruppe auf einfache Weise erfolgen, ohne dabei die Lichtverteilung in der horizontalen Richtung wesentlich zu beeinträchtigen. The optics element can be formed as a sharkstooth optics element, esp. With the shark tooth optics element, the vertical fanning out of the partial rays of the first group can be done in a simple manner without significantly impairing the light distribution in the horizontal direction.
Das Optikelement kann als ein Walzenoptikelement insb. mit einer oder mehreren gerif felte optischen Grenzflächen zum vertikalen Auffächern der Teillichtstrahlen ausgebildet sein. Mit der geriffelten optischen Grenzfläche kann die vertikale Auffächerung der Teil strahlen der ersten Gruppe auf einfache Weise erfolgen. The optical element can be designed as a roller optical element, in particular with one or more corrugated optical boundary surfaces for the vertical fanning out of the partial light beams. With the corrugated optical interface, the vertical fanning out of the partial rays of the first group can be done in a simple manner.
Das Optikelement kann insbesondere als Freiformlinse, insbesondere als Teil eines Lin sensystems der Scheinwerferoptik, ausgebildet sein. Mit der Freiformlinse kann die Len kung bzw. die Aufweitung der Teillichtstrahlen gezielt und präzise eingestellt werden. The optical element can be designed in particular as a free-form lens, in particular as part of a lens system of the headlight optics. With the free-form lens, the steering or the widening of the partial light beams can be adjusted in a targeted and precise manner.
Nach einem zweiten Aspekt wird ein Fahrzeugscheinwerfer zum Erzeugen eines Schein werferlichts mit einem ersten Projektionsbereich und mit einem zweiten Projektionsbe reich bereitgestellt. Der Fahrzeugscheinwerfer weist wenigstens ein Scheinwerfermodul gemäß dem ersten Aspekt auf. Der Scheinwerfer stellt die volle Funktionalität sowohl im Fernlichtprojektionsbereich als auch in dem Nahlichtprojektionsbereich bereit und weist eine besonders einfache Bauweise auf. Denn die beiden Funktionalitäten des Scheinwer fers können mit einem einzigen Scheinwerfermodul realisiert werden. According to a second aspect, a vehicle headlight for generating a headlight is provided with a first projection area and a second projection area. The vehicle headlight has at least one headlight module according to the first aspect. The headlight provides full functionality both in the high beam projection area and in the near light projection area and has a particularly simple design. The two functionalities of the headlight can be implemented with a single headlight module.
Nach einem dritten Aspekt wird ein Fahrzeug mit einem Scheinwerfer nach dem zweiten Aspekt bereitgestellt. Das Fahrzeug bietet volle Scheinwerferfunktionalität und kann kos tengünstig hergestellt werden. Die Reduzierung der Anzahl von Scheinwerfermodulen macht das Fahrzeug insgesamt leichter und eröffnet weitere Designfreiheit für die Fahr zeugdesigner. According to a third aspect, there is provided a vehicle having a headlamp according to the second aspect. The vehicle offers full headlight functionality and can be manufactured cost-effectively. The reduction in the number of headlight modules makes the vehicle lighter overall and opens up further design freedom for the vehicle designers.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Für gleiche oder gleichwirkende Teile werden in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet. Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Scheinwerfermoduls gemäß ei nem Ausführungsbeispiel, The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figures. The same reference numbers are used in the figures for parts that are the same or have the same effect. Fig. 1 shows a schematic cross section of a headlight module according to an exemplary embodiment,
Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausleuchtungsfeld eines Scheinwerfers gemäß einem Ausführungsbeispiel, und 2 schematically shows an illumination field of a headlight according to an embodiment, and
Fig. 3 zeigt ein Ausleuchtungsmuster eines Ausleuchtungsfelds gemäß Fig. 2. FIG. 3 shows an illumination pattern of an illumination field according to FIG. 2.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Scheinwerfermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Ansicht der Fig. 1 entspricht einem vertikalen Querschnitt des Scheinwerfermoduls 1 im eingebauten Zustand Das Scheinwerfermodul 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem ersten Ende 3 und mit einem zweiten Ende 4. An dem ersten Ende 3 des Gehäuses 2 befindet sich ein Lichtaustrittsfenster 5 und an dem zweiten Ende 3 des Gehäuses 2 ist ein LED-Modul 6 mit einer Anzahl von LEDs (nicht gezeigt) angeord net. 1 shows a schematic cross section of a headlight module according to an embodiment. The view of Fig. 1 corresponds to a vertical cross section of the headlight module 1 in the installed state. The headlight module 1 comprises a housing 2 with a first end 3 and a second end 4. At the first end 3 of the housing 2 there is a light exit window 5 and on the second end 3 of the housing 2 is an LED module 6 with a number of LEDs (not shown) net angeord.
Das Scheinwerfermodul 1 umfasst ferner eine Scheinwerferoptik 7, welche innerhalb des Gehäuses 2 zwischen dem LED-Modul 6 und dem Lichtaustrittsfenster 5 angeordnet ist. Das Gehäuse 2 ist im Wesentlichen axialsymmetrisch mit einer Symmetrieachse 8 ausge bildet, wobei die Symmetrieachse 8 im Wesentlichen mit der Hauptabstrahlrichtung des Scheinwerfermoduls 1 übereinstimmt. Die Scheinwerferoptik 7 umfasst ein Optikelement 9, welches in dem Gehäuse 2 asymmetrisch bzw. oberhalb der Symmetrieachse 8 ange ordnet ist. Das Lichtaustrittsfenster 5 kann insbesondere als Teil der Scheinwerferoptik 7 bzw. als ein aktives optisches Element, insbesondere als eine Sammel- und/oder Streu linse ausgebildet sein. The headlight module 1 also includes headlight optics 7 which are arranged within the housing 2 between the LED module 6 and the light exit window 5 . The housing 2 is essentially axially symmetrical with an axis of symmetry 8 , the axis of symmetry 8 essentially coinciding with the main emission direction of the headlight module 1 . The headlight optics 7 includes an optical element 9 which is arranged asymmetrically in the housing 2 or above the axis of symmetry 8 . The light exit window 5 can in particular be designed as part of the headlight optics 7 or as an active optical element, in particular as a converging and/or scattering lens.
Fig. 1 zeigt auch einen Karosserieteil 10 des Fahrzeugs sowie ein Befestigungselement 11 zur Befestigung des Scheinwerfermoduls 1 an dem Fahrzeug bzw. innerhalb eines Scheinwerfers des Fahrzeugs. 1 also shows a body part 10 of the vehicle and a fastening element 11 for fastening the headlight module 1 to the vehicle or inside a headlight of the vehicle.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Scheinwerfermodul 1 als ein LED-Matrix-Schein- werfermodul ausgebildet, wobei die LEDs in dem LED-Modul 6 matrixartig angeordnet sind. Das Scheinwerfermodul 1 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiels eine Pri märoptik 12 zum Bündeln des von jeweiligen LEDs ausgestrahlten Lichts. Die Primäroptik 12 kann als Teil des LED-Moduls 6 oder als separates optisches Element ausgebildet sein. In this exemplary embodiment, the headlight module 1 is designed as an LED matrix headlight module, with the LEDs being arranged in the LED module 6 in the manner of a matrix. In the exemplary embodiment shown, the headlight module 1 comprises a primary lens system 12 for bundling the light emitted by the respective LEDs. The primary optics 12 can be designed as part of the LED module 6 or as a separate optical element.
Die Funktionsweise des Scheinwerfermoduls 1 wird anhand von schematisch dargestell ten Grenzlichtstrahlen (gestrichelt dargestellt) des Scheinwerferlichts verdeutlicht. Das von den LEDs des LED-Moduls 6 emittierte Licht wird durch die Scheinwerferoptik zum Scheinwerferlicht geformt, welches durch das Lichtaustrittsfenster 6 austritt. Dabei leuch tet ein erster Teil des Scheinwerferlichts einen ersten Projektionsbereich 20 und ein zwei ter Teil des Scheinwerferlichts einen zweiten Projektionsbereich 30 aus. The mode of operation of the headlight module 1 is illustrated by means of diagrammatically illustrated boundary light beams (shown in dashed lines) of the headlight light. The light emitted by the LEDs of the LED module 6 is formed by the headlight optics into the headlight light, which exits through the light exit window 6 . A first part of the headlight illuminates a first projection area 20 and a second part of the headlight illuminates a second projection area 30 .
Die Ausrichtung des Scheinwerfermoduls 1 in Fig. 1 entspricht der Orientation des Scheinwerfermoduls 1 im eingebauten Zustand. Der erste Projektionsbereich 20 bzw. der obere Projektionsbereich leuchtet einen oberen Teil des Scheinwerferbeleuchtungsfelds bzw. Fernlichtprojektionsfeld pixelartig aus. Der zweite Projektionsbereich 30 bzw. der un tere Projektionsbereich 30 leuchtet einen unteren Teil des Scheinwerferbeleuchtungsfel des bzw. Nahlichtprojektionsfeld pixelartig aus. Die Scheinwerferpixel werden durch Teil lichtstrahlen des Scheinwerferlichts erzeugt, die durch Ansteuern der einzelnen LEDs des LED-Moduls separat bzw. unabhängig voneinander ausgeleuchtet werden können. The alignment of the headlight module 1 in FIG. 1 corresponds to the orientation of the headlight module 1 in the installed state. The first projection area 20 or the upper projection area illuminates an upper part of the headlight illumination field or high-beam projection field in a pixel-like manner. The second projection area 30 or the lower projection area 30 illuminates a lower part of the headlight illumination field or near-light projection field in a pixel-like manner. The headlight pixels are generated by partial light beams of the headlight, which can be illuminated separately or independently of one another by controlling the individual LEDs of the LED module.
Die Scheinwerferauflösung wird dabei durch die Pixelgröße bzw. durch die Öffnungswin kel der Lichtkegel von einzelnen Teillichtstrahlen bestimmt, die jeweils einen Teilbereich des ersten Projektionsbereichs 20 bzw. des zweiten Projektionsbereichs 30 ausleuchten. Der erste Projektionsbereich 20 wird dabei durch eine erste Gruppe der Teillichtstrahlen ausgeleuchtet und der zweite Projektionsbereich 30 wird durch eine zweite Gruppe der Teillichtstrahlen ausgeleuchtet. Das Optikelement 9 ist dazu ausgebildet, die Lichtkegel bzw. die Projektionsbereiche der Teillichtstrahlen selektiv zu erweitern. Insbesondere wird durch die asymmetrische bzw. von der Symmetrieachse versetzte Anordnung des Opti kelements 9 bewirkt, dass im Wesentlichen nur die Teillichtstrahlen der ersten Gruppe in der vertikalen Richtung aufgeweitet werden. Mit dem Optikelement 9 kann somit der Pro jektionsbereich des Scheinwerferlichts im Fernlichtbereich in der vertikalen Richtung er weitert werden. Das Optikelement 9 kann insbesondere als ein Zusatzelement zum Nach rüsten von bestehenden Scheinwerfermodulen ausgebildet sein. Durch den Einsatz des Optikelements kann der Beleuchtungsbereich von Scheinwerfern auf einfache Weise durch Nachrüsten von bestehenden Scheinwerfermodulen erweitert werden. Wie anhand der Grenzlichtstrahlen in Fig. 1 zu erkennen ist, überlappen sich zum Teil der erste Projektionsbereich 20 und der zweite Projektionsbereich 30 in der vertikalen Rich tung. Je nach Ausführung kann der Überlappwinkel zwischen dem ersten Projektionsbe reich 20 und dem zweiten Projektionsbereich 30 in der vertikalen Richtung im Bereich 2° bis 5° liegen. Aufgrund der Überlappung des ersten Projektionsbereichs 20 und des zwei ten Projektionsbereichs 30 kann das Blickfeld des Fahrers im mittleren Bereich gut ausge leuchtet werden, so dass zwischen dem Fernlichtprojektionsbereich und dem Nahlichtpro jektionsbereich auch bei aktivierter Abblendfunktion ein fließender Übergang ohne dunkle Zone entsteht. The headlight resolution is determined by the pixel size or by the opening angle of the light cone of individual partial light beams, each of which illuminates a partial area of the first projection area 20 or the second projection area 30 . The first projection area 20 is illuminated by a first group of the partial light beams and the second projection area 30 is illuminated by a second group of the partial light beams. The optical element 9 is designed to selectively expand the light cone or the projection areas of the partial light beams. In particular, the asymmetrical arrangement of the optical element 9 or the arrangement offset from the axis of symmetry has the effect that essentially only the partial light beams of the first group are expanded in the vertical direction. With the optical element 9, the projection range of the headlight in the high-beam range can thus be expanded in the vertical direction. The optical element 9 can in particular be designed as an additional element for retrofitting existing headlight modules. By using the optical element, the lighting range of headlights can be expanded in a simple manner by retrofitting existing headlight modules. As can be seen from the boundary light beams in FIG. 1, the first projection area 20 and the second projection area 30 partially overlap in the vertical direction. Depending on the design, the overlap angle between the first projection area 20 and the second projection area 30 in the vertical direction can be in the range of 2° to 5°. Due to the overlapping of the first projection area 20 and the second projection area 30, the driver's field of vision can be well illuminated in the central area, so that there is a smooth transition without a dark zone between the high beam projection area and the near light projection area even when the dimming function is activated.
Aufgrund der Aufweitung der Teillichtstrahlen der ersten Gruppe in der vertikalen Rich tung, kann der vertikale Wnkelbereich des ersten Projektionsbereichs 20 bzw. des ge samten Fernlichtstrahls aufgeweitet werden, so dass der erste Projektionsbereich 20 sich über einen vertikalen Wnkelbereich von -2° bis +3° (bezogen auf die horizontale Ebene) erstreckt. Mit dem vertikalen Öffnungswinkel von -2° bis +3° des ersten Projektionsbe reichs 20 kann der gesamte Projektionsbereich des Fernlichts ohne Einsatz zusätzlicher lichtlenkender Elemente abgedeckt werden. Due to the expansion of the partial light beams of the first group in the vertical direction, the vertical angular range of the first projection area 20 or of the entire high beam can be expanded, so that the first projection area 20 extends over a vertical angular range of -2° to +3° (relative to the horizontal plane) extends. With the vertical opening angle of −2° to +3° of the first projection area 20, the entire projection area of the high beam can be covered without the use of additional light-guiding elements.
Die Scheinwerferoptik 7 kann insbesondere so ausgebildet sein, dass der zweite Projekti onsbereich sich über einen vertikalen Winkelbereich von -8 bis -1° erstreckt. Das Schein werfermodul 1 kann somit sowohl den gesamten Fernlichtbereich als auch den gesamten Nahlichtbereich abdecken. The headlight optics 7 can in particular be designed in such a way that the second projection area extends over a vertical angular range of −8 to −1°. The headlight module 1 can thus cover both the entire high-beam range and the entire near-light range.
Das Optikelement 9 ist dazu ausgebildet, dass die Scheinwerferlichtverteilung in horizon taler Richtung nicht oder nur geringfügig beeinflusst wird. Insbesondere kann das Opti kelement 9 derart ausgebildet sein, dass die Aufweitung der Projektionsbereiche der ers ten Gruppe der Teillichtstrahlen im Wesentlichen nur in der vertikalen Richtung erfolgt. Durch das Optikelement 9 wird somit die horizontale Auflösung der Teillichtstrahlen nicht oder nur geringfügig beeinflusst, so dass trotz der Aufweitung der Teillichtstrahlen ein blendfreies Scheinwerferfernlicht mit einer hohen horizontalen Auflösung realisiert werden kann. Der horizontale Öffnungswinkel der Teillichtstahlen der ersten Gruppe als auch der zweiten Gruppe der Teillichtstrahlen kann etwa gleich groß sein. In einigen Ausführungs beispielen beträgt der horizontale Öffnungswinkel der Teillichtstrahlen etwa 0,1°. Der ver tikale Öffnungswinkel der Teillichtstrahlen der ersten Gruppe kann hingegen aufgrund der Aufweitung durch das Optikelement 9 größer als 0,1° insbesondere etwa 0,2° oder mehr, sein. The optical element 9 is designed so that the headlight light distribution in the horizontal direction is not affected or is only slightly affected. In particular, the optical element 9 can be designed in such a way that the widening of the projection areas of the first group of partial light beams takes place essentially only in the vertical direction. The horizontal resolution of the partial light beams is not or only slightly influenced by the optical element 9, so that despite the widening of the partial light beams, a glare-free headlight high beam with a high horizontal resolution can be implemented. The horizontal opening angle of the partial light beams of the first group and of the second group of partial light beams can be approximately the same size. In some embodiment examples, the horizontal opening angle of the partial light beams is approximately 0.1°. The vertical opening angle of the partial light beams of the first group, on the other hand, can be greater than 0.1°, in particular about 0.2° or more, due to the widening by the optical element 9. be.
Als Optikelement 9 kann ein Multi-Fokus-Optikelement mit vertikal aufgefächerten Fokus punkten eingesetzt werden. Alternative oder zusätzlich kann das Optikelement 9 als Hai fischzahnoptikelement und/oder Walzenoptikelement ausgebildet sein. Mit dem Multi-Fo- kus-Optikelement bzw. Haifischzahnoptikelement und/oder Walzenoptikelement kann die vertikale Aufweitung der Teillichtstrahlen des Scheinwerferlichts auf einfache Weise erfol gen. Das Optikelement 9 kann insbesondere als Freiformlinse ausgebildet sein. Mit der Freiformlinse kann die Strahlführung bzw. die Aufweitung der Teillichtstrahlen gezielt und präzise eingestellt werden. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Freiformlinse als Teil eines in das Scheinwerfermodul 1 integrierbaren Linsensystems ausgebildet sein. A multi-focus optical element with vertically fanned-out focus points can be used as the optical element 9 . Alternatively or additionally, the optics element 9 can be designed as a shark tooth optics element and/or roller optics element. The vertical widening of the partial light beams of the headlight can be achieved in a simple manner with the multi-focus optical element or sharkstooth optical element and/or roller optical element. The optical element 9 can in particular be designed as a free-form lens. With the free-form lens, the beam guidance or the expansion of the partial light beams can be adjusted in a targeted and precise manner. In some exemplary embodiments, the free-form lens is designed as part of a lens system that can be integrated into the headlight module 1 .
Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausleuchtungsfeld eines Scheinwerfers gemäß einem Aus führungsbeispiel. Insbesondere zeigt Fig. 2 das Ausleuchtungsfeld 50 des Scheinwerfers schematisch aus der Fahrerperspektive. Auf der X-Achse ist der horizontale Abstrahlwin kel des Scheinwerferlichts bezogen auf einen zentralen Mittelpunkt aufgetragen. Auf der Y-Achse ist der vertikale Abstrahlwinkel des Scheinwerferstrahls bezogen auf den zentra len Mittelpunkt aufgetragen. Der erste Projektionsbereich 20 bzw. der Fernlichtprojekti onsbereich erstreckt sich horizontal etwa zwischen -12° und +12° und vertikal etwa zwi schen -2° und +5°. Der zweite Projektionsbereich 30 bzw. Nahlichtprojektionsbereich er streckt sich horizontal etwa zwischen -10° und +10° und vertikal etwa zwischen -7° und - 1°. Der erste Projektionsbereich 20 und der zweite Projektionsbereich 30 überlappen sich zum Teil, wobei der vertikale Überlappungswinkel in etwa 1° beträgt. Die vertikale Posi tion der X-Achse entspricht der Horizontlinie. Der Teil des Ausleuchtungsfelds unterhalb der X-Achse entspricht dem Nahlichtprojektionsbereich, in welchem HD-Funktionalität re alisiert werden kann. Insbesondere können in dem Nahlichtprojektionsbereich Symbole wie Wegweiser auf die Fahrbahn projiziert werden und dem Fahrer auf diesem Wege In formationen übermittelt werden. Fig. 2 shows schematically an illumination field of a headlight according to an exemplary embodiment. In particular, FIG. 2 shows the illumination field 50 of the headlight schematically from the driver's perspective. The horizontal beam angle of the headlight is plotted on the x-axis in relation to a central point. The vertical beam angle of the headlight beam is plotted on the Y-axis in relation to the central point. The first projection area 20 or the high-beam projection area extends horizontally between approximately -12° and +12° and vertically between approximately -2° and +5°. The second projection area 30 or near-light projection area extends horizontally between approximately -10° and +10° and vertically between approximately -7° and -1°. The first projection area 20 and the second projection area 30 partially overlap, the vertical overlap angle being approximately 1°. The vertical position of the X-axis corresponds to the horizon line. The part of the illumination field below the X-axis corresponds to the near-light projection area, in which HD functionality can be implemented. In particular, symbols such as signposts can be projected onto the roadway in the near-light projection area and information can be transmitted to the driver in this way.
Fig. 3 zeigt ein Ausleuchtungsmuster eines Ausleuchtungsfelds gemäß Fig. 2. Das in Fig. 3 gezeigte Ausleuchtungsmuster ergibst sich aus einer Lichtsimulation, wenn das Aus leuchtungsfeld mit einem ein Scheinwerfermodul gemäß Fig. 1 aufweisenden Scheinwer fer angeleuchtet wird. Das Ausleuchtungsfeld 50 wird dabei sowohl in dem Fernlichtpro jektionsbereich 20 als auch in dem Nahlichtprojektionsbereich 30 ausgeleuchtet. An dem Ausleuchtungsmuster ist eine Pixelstruktur erkennbar, was auf die pixelartige Ausleuch tung des Ausleuchtungsfelds durch den LED-Pixel-Scheinwerfer zurückzuführen ist. Die Pixelstruktur in dem oberen Bereich des Ausleuchtungsmusters unterscheidet sich von der Pixelstruktur in dem unteren Bereich des Ausleuchtungsmusters. Die Pixelgröße in dem unteren Bereich beträgt in der horizontalen sowie in der vertikalen Richtung etwa 0,1°. In dem oberen Bereich weisen die Pixel eine längliche Struktur und eine vertikale Ausrichtung auf. Die Pixelgröße in dem oberen Bereich beträgt in der vertikalen Richtung etwa 0,5° und in der horizontalen Richtung etwa 0,1°. Diese Verlängerung der Pixel in der vertikalen Richtung ist auf das Optikelement 9 zurückzuführen, welches die Teillichtstrah len der ersten Gruppe in der vertikalen Richtung aufweitet. Aufgrund der länglichen, verti kal ausgerichteten Pixel kann der gesamte Fernlichtbereich des Scheinwerfers mit weni gen Pixelreihen erfasst werden. 3 shows an illumination pattern of an illumination field according to FIG. 2. The illumination pattern shown in FIG. 3 results from a light simulation when the illumination field is illuminated with a headlight having a headlight module according to FIG. 1. The illumination field 50 is illuminated both in the high-beam projection area 20 and in the near-light projection area 30 . To the A pixel structure can be seen in the illumination pattern, which can be attributed to the pixel-like illumination of the illumination field by the LED pixel headlight. The pixel structure in the upper area of the illumination pattern differs from the pixel structure in the lower area of the illumination pattern. The pixel size in the lower area is about 0.1° in both the horizontal and vertical directions. In the upper area, the pixels have an elongated structure and a vertical orientation. The pixel size in the upper area is about 0.5° in the vertical direction and about 0.1° in the horizontal direction. This lengthening of the pixels in the vertical direction is due to the optical element 9, which expands the partial light beams of the first group in the vertical direction. Due to the elongated, vertically aligned pixels, the entire high-beam area of the headlight can be covered with just a few rows of pixels.
Die Scheinwerferauflösung bzw. die Winkelauflösung des Scheinwerfers in der horizonta len Richtung ist in den beiden Bereichen gleich hoch und beträgt etwa 0,1°. Diese Wnkel- auflösung ermöglicht eine bzgl. der horizontalen Richtung hochaufgelöste Abblendfunktio nalität in dem ersten Projektionsbereich 20 sowie eine hochaufgelöste HD-Funktionalität in dem zweiten Projektionsbereich 30. Mit Hilfe des Scheinwerfermoduls 1 kann somit die hochaufgelöste HD-Funktionalität und das blendfreie Fernlicht auf einfache Weise in ei nem einzigen Scheinwerfermodul realisiert werden. The headlight resolution or the angular resolution of the headlight in the horizontal direction is the same in both areas and is approximately 0.1°. This angular resolution enables a horizontal direction high-resolution dimming functionality in the first projection area 20 and high-resolution HD functionality in the second projection area 30. With the help of the headlight module 1, the high-resolution HD functionality and the glare-free high beam can thus be achieved in a simple manner be realized in a single headlight module.
In einigen Ausführungsformen ist das Scheinwerfermodul dazu ausgebildet, einen oder mehrere weiteren Projektionsbereiche bzw. Funktionsbereiche auszuleuchten. Insbeson dere kann die Scheinwerferoptik als eine Multi-Fokus-Optik ausgebildet sein bzw. eine Multi-Fokus-Optik insbesondere mit asymmetrischen Optikelementen umfassen. Mit Hilfe der asymmetrischen optischen Elemente, beispielsweise Linsen mit asymmetrisch ge krümmten Linsenoberflächen, können unterschiedliche Projektionsbereiche, die grund sätzlich auch unterschiedliche Geometrien aufweisen können, ausgeleuchtet werden. So mit können mehrere Funktionalitäten, beispielsweise Fernlicht, HD-Licht, Kurvenlicht- und/oder Nebellicht, in einem einzigen Scheinwerfermodul realisiert werden. In some embodiments, the headlight module is designed to illuminate one or more additional projection areas or functional areas. In particular, the headlight optics can be designed as multi-focus optics or can include multi-focus optics, in particular with asymmetrical optics elements. With the help of the asymmetrical optical elements, for example lenses with asymmetrically curved lens surfaces, different projection areas, which in principle can also have different geometries, can be illuminated. In this way, several functionalities, for example high beam, HD light, cornering light and/or fog light, can be implemented in a single headlight module.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschrei bung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorge sehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Be schreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen ge- macht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen. Außerdem können nach den hier beschriebenen Prinzipien auch mehrere Module bzw. mehrere Produkte miteinander verbunden werden, um weitere Funktionen zu erhalten. Although at least one exemplary embodiment has been shown in the foregoing description, various changes and modifications can be made. The above embodiments are examples only and are not intended to limit the scope, applicability, or configuration of the present restrict disclosure in any way. Rather, the foregoing description provides those skilled in the art with a roadmap for implementing at least one example embodiment, and various changes in the function and arrangement of elements described in an example embodiment may be made without departing from the scope of the appended claims and their legal rights to leave equivalents. In addition, several modules or several products can be connected to each other according to the principles described here in order to obtain additional functions.
Bezugszeichenliste reference list
1 Scheinwerfermodul 1 headlight module
2 Gehäuse 3 erstes Ende 2 housing 3 first end
4 zweites Ende 4 second end
5 Lichtaustrittsfenster 5 light emission windows
6 LED-Modul 7 Scheinwerferoptik 8 Hauptabstrahlrichtung6 LED module 7 Headlight optics 8 Main beam direction
9 Optikelement 9 optic element
10 Karosserie 11 Befestigungselement 12 Primäroptik 10 body 11 fastener 12 primary optics
20 erster Projektionsbereich20 first projection area
30 zweiter Projektionsbereich 30 second projection area
50 Ausleuchtungsfeld 50 coverage area

Claims

Ansprüche Expectations
1. Scheinwerfermodul (1) eines Fahrzeugscheinwerfers zum Erzeugen eines Schein werferlichts zum Ausleuchten eines ersten Projektionsbereichs (20) und eines zwei ten Projektionsbereichs (30), umfassend: ein LED-Modul (6) mit einer Anzahl von LEDs zum Emittieren jeweils eines LED-Lichts, und eine Scheinwerferoptik (7) zum Formen des jeweiligen LED-Lichts zu je weils einem Teillichtstrahl zum Ausleuchten jeweils eines Teilbereichs des ersten Projektionsbereichs (20) und/oder des zweiten Projektionsbereichs (30), wobei die Scheinwerferoptik (7) dazu ausgebildet ist, dass der erste Projektionsbereich (20) durch eine erste Gruppe der Teillichtstrahlen und der zweite Projektionsbereich (30) durch eine zweite Gruppe der Teillicht strahlen ausgeleuchtet werden kann, und wobei die Scheinwerferoptik (7) ein Optikelement (9) zum selektiven Erweitern der Projektionsbereiche der Teillichtstrahlen aufweist, so dass die Projektionsbereiche der ersten Gruppe der Teillichtstrahlen in wenigstens eine Richtung aufgeweitet wer den können. 1. Headlight module (1) of a vehicle headlight for generating a headlight to illuminate a first projection area (20) and a second projection area (30), comprising: an LED module (6) with a number of LEDs for emitting one LED each light, and headlight optics (7) for shaping the respective LED light into a partial light beam each for illuminating a partial area of the first projection area (20) and/or the second projection area (30), the headlight optics (7) being designed for this purpose that the first projection area (20) can be illuminated by a first group of the partial light beams and the second projection area (30) by a second group of the partial light beams, and wherein the headlight optics (7) have an optical element (9) for selectively expanding the projection areas of the Having partial light beams, so that the projection areas of the first group of partial light beams in at least one Ric can be expanded.
2. Scheinwerfermodul nach Anspruch 1, wobei der erste Projektionsbereich (20) ein Fernlichtprojektionsbereich umfasst und der zweite Projektionsbereich (30) ein Nahlichtprojektionsbereich umfasst. 2. Headlight module according to claim 1, wherein the first projection area (20) comprises a high beam projection area and the second projection area (30) comprises a near light projection area.
3. Scheinwerfermodul nach Anspruch 2, wobei sich der erste Projektionsbereich (20) und der zweite Projektionsbereich (30) berühren und/oder teilweise überlappen. 3. Headlight module according to claim 2, wherein the first projection area (20) and the second projection area (30) touch and/or partially overlap.
4. Scheinwerfermodul nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Scheinwerferoptik (7) dazu ausgebildet ist, dass der erste Projektionsbereich (20) sich über einen vertikalen Winkelbereich von -4° bis +6°, insbesondere -2° bis +3°, erstreckt. 4. Headlight module according to claim 2 or 3, wherein the headlight optics (7) is designed such that the first projection area (20) extends over a vertical angular range of -4° to +6°, in particular -2° to +3° .
5. Scheinwerfermodul nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Scheinwerferoptik dazu aus gebildet ist, dass der zweite Projektionsbereich (30) sich über einen vertikalen Win kelbereich von -10° bis 0°, insbesondere -8° bis -1°, erstreckt. 5. Headlight module according to claim 2 or 3, wherein the headlight optics are designed so that the second projection area (30) extends over a vertical angle range from -10° to 0°, in particular -8° to -1°.
6. Scheinwerfermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Opti kelement (9) derart ausgebildet ist, dass die Aufweitung der Projektionsbereiche der ersten Gruppe der Teillichtstrahlen im Wesentlichen nur in der vertikalen Richtung erfolgen kann. 6. Headlight module according to one of the preceding claims, wherein the Opti kelement (9) is designed such that the widening of the projection areas of first group of partial light beams can essentially only take place in the vertical direction.
7. Scheinwerfermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schein werferoptik (7) derart ausgebildet ist, dass die Teillichtstrahlen der ersten Gruppe einen horizontalen Öffnungswinkel von etwa 0,1° oder niedriger und einen vertika len Öffnungswinkel von etwa 0,2° oder mehr aufweisen. 7. Headlight module according to one of the preceding claims, wherein the headlight lens (7) is designed such that the partial light beams of the first group have a horizontal opening angle of about 0.1 ° or less and a verti len opening angle of about 0.2 ° or more exhibit.
8. Scheinwerfermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schein werferoptik (7) derart ausgebildet ist, dass die Teillichtstrahlen der zweiten Gruppe einen Öffnungswinkel von etwa 0,1° oder niedriger sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Richtung aufweist. 8. Headlight module according to one of the preceding claims, wherein the headlight lens system (7) is designed such that the partial light beams of the second group have an aperture angle of about 0.1° or less in both the vertical and horizontal directions.
9. Scheinwerfermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Opti kelement (9) derart ausgebildet ist, dass es im Wesentlichen nur von der ersten Gruppe der Teilstrahlen erfasst wird. 9. Headlight module according to one of the preceding claims, wherein the Opti kelement (9) is designed such that it is essentially only detected by the first group of partial beams.
10. Scheinwerfermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Opti kelement (9) als ein Multi-Fokus-Optikelement zum vertikalen Auffächern der Teil lichtstrahlen der ersten Gruppe ausgebildet ist. 10. Headlight module according to one of the preceding claims, wherein the Opti kelement (9) is designed as a multi-focus optical element for vertically fanning out the partial light beams of the first group.
11. Scheinwerfermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Opti kelement (9) als eine Haifischzahnoptikelement zum vertikalen Auffächern der Teil lichtstrahlen der ersten Gruppe ausgebildet ist. 11. Headlight module according to one of the preceding claims, wherein the Opti kelement (9) is designed as a shark tooth optics element for vertically fanning out the partial light beams of the first group.
12. Scheinwerfermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Opti kelement (9) als ein Walzenoptikelement zum vertikalen Auffächern der Teillicht strahlen ausgebildet ist. 12. Headlight module according to one of the preceding claims, wherein the Opti kelement (9) radiate as a roller optical element for the vertical fanning of the partial light is formed.
13. Scheinwerfermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Opti kelement (9) als eine Freiformlinse ausgebildet ist. 13. Headlight module according to one of the preceding claims, wherein the Opti kelement (9) is designed as a free-form lens.
14. Fahrzeugscheinwerfer zum Erzeugen eines Scheinwerferlichts mit einem ersten Projektionsbereich (20) und mit einem zweiten Projektionsbereich (30), wobei der Fahrzeugscheinwerfer wenigstens ein Scheinwerfermodul (1) gemäß einem der vor hergehenden Ansprüche aufweist. 14. Vehicle headlight for generating a headlight with a first projection area (20) and with a second projection area (30), wherein the vehicle headlight has at least one headlight module (1) according to one of the preceding claims.
15. Fahrzeug, wobei das Fahrzeug wenigstens ein Fahrzeugscheinwerfer nach An spruch 14 aufweist. 15. Vehicle, wherein the vehicle has at least one vehicle headlight according to claim 14.
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