WO2010054956A1 - Optische linse für eine beleuchtungseinheit und beleuchtungseinheit sowie fahrzeugscheinwerfer - Google Patents

Optische linse für eine beleuchtungseinheit und beleuchtungseinheit sowie fahrzeugscheinwerfer Download PDF

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WO2010054956A1
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light
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lighting unit
face
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Thomas Reiners
Oliver Hering
Philipp Helbig
Peter Helbig
Peter Frey
Siegfried Foerstner
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Osram GmbH
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    • F21S41/334—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of patch like sectors
    • F21S41/336—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of patch like sectors with discontinuity at the junction between adjacent areas

Definitions

  • the invention relates to an optical lens according to the preamble of patent claim 1 and to a lighting unit with such an optical lens and to a vehicle headlight having at least one such lighting unit.
  • Such an optical lens is disclosed for example in DE 298 13 531 Ul.
  • This document describes an optical lens for vehicle headlamps whose front side is formed by a central spherical or aspherical lens part and at least one spherical or aspherical lens ring adjoining the central lens part by means of a peripheral flank.
  • This optical lens has at its edge an annular peripheral flange which serves to hold the optical lens.
  • optical lens having the features of claim 1.
  • Particularly advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.
  • the optical lens according to the invention is characterized by its hood-like shape.
  • the light source and any further optical elements of a lighting unit such as a reflector for example, can be protected from external influences under the hood-like optical lens.
  • no cover is required to protect the light source.
  • the hood-like shape also eliminates the need for optical lens mounting means, as the sidewall of the hood-like optical lens itself can be used to support it.
  • hood-like shape of the optical lens by sealing the interface between the optical lens and a housing of a lighting unit incorporating the optical lens as a component, a gas-tight arrangement of the light source and any further optical elements under the hood-like optical lens can be achieved.
  • the optical lens according to the invention has a front side and a side wall connected to the front side, so that the front side and the side wall form the hood-like shape of the optical lens according to the invention.
  • the complete end face or at least a portion of the end face is designed to be translucent.
  • At least the front side or the translucent portion of the front side can thus be used as an optically active element of the optical lens according to the invention.
  • the side wall may also be translucent in order to additionally Lich to take over their support function and optical functions.
  • optically refractive surfaces of the optical lens according to the invention are advantageously arranged in the front side, in order to allow optimal interaction with a reflector and a light source, which are arranged under the hood-like optical lens.
  • a first refractive surface is preferably arranged on the inside of the end face and a second refractive surface on the outside of the end face of the optical lens according to the invention.
  • the two above-mentioned refractive surfaces define an optical axis of the optical lens according to the invention, which runs parallel to the annular axis of the side wall and perpendicular to the end face of the optical lens according to the invention and which is aligned with the optical axis of a reflector which is arranged under the hood-like optical lens. can be brought to cover.
  • the optical lens according to the invention has at least one light-scattering region in order to avoid a glare caused by light rays which strike the optical lens outside the first and second refractive surfaces.
  • at least the region of the end face arranged outside the first and second refractive surfaces is designed to be light-scattering.
  • the side wall of the optical lens according to the invention may be designed to be light-scattering.
  • the optical lens according to the invention advantageously has on its inner side first alignment means which serve for the correct mounting of a reflector on the optical lens.
  • first adjustment means By means of the first adjustment means a correct relative spatial orientation and arrangement of the optically active surfaces of a reflector, which is arranged under the hood-like optical lens, is ensured with respect to the refractive surfaces of the optical lens.
  • the first adjustment means are arranged on the inside of the optical lens in the region of a contact surface for the reflector.
  • the optical lens according to the invention has arranged on its side wall second adjustment means, which serve for the correct position mounting of a light source to the optical lens according to the invention.
  • second adjustment means By means of the second adjusting means a correct relative spatial orientation and arrangement of a light source, which is arranged under the hood-like optical lens, is made possible with respect to the refractive surfaces of the optical lens according to the invention.
  • the second adjustment means can cooperate, for example, with a base or a housing of the light source or a lighting unit which contains the light source and the optical lens as constituents.
  • the combination of the first and second adjustment means additionally ensures a correct spatial orientation of the reflector with respect to the light source.
  • the optical lens according to the invention preferably consists of translucent plastic, for example of polycarbonate or polymethylmethacrylate.
  • the optical lens according to the invention can be produced in a simple manner by means of injection molding.
  • the outside of the optical lens according to the invention may have a scratch-resistant, translucent coating to protect its outer surface from damage.
  • the lighting unit according to the invention has, in addition to the optical lens according to the invention a reflector which rests against the inside of the hood-like optical lens, and a light source, which is covered by the optical see lens. Both the reflector and the light source are in the lighting unit according to the invention under the hood-like optical lens protected from external influences.
  • the lighting unit according to the invention thus requires no further covers for the protection of reflector and light source.
  • the reflector of the illumination unit according to the invention is equipped with counterparts adapted to the first adjustment means of the optical lens in order to be able to clearly define the relative spatial orientation and position of reflector and optical lens.
  • reflector and optical lens are advantageously by a compound from the group of Welded joint, glued connection and clamping seat fixed together to ensure a secure connection.
  • the reflector of the illumination unit according to the invention advantageously also has a light exit opening facing the end face of the optical lens and has a wall area opposite its light exit opening, which is provided with an opening for the light emitted by the light source of the illumination unit according to the invention.
  • the light generated by the light source can enter through the aperture in the interior formed by the reflector and the optical lens, so that it is directed by the light-reflecting surface of the reflector towards the inside of the end face of the optical lens.
  • the reflector of the lighting unit according to the invention is provided with a shading device in order to form a sharp HeIl dark boundary.
  • the illumination unit according to the invention can be used, for example, in a vehicle headlight for the dipped beam to form the cut-off line of the dipped beam.
  • the shading device is preferably mounted directly on an edge section of the opening in the wall section opposite the light exit opening of the reflector. As a result, a part of the light-reflecting surface of the reflector is shielded against the light emitted by the light source.
  • the light source of the illumination unit according to the invention is a light-emitting diode arrangement educated. LEDs have the advantage of longer life and higher efficiency over other light sources, such as halogen bulbs and discharge lamps.
  • the light-emitting diode arrangement can have one or more light-emitting diodes or light-emitting diode chips, depending on which power, brightness or light color is required.
  • the light-emitting diode arrangement advantageously has counterparts adapted to the second adjustment means of the optical lens, in order to be able to clearly define the relative spatial orientation and arrangement of the optical lens and light-emitting diode arrangement.
  • the optical lens and the light-emitting diode arrangement are preferably fixed to one another by means of a connection of the group of welded connection, adhesive connection and clamping seat in order to ensure a reliable connection.
  • One or more of the illumination units according to the invention can advantageously be used in a vehicle headlight for producing the low beam, high beam, fog light or daytime running light.
  • FIG. 1 shows a side view of the outside of the hollow-shaped optical lens according to the preferred exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a side view of the inside of the optical lens shown in Figure 1
  • FIG. 3 is a front view of the optical lens shown in FIG
  • FIG. 4 A rear view of the optical lens depicted in FIG.
  • Figure 5 is a side view of the front of the reflector of the lighting unit according to the preferred embodiment of the invention.
  • Figure 6 is a side view of the back of the reflector of the lighting unit according to the preferred embodiment of the invention.
  • Figure 7 An illustration of the individual components of the lighting unit according to the preferred embodiment of the invention in exploded view
  • Figure 8 shows a cross section through the optical lens and the reflector of the lighting unit according to the preferred embodiment of the invention in the assembled state
  • Figure 9 shows a cross section through a section of the optical lens, the reflector and the light emitting diode array of the lighting unit according to the preferred embodiment of the invention in the assembled state
  • FIGS. 1 to 4 show different views of the optical lens according to the preferred exemplary embodiment of the invention.
  • the optical lens 1 is hood-shaped and formed in one piece. You is made of translucent polycarbonate.
  • the optical lens 1 has an end face 11 and an annular side wall 12. The end face 11 and the adjoining side wall 12 form the hood shape of the optical lens 1.
  • Figure 1 shows the outside or front side of the optical lens 1 according to the invention and thus also the outside 110 of its end face 11 and the outer side 120 of its side wall 12.
  • Figure 2 the inside of the hood-like optical lens 1 is shown.
  • the front side 11 has on its inner side 111 a centrally arranged on the end face 11 first refractive surface 113, which is bounded by an elliptical edge and is planar.
  • the inner side 111 of the end face 11 is provided with mutually parallel ribs 115, which impart light-scattering properties to the end face 11 in this region.
  • the end face 11 On its outer side 110, the end face 11 has a second refractive surface 114, which is arranged centrally on the end face 11 and is delimited by an elliptical edge and convexly curved.
  • the first 113 and second refractive surfaces 114 correspond to one another and form a non-rotationally symmetrical, aspherical lens whose optical axis is perpendicular to the planar first refractive surface 113 and coincides with the annular axis of the annular side wall 12.
  • the outer side 110 of the end face 11 is flat. Due to the ribs 115 arranged on its inside 111, the end face 11 has light-scattering properties outside the second refractive surface 114. Around from the two refractive surfaces 113, 114 formed aspherical lens, the end face 11 has an increased wall thickness. On its inner side 111, the end face 11 also has an annular flat bearing surface 117, which forms the outer edge of the end face 11 and serves as a bearing surface for the reflector 2 of the illumination unit according to the invention.
  • the side wall 12 is slightly conical. That is, the inner diameter and outer diameter of the side wall 12 increase slightly with increasing distance to the end face 11.
  • projections 123 projecting into the interior of the hood-like optical lens 1 are arranged equidistantly along their circumference.
  • a reference nose 125 projecting into the interior of the hood-like optical lens 1 is arranged on the inside.
  • the reference nose 125 has a different shape than the projections 123 and therefore serves to define the angular position of the reflector of the illumination unit according to the invention.
  • These projections 123 form abutment surfaces for the reflector 2 of the illumination unit according to the invention and serve together with the support surface 117 and the reference nose 125 for the correct position alignment and arrangement of the reflector 2 with respect to the optical lens 1.
  • the projections 123, the reference nose 125 and the support surface 117 form the aforementioned first adjustment means.
  • the hood-like optical lens 1 or its side wall 12 has at its end opposite the end 11 an annular, stepped edge 130.
  • the inner diameter of the side wall 12 is steppedly widened.
  • the edge 130 therefore forms on the inside of the side wall 12 a circular cylindrical lateral surface 132 and an annular bearing surface 133 arranged parallel to the end side 11.
  • the lateral surface 132 defines a reference diameter for the spatial orientation and arrangement of the light emitting diode array 3 of the illumination unit according to the invention with respect to the hood-like optical lens 1.
  • the bearing surface 132 abuts the light emitting diode array 3 and defines a reference plane for the relative positioning of the optical lens 1 and light emitting diode array 3.
  • a further reference nose 112 is formed, which serves to determine the relative angular position between the optical lens 1 and the light emitting diode array 3.
  • the bearing surface 132, the lateral surface 133 and the further reference nose 112 form the above-mentioned second adjustment means.
  • the optical lens 1 has on its side wall 12 two opposing webs 116 which extend from the edge 130 to the end face 11, respectively. In the region of the webs 116, the side wall 12 has an increased wall thickness.
  • FIGS. 5 and 6 the reflector 2 of the lighting unit according to the preferred embodiment of the invention is shown schematically.
  • the reflector 2 is formed like a shell and is preferably made
  • Plastic in particular of polyamide, polycarbonate,
  • the inner side 21 of the reflector 2 is, for example, by a Metallization, designed as a light-reflecting surface.
  • the light-reflecting surface 21 is delimited at the light exit opening of the reflector 2 by an annular rim 20.
  • the light-reflecting surface 21 of the reflector 2 is formed as a free-form surface and has no rotational symmetry with respect to the annular axis of the annular edge 20.
  • the shell-like reflector 2 has a light exit opening opposite flat bottom 22. In the bottom 22 of the reflector 2, a central opening 23 is arranged , The central aperture 23 has a substantially rectangular rim with rounded corners.
  • the dimensions of the central aperture 23 are matched to the corresponding dimensions of a series of LED chips serving as a light source.
  • a shutter 24 serving for shadowing of light is arranged.
  • the diaphragm 24 is arranged on the inside 21 of the reflector 2 at the bottom 22.
  • the outer surface 201 of the annular edge 20 of the reflector 2 defines a reference diameter for the mounting of the reflector 2 in the hood-like optical lens 1. After mounting the reflector 2 in the optical lens 1, the lateral surface 201 is located on the five projections 123 on the inside 121 of the side wall 12 of the optical lens 1 at.
  • the annular rim 20 further defines an annular contact surface 202, which serves as a reference plane and is arranged perpendicularly to its annular axis, which rests on the inner side 111 of the end face 11 of the optical lens 1 on the inner side 111 of the front side 11 of the optical lens 1 after assembly of the reflector 2 in the optical lens 1.
  • the annular edge 20 has a serving as a reference for the alignment of the reflector 2 and optical lens 1 groove 203. After mounting the reflector 2 on the optical lens 1 engages on the inside 121 of the side wall 12 of the optical lens 1 arranged reference nose 125th in the groove 203 on the edge 20 of the reflector 2 a.
  • the lateral surface 202, the annular contact surface 202 and the groove 203 form the counterparts of the reflector to the first adjustment means of the optical lens.
  • the light-emitting diode arrangement 3 of the illumination unit serving as the light source according to the preferred embodiment of the invention is shown.
  • the light-emitting diode arrangement 3 has a housing 30 designed as a plastic injection molded part, a metallic heat sink 31 made of aluminum, a sealing ring 32 made of rubber or silicone, a mounting board 33 with electrical components (not shown) and conductor tracks (not shown) as well as contact surfaces (not shown) 1) and five light-emitting diode chips 36 arranged in a row on a carrier 35.
  • the light-emitting diode chips 36 emit white light during operation.
  • the housing 30 is formed substantially circular cylindrical and has at its bottom 38 a plug 37 with the electrical connections of the lighting unit.
  • the heat sink 31 has a disk-shaped root portion disposed in the bottom 38 of the housing 30 and a protrusion projecting toward the cylinder axis of the housing 30 the carrier 35 is mounted with the light-emitting diode chips 36 fixed thereon.
  • the projection of the metallic heat sink 31 provided with the carrier 35 and the light-emitting diode chips 36 protrudes through an opening in the mounting plate 33.
  • the circular disk-shaped mounting plate 33 rests on the sealing ring 32 and covers the bottom 38 of the opposite opening of the housing 30 from.
  • the light-emitting diode chips 36 are arranged opposite the aperture 23 in the reflector 2, so that the light emitted by them directly or after reflection on the light-reflecting surface 21 of the reflector 2 on the first refractive Surface 113 or incident on the light-scattering inside 111 of the end face 11 of the optical lens 1.
  • the circular cylindrical lateral surface of the housing 30 has on its outer side a plurality of projections 301 distributed along its circumference, which serve as abutment surfaces. After the assembly of light-emitting diode array 3, reflector 2 and optical lens 1, these projections 301 abut against the circular cylindrical surface 132 on the inside of the stepped edge 130 of the optical lens 1.
  • the housing 30 has at the annular edge of its hollow cylindrical housing portion a plurality of elevations 302 which abut the assembly of light emitting diode array 3, reflector 2 and optical lens 1 on the annular support surface 133 of the stepped edge 130 of the optical lens 1.
  • two radially projecting from the surface webs 303 are further arranged, which with the further reference nose 112 of the optical Lens 1 interact.
  • the further reference nose 112 is arranged between the two webs 303.
  • the two webs 303 and the further reference nose 112 determine the relative angular position of light-emitting diode arrangement 3 and optical lens 1.
  • the protrusions 301, elevations 302 and webs 303 form the abovementioned counterparts of the light source or light-emitting diode arrangement relative to the second alignment means of the optical lens 1.
  • the optical lens 1 and the reflector 2 and the optical lens 1 and the housing 30 of the LED array 3 are connected to each other by ultrasonic welding.
  • the optical lens 1 may also be made of glass and the reflector 2 made of metal.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine haubenartig geformte optische Linse (1) und eine Beleuchtungseinheit mit einer derartigen optischen Linse (1) sowie einen Fahrzeugscheinwerfer mit mindestens einer derartigen Beleuchtungseinheit. Als Lichtquelle (3) dient vorzugsweise eine Leuchtdiodenanordnung.

Description

Optische Linse für eine Beleuchtungseinheit und Beleuchtungseinheit sowie Fahrzeugscheinwerfer
Die Erfindung betrifft eine optische Linse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Beleuchtungseinheit mit einer derartigen optischen Linse sowie einen Fahrzeugscheinwerfer mit mindestens einer derartigen Beleuchtungseinheit.
I . Stand der Technik
Eine derartige optische Linse ist beispielsweise in der DE 298 13 531 Ul offenbart. Diese Schrift beschreibt eine optische Linse für Fahrzeugscheinwerfer, deren Vorderseite von einem zentralen sphärischen oder asphärischen Linsenteil und mindestens einem sich über eine umlaufende Flanke an das zentrale Linsenteil anschließenden sphärischen oder asphärischen Linsenring gebildet wird. Diese optische Linse besitzt an ihrem Rand einen ringförmig umlaufenden Flansch, der zur Halterung der optischen Linse dient.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine optische Linse bereitzustellen, die ein verbessertes Zusammenwirken mit einer Lichtquelle und etwaigen weiteren optischen Elementen einer Beleuchtungseinheit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine optische Linse mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben. Die erfindungsgemäße optische Linse zeichnet sich durch ihre haubenartige Form aus. Durch diese Form der optischen Linse können die Lichtquelle und etwaige weitere optische Elemente einer Beleuchtungseinheit, wie bei- spielsweise ein Reflektor, geschützt vor äußeren Einflüssen unter der haubenartigen optischen Linse angeordnet werden. Damit ist zum Schutz der Lichtquelle keine Abdeckscheibe erforderlich. Die haubenartige Form ermöglicht außerdem den Verzicht auf Halterungsmittel für die optische Linse, da die Seitenwand der haubenartigen optischen Linse selbst zu ihrer Halterung verwendet werden kann. Ferner kann mittels der haubenartigen Form der optischen Linse durch Abdichten der Schnittstelle zwischen der optischen Linse und einem Gehäuse einer Beleuchtungseinheit, welche die optische Linse als Bestandteil enthält, eine gasdichte Anordnung der Lichtquelle und etwaiger weiterer optischer Elemente unter der haubenartigen optischen Linse erreicht werden.
Die erfindungsgemäße optische Linse besitzt eine Stirn- seite und eine mit der Stirnseite verbundene, Seitenwand, so dass die Stirnseite und die Seitenwand die haubenartige Form der erfindungsgemäßen optischen Linse bilden. Vorteilhafterweise ist die komplette Stirnseite oder zumindest ein Abschnitt der Stirnseite lichtdurchlässig ausgebildet. Zumindest die Stirnseite beziehungsweise der lichtdurchlässige Abschnitt der Stirnseite können somit als optisch wirksames Element der erfindungsgemäßen optischen Linse genutzt werden. Die Seitenwand kann ebenfalls lichtdurchlässig ausgebildet sein, um zusätz- lich zu ihrer Halterungsfunktion auch optische Funktionen zu übernehmen.
Die optisch lichtbrechenden Flächen der erfindungsgemäßen optischen Linse sind in vorteilhafter Weise in der Stirn- seite angeordnet, um ein optimales Zusammenwirken mit einem Reflektor und einer Lichtquelle, die unter der haubenartigen optischen Linse angeordnet sind, zu ermöglichen. Insbesondere ist vorzugsweise eine erste lichtbrechende Fläche an der Innenseite der Stirnseite und eine zweite lichtbrechende Fläche an der Außenseite der Stirnseite der erfindungsgemäßen optischen Linse angeordnet. Dadurch definieren die beiden vorgenannten lichtbrechenden Flächen eine optische Achse der erfindungsgemäßen optischen Linse, die parallel zur Ringachse der Seiten- wand und senkrecht zur Stirnseite der erfindungsgemäßen optischen Linse verläuft und die mit der optischen Achse eines Reflektors, der unter der haubenartigen optischen Linse angeordnet ist, zur Deckung gebracht werden kann.
Vorteilhafterweise besitzt die erfindungsgemäße optische Linse mindestens einen lichtstreuend ausgebildeten Bereich, um eine Blendwirkung zu vermeiden, die durch Lichtstrahlen verursacht werden, die außerhalb der ersten und zweiten lichtbrechenden Flächen auf die optische Linse treffen. Vorzugsweise ist daher zumindest der außerhalb der ersten und zweiten lichtbrechenden Fläche angeordnete Bereich der Stirnseite lichtstreuend ausgebildet. Zusätzlich kann aus dem gleichen Grund auch die Seitenwand der erfindungsgemäßen optischen Linse lichtstreuend ausgebildet sein. - A -
Die erfindungsgemäße optische Linse weist an ihrer Innenseite vorteilhafterweise erste Justagemittel auf, die zur lagerichtigen Montage eines Reflektors an der optischen Linse dienen. Mittels der ersten Justagemittel wird eine korrekte relative räumliche Ausrichtung und Anordnung der optisch wirksamen Flächen eines Reflektors, der unter der haubenartigen optischen Linse angeordnet ist, in Bezug auf die lichtbrechenden Flächen der optischen Linse gewährleistet. Vorzugsweise sind die ersten Justagemittel an der Innenseite der optischen Linse im Bereich einer Anlagefläche für den Reflektor angeordnet. Mittels der Anlagefläche und der ersten Justagemittel können sowohl der Abstand des Reflektors zu den lichtbrechenden Flächen der optischen Linse als auch die Winkellage des Reflek- tors in Bezug auf die lichtbrechenden Flächen der optischen Linse festgelegt werden.
Vorteilhafterweise besitzt die erfindungsgemäße optische Linse an ihrer Seitenwand angeordnete zweite Justagemittel, die zur lagerichtigen Montage einer Lichtquelle an der erfindungsgemäßen optischen Linse dienen. Mittels der zweiten Justagemittel wird eine korrekte relative räumliche Ausrichtung und Anordnung einer Lichtquelle, die unter der haubenartigen optischen Linse angeordnet ist, in Bezug auf die lichtbrechenden Flächen der erfindungs- gemäßen optischen Linse ermöglicht. Die zweiten Justagemittel können zu diesem Zweck beispielsweise mit einem Sockel oder einem Gehäuse der Lichtquelle oder einer Beleuchtungseinheit, welche die Lichtquelle und die optische Linse als Bestandteile enthält, zusammenwirken. Die Kombination der ersten und zweiten Justagemittel gewährleistet zusätzlich auch eine korrekte räumliche Ausrichtung des Reflektors in Bezug auf die Lichtquelle.
Die erfindungsgemäße optische Linse besteht vorzugsweise aus lichtdurchlässigem Kunststoff, beispielsweise aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat . Dadurch kann die erfindungsgemäße optische Linse auf einfache Weise mittels Spritzgussverfahren hergestellt werden. Die Außenseite der erfindungsgemäßen optischen Linse kann eine kratzfeste, lichtdurchlässige Beschichtung aufweisen, um ihre äußere Oberfläche vor Beschädigung zu schützen.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit besitzt zusätzlich zur erfindungsgemäßen optischen Linse einen Reflektor, der an der Innenseite der haubenartigen optischen Linse anliegt, und eine Lichtquelle, die von der opti- sehen Linse abgedeckt ist. Sowohl der Reflektor als auch die Lichtquelle sind bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit unter der haubenartig geformten optischen Linse geschützt vor äußeren Einflüssen angeordnet. Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit benötigt somit keine weiteren Abdeckungen zum Schutz von Reflektor und Lichtquelle .
Vorteilhafterweise ist der Reflektor der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit mit an die ersten Justagemittel der optischen Linse angepassten Gegenstücken ausgestat- tet, um die relative räumliche Ausrichtung und Lage von Reflektor und optischer Linse eindeutig festlegen zu können. Außerdem sind Reflektor und optische Linse vorteilhafterweise durch eine Verbindung aus der Gruppe von Schweißverbindung, Klebverbindung und Klemmsitz aneinander fixiert, um eine sichere Verbindung zu gewährleisten.
Der Reflektor der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit weist vorteilhafterweise außerdem eine der Stirnseite der optischen Linse zugewandte Lichtaustrittsöffnung auf und besitzt einen seiner Lichtaustrittsöffnung gegenüberliegenden Wandbereich, der mit einem Durchbruch für das von der Lichtquelle der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit emittierte Licht versehen ist. Dadurch kann das von der Lichtquelle generierte Licht durch den Durchbruch in den vom Reflektor und der optischen Linse gebildeten Innenraum eintreten, so dass es von der lichtreflektierenden Fläche des Reflektors in Richtung der Innenseite der Stirnseite der optischen Linse gelenkt wird.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Reflektor der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit mit einer Abschattungsvorrichtung versehen, um eine scharfe HeIl- Dunkel-Grenze formen zu können. Dadurch kann die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit beispielsweise in einem Fahrzeugscheinwerfer für das Abblendlicht zur Formung der Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichts eingesetzt werden. Die Abschattungsvorrichtung ist vorzugsweise unmittelbar an einem Randabschnitt des Durchbruchs in dem der Lichtaustrittsöffnung des Reflektors gegenüberliegenden Wand- abschnitt angebracht. Dadurch wird ein Teil der lichtreflektierenden Fläche des Reflektors gegen das von der Lichtquelle emittierte Licht abgeschirmt.
Vorteilhafterweise ist die Lichtquelle der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit als Leuchtdiodenanordnung ausgebildet. Leuchtdioden haben gegenüber anderen Lichtquellen, wie beispielsweise Halogenglühlampen und Entladungslampen den Vorteil einer längeren Lebensdauer und höheren Effizienz. Die Leuchtdiodenanordnung kann eine oder mehrere Leuchtdioden beziehungsweise Leuchtdiodenchips aufweisen, je nachdem, welche Leistung, Helligkeit oder Lichtfarbe erforderlich ist. Die Leuchtdiodenanordnung besitzt vorteilhafterweise an die zweiten Justage- mittel der optischen Linse angepasste Gegenstücke, um die relative räumliche Ausrichtung und Anordnung von optischer Linse und Leuchtdiodenanordnung eindeutig festlegen zu können. Vorzugsweise sind die optische Linse und die Leuchtdiodenanordnung mittels einer Verbindung aus der Gruppe von Schweißverbindung, Klebverbindung und Klemm- sitz aneinander fixiert, um eine zuverlässige Verbindung zu gewährleisten.
Eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheiten können vorteilhaft in einem Fahrzeugscheinwerfer zur Erzeugung des Abblendlichts, Fernlichts, Nebellichts oder Tagfahrlichts eingesetzt werden.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Eine Seitenansicht auf die Außenseite der hau- benartig ausgebildeten optischen Linse gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
Figur 2 Eine Seitenansicht auf die Innenseite der in Figur 1 abgebildeten optischen Linse Figur 3 Eine Vorderansicht der in Figur 1 abgebildeten optischen Linse
Figur 4 Eine Rückansicht der in Figur 1 abgebildeten optischen Linse
Figur 5 Eine Seitenansicht auf die Vorderseite des Reflektors der Beleuchtungseinheit gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
Figur 6 Eine Seitenansicht auf die Rückseite des Reflektors der Beleuchtungseinheit gemäß dem bevorzug- ten Ausführungsbeispiel der Erfindung
Figur 7 Eine Abbildung der einzelnen Komponenten der Beleuchtungseinheit gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in auseinander gezogener Darstellung
Figur 8 Einen Querschnitt durch die optische Linse und den Reflektor der Beleuchtungseinheit gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im montierten Zustand
Figur 9 Einen Querschnitt durch einen Ausschnitt der optischen Linse, des Reflektor und der Leuchtdiodenanordnung der Beleuchtungseinheit gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im montierten Zustand
In den Figuren 1 bis 4 sind unterschiedliche Ansichten der optischen Linse gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung abgebildet. Die optische Linse 1 ist haubenartig geformt und einteilig ausgebildet. Sie be- steht aus lichtdurchlässigem Polycarbonat . Die optische Linse 1 besitzt eine Stirnseite 11 sowie eine ringförmige Seitenwand 12. Die Stirnseite 11 und die sich daran anschließende Seitenwand 12 bilden die Haubenform der optischen Linse 1. Figur 1 zeigt die Außenseite bzw. Vorderseite der erfindungsgemäßen optischen Linse 1 und damit auch die Außenseite 110 ihrer Stirnseite 11 und die Außenseite 120 ihrer Seitenwand 12. In Figur 2 ist die Innenseite der haubenartigen optische Linse 1 abgebildet. Die Stirnseite 11 besitzt an ihrer Innenseite 111 eine zentral an der Stirnseite 11 angeordnete erste lichtbrechende Fläche 113, die von einem elliptischen Rand begrenzt ist und plan ausgebildet ist. Außerhalb der ersten lichtbrechenden Fläche 113 ist die Innenseite 111 der Stirnseite 11 mit parallel zueinander verlaufenden Rippen 115 versehen, die der Stirnseite 11 in diesem Bereich lichtstreuende Eigenschaften verleihen. Auf ihrer Außenseite 110 besitzt die Stirnseite 11 eine zentral an der Stirnseite 11 angeordnete zweite lichtbrechende Fläche 114, die von einem elliptischen Rand begrenzt ist und konvex gewölbt ist. Die erste 113 und zweite lichtbrechende Fläche 114 korrespondieren zueinander und bilden eine nicht rotationssymmetrische, asphärische Linse, deren optische Achse senkrecht zur planen ersten licht- brechenden Fläche 113 verläuft und mit der Ringachse der ringförmigen Seitenwand 12 zusammenfällt. Außerhalb der zweiten lichtbrechenden Fläche 114 ist die Außenseite 110 der Stirnseite 11 plan ausgebildet. Aufgrund der auf ihrer Innenseite 111 angeordneten Rippen 115 besitzt die Stirnseite 11 außerhalb der zweiten lichtbrechenden Fläche 114 lichtstreuende Eigenschaften. Im Bereich der von den beiden lichtbrechenden Flächen 113, 114 gebildeten asphärischen Linse besitzt die Stirnseite 11 eine erhöhte Wandstärke. An ihrer Innenseite 111 besitzt die Stirnseite 11 außerdem eine kreisringförmige ebene Aufla- gefläche 117, die den Außenrand der Stirnseite 11 bildet und als Auflagefläche für den Reflektor 2 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit dient. Die Seitenwand 12 ist geringfügig konisch ausgebildet. Das heißt, der Innendurchmesser und Außendurchmesser der Seitenwand 12 nehmen mit wachsendem Abstand zur Stirnseite 11 geringfügig zu. An der Innenseite 121 der Seitenwand 12 sind in unmittelbarer Nähe der Stirnseite 11 fünf, in den Innenraum der haubenartigen optische Linse 1 hineinragende Vorsprünge 123 äquidistant entlang ihres Umfangs angeordnet. Zusätz- lieh ist an der Innenseite eine in den Innenraum der haubenartigen optischen Linse 1 hineinragende Referenznase 125 angeordnet. Die Referenznase 125 besitzt eine andere Form als die Vorsprünge 123 und dient daher zur Festlegung der Winkellage des Reflektors der erfindungs- gemäßen Beleuchtungseinheit. Diese Vorsprünge 123 bilden Anschlagsflächen für den Reflektor 2 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit und dienen zusammen mit der Auflagefläche 117 und der Referenznase 125 zur lagerichtigen Montage Ausrichtung und Anordnung des Reflektors 2 in Bezug auf die optische Linse 1. Die Vorsprünge 123, die Referenznase 125 und die Auflagefläche 117 bilden die vorgenannten ersten Justagemittel .
Die haubenartige optische Linse 1 bzw. ihre Seitenwand 12 besitzt an ihrem der Stirnseite 11 gegenüberliegenden Ende einen kreisringförmigen, abgestuften Rand 130. Im Bereich des abgestuften Randes 130 ist der Innendurchmesser der Seitenwand 12 stufenartig erweitert. Der Rand 130 bildet daher an der Innenseite der Seitenwand 12 eine kreiszylindrische Mantelfläche 132 und eine parallel zur Stirnseite 11 angeordnete ringförmige Auflagefläche 133 aus. Die Mantelfläche 132 definiert einen Referenzdurchmesser für die räumliche Ausrichtung und Anordnung der Leuchtdiodenanordnung 3 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit in Bezug auf die haubenartige optische Linse 1. Die Auflagefläche 132 liegt an der Leuchtdiodenanordnung 3 an und definiert eine Referenzebene für die relative Positionierung von optischer Linse 1 und Leuchtdiodenanordnung 3. Außerdem ist am Rand 130 eine weitere Referenznase 112 angeformt, die zur Festlegung der rela- tiven Winkellage zwischen der optischen Linse 1 und der Leuchtdiodenanordnung 3 dient. Die Auflagefläche 132, die Mantelfläche 133 und die weitere Referenznase 112 bilden die oben genannten zweiten Justagemittel . Aus fertigungstechnischen Gründen weist die optische Linse 1 an ihrer Seitenwand 12 zwei einander gegenüber liegende Stege 116, die sich jeweils vom Rand 130 bis zur Stirnseite 11 erstrecken. Im Bereich der Stege 116 besitzt die Seitenwand 12 eine erhöhte Wandstärke.
In den Figuren 5 und 6 ist der Reflektor 2 der Beleuch- tungseinheit gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Der Reflektor 2 ist schalenartig ausgebildet und besteht vorzugsweise aus
Kunststoff, insbesondere aus Polyamid, Polycarbonat,
Polybutylenterephthalat oder Polyetherimid. Die Innensei- te 21 des Reflektors 2 ist, beispielsweise durch eine Metallisierung, als lichtreflektierende Oberfläche ausgebildet. Die lichtreflektierende Oberfläche 21 wird an der Lichtaustrittsöffnung des Reflektors 2 durch einen kreisringförmigen Rand 20 begrenzt. Die lichtreflektierende Oberfläche 21 des Reflektors 2 ist als Freiformfläche ausgebildet und besitzt keine Rotationssymmetrie bezüglich der Ringachse des kreisringförmigen Randes 20. Der schalenartige Reflektor 2 besitzt einen seiner Lichtaustrittsöffnung gegenüber liegenden, ebenen Boden 22. Im Boden 22 des Reflektors 2 ist ein zentraler Durchbruch 23 angeordnet. Der zentrale Durchbruch 23 besitzt einen im wesentlichen rechteckförmigen Rand mit abgerundeten Ecken. Die Abmessungen des zentralen Durchbruchs 23 sind auf die entsprechenden Abmessungen einer Reihe von Leuchtdiodenchips abgestimmt, die als Lichtquelle dienen. Entlang einer Seitenkante des zentralen Durchbruchs 23 ist eine der Lichtabschattung dienende Blende 24 angeordnet. Die Blende 24 ist an der Innenseite 21 des Reflektors 2 am Boden 22 angeordnet. Die äußere Mantelfläche 201 des kreisringförmigen Randes 20 des Reflektors 2 definiert einen Referenzdurchmesser für die Montage des Reflektors 2 in der haubenartigen optischen Linse 1. Nach der Montage des Reflektors 2 in der optischen Linse 1 liegt die Mantelfläche 201 an den fünf Vorsprüngen 123 an der Innenseite 121 der Seitenwand 12 der optischen Linse 1 an. Der kreisringförmige Rand 20 definiert ferner eine als Referenzebene dienende, senkrecht zu seiner Ringachse angeordnete kreisringförmige Anlagefläche 202, die nach der Montage des Reflektors 2 in der optischen Linse 1 an der kreisringförmigen Auflagefläche 117 an der Innenseite 111 der Stirnseite 11 der optischen Linse 1 anliegt. Außerdem besitzt der kreisringförmige Rand 20 eine als Referenz für die Ausrichtung von Reflektor 2 und optischer Linse 1 dienende Nut 203. Nach der Montage des Reflektors 2 an der optischen Linse 1 greift die an der Innenseite 121 der Seitenwand 12 der optischen linse 1 angeordnete Referenznase 125 in die Nut 203 am Rand 20 des Reflektors 2 ein. Die Mantelfläche 202, die kreisringförmige Anlagefläche 202 und die Nut 203 bilden die Gegenstücke des Reflektors zu den ersten Justagemitteln der optischen Linse.
In der auseinander gezogenen Darstellung der Figur 7 ist neben dem Reflektor 2 und der optischen Linse 1 auch die als Lichtquelle dienende Leuchtdiodenanordnung 3 der Beleuchtungseinheit gemäß dem bevorzugten Ausführungsbei- spiel der Erfindung abgebildet. Die Leuchtdiodenanordnung 3 besitzt ein als Kunststoffspritzgussteil ausgebildetes Gehäuse 30, eine metallische Wärmesenke 31 aus Aluminium, einen Dichtring 32 aus Gummi oder Silikon, eine Montageplatine 33 mit darauf angeordneten elektrischen Komponen- ten (nicht abgebildet) und Leiterbahnen (nicht abgebildet) sowie Kontaktflächen (nicht abgebildet) und fünf in einer Reihe auf einem Träger 35 angeordnete Leuchtdiodenchips 36. Die Leuchtdiodenchips 36 emittieren während des Betriebs weißes Licht. Das Gehäuse 30 ist im wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet und besitzt an seinem Boden 38 einen Stecker 37 mit den elektrischen Anschlüssen der Beleuchtungseinheit. Die Wärmesenke 31 besitzt einen scheibenförmigen Fußabschnitt, der im Boden 38 des Gehäuses 30 angeordnet ist, und einen in Richtung der Zylin- derachse des Gehäuses 30 hervorstehenden Vorsprung, auf dem der Träger 35 mit den darauf fixierten Leuchtdiodenchips 36 montiert ist. Der mit dem Träger 35 und den Leuchtdiodenchips 36 versehene Vorsprung der metallischen Wärmesenke 31 ragt durch einen Durchbruch in der Montage- platte 33 hindurch. Die kreisscheibenförmige Montageplatte 33 liegt auf dem Dichtungsring 32 auf und deckt die dem Boden 38 gegenüberliegende Öffnung des Gehäuses 30 ab. Nach der Montage von Leuchtdiodenanordnung 3, Reflektor 2 und optischer Linse 1 sind die Leuchtdiodenchips 36 gegenüber dem Durchbruch 23 im Reflektor 2 angeordnet, so dass das von ihnen emittierte Licht unmittelbar oder nach Reflexion an der Licht reflektierenden Oberfläche 21 des Reflektors 2 auf die erste lichtbrechende Fläche 113 oder auf die lichtstreuend ausgebildete Innenseite 111 der Stirnseite 11 der optischen Linse 1 auftrifft. Die kreiszylindrische Mantelfläche des Gehäuses 30 weist an ihrer Außenseite mehrere entlang ihres Umfangs verteilte Vorsprünge 301 auf, die als Anlageflächen dienen. Nach der Montage von Leuchtdiodenanordnung 3, Reflektor 2 und optischer Linse 1 liegen diese Vorsprünge 301 an der kreiszylindrischen Mantelfläche 132 an der Innenseite des abgestuften Randes 130 der optischen Linse 1 an. Außerdem besitzt das Gehäuse 30 am kreisringförmigen Rand seines hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts mehrere Erhebungen 302, die nach der Montage von Leuchtdiodenanordnung 3, Reflektor 2 und optischer Linse 1 an der ringförmigen Auflagefläche 133 des abgestuften Randes 130 der optischen Linse 1 anliegen. An der Außenseite des kreiszylindrischen Abschnitts des Gehäuses 30 sind ferner zwei radial von der Oberfläche abstehende Stege 303 angeordnet, die mit der weiteren Referenznase 112 der optischen Linse 1 zusammenwirken. Nach der Montage von Leuchtdiodenanordnung 3, Reflektor 2 und optischer Linse 1 ist die weitere Referenznase 112 zwischen den beiden Stegen 303 angeordnet. Die beiden Stege 303 und die weitere Refe- renznase 112 legen die relative Winkellage von Leuchtdiodenanordnung 3 und optischer Linse 1 fest. Die Vorsprünge 301, Erhebungen 302 und Stege 303 bilden die vorgenannten Gegenstücke der Lichtquelle bzw. Leuchtdiodenanordnung zu den zweiten Justagemitteln der optischen Linse 1.
Nach der Montage werden die optische Linse 1 und der Reflektor 2 sowie die optische Linse 1 und das Gehäuse 30 der Leuchtdiodenanordnung 3 jeweils durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel. Beispielsweise kann die optische Linse 1 auch aus Glas und der Reflektor 2 aus Metall bestehen.

Claims

Ansprüche
1. Optische Linse (1) für eine Beleuchtungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Linse (1) eine haubenartige Form besitzt.
2. Optische Linse nach Anspruch 1, wobei die optische Linse (1) eine Stirnseite (11) besitzt und eine mit der Stirnseite (11) verbundene, Seitenwand (12) aufweist, so dass die Stirnseite (11) und die Seitenwand (12) die haubenartige Form bilden, und wobei zumindest ein Abschnitt der Stirnseite (11) lichtdurchlässig ausgebildet ist.
3. Optische Linse nach Anspruch 2, wobei in der Stirnseite (11) lichtbrechende Flächen (113, 114) der optischen Linse (1) angeordnet sind.
4. Optische Linse nach Anspruch 3, wobei eine erste lichtbrechende Fläche (113) an der Innenseite (111) der Stirnseite (11) angeordnet ist und eine zweite lichtbrechende Fläche (114) an der Außenseite (110) der Stirnseite (11) angeordnet ist.
5. Optische Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die optische Linse (1) mindestens einen lichtstreuend ausgebildeten Bereich (115) besitzt.
6. Optische Linse nach Anspruch 5, wobei der außerhalb der ersten (113) und zweiten lichtbrechenden Flächen (114) angeordnete Bereich der Stirnseite (11) lichtstreuend ausgebildet ist.
7. Optische Linse nach Anspruch 5, wobei die Seitenwand (12) lichtstreuend ausgebildet ist.
8. Optische Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei an der Innenseite (121) der haubenartig ge- formten optischen Linse (1) erste Justagemittel (117, 123, 125) vorgesehen sind, die zur lagerichtigen Montage eines Reflektors (2) an der optischen Linse (1) dienen.
9. Optische Linse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an der Seitenwand (12) zweite Justagemittel (132, 133, 112) vorgesehen sind, die zur lagerichtigen Montage einer Lichtquelle (3) an der optischen Linsen (1) dienen.
10. Beleuchtungseinheit mit einer optischen Linse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einem Reflektor (2), der an der Innenseite (121) der haubenartig geformten optischen Linse (1) anliegt, sowie einer Lichtquelle (3), die von der optischen Linse (1) haubenartig abgedeckt ist.
11. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 10, wobei der Reflektor (2) an die ersten Justagemittel (117, 123, 125) der optischen Linse (1) angepasste Gegenstücke (201, 202, 203) besitzt und der Reflektor (2) durch eine Verbindung aus der Gruppe von Schweißverbin- düng, Klebverbindung und Klemmsitz mit der optischen Linse (1) verbunden ist.
12. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Reflektor (2) eine der Stirnseite (11) der op- tischen Linse (1) zugewandte Lichtaustrittsöffnung besitzt und einen der Lichtaustrittsöffnung gegenüberliegenden Wandbereich (22) aufweist, der mit einem Durchbruch (23) für das von der Lichtquelle (3) emittierte Licht versehen ist.
13. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 12, wobei der Reflektor (2) eine Abschattungsvorrichtung (24) besitzt .
14. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Lichtquelle (3) als Leuchtdiodenanordnung ausgebildet ist und die Leuchtdiodenanordnung (3) an die zweiten Justagemittel (112, 132, 133) angepasste Gegenstücke (301, 302, 303) besitzt, und wobei die optische Linse (1) durch eine Verbindung aus der Gruppe von Schweißverbindung, Klebverbindung und Klemmsitz mit der Leuchtdiodenanordnung (3) verbunden ist.
15. Fahrzeugscheinwerfer mit mindestens einer Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 14.
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