WO2014114417A1 - Lichtquellenbaueinheit für kfz-scheinwerfer - Google Patents

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WO2014114417A1
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light
light source
source assembly
laser light
distribution
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PCT/EP2013/077603
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French (fr)
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Patrick Ziegler
Armin Austerschulte
Christian Buchberger
Henning Hogrefe
Martin Reichelt
Ulrike Schloeder
Henning Vogt
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Automotive Lighting Reutlingen Gmbh
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Publication date
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    • F21S41/689—Flaps, i.e. screens pivoting around one of their edges

Definitions

  • the invention relates to a light source assembly for motor vehicle headlights, as well as a motor vehicle headlamp with such a light source unit.
  • LEDs light emitting diodes
  • the advantages of the light-emitting diode compared to conventional light bulbs are high efficiency and a comparatively long service life.
  • LEDs can be realized as a compact component.
  • often only lower light intensities can be achieved with light-emitting diodes than with e.g. Halogen lamps.
  • Laser light sources in particular semiconductor lasers, offer a number of potentially advantageous properties, such as e.g. a comparatively small light-emitting surface, high radiation intensities and luminance, and the emission of largely collimated and polarized light bundles.
  • Optical systems for laser light can therefore be realized with a small installation space, e.g. because smaller focal lengths can be selected than for optical systems for less collimated light beams of, for example, incandescent or conventional light emitting diodes (LEDs).
  • the use of laser light sources can therefore allow a compact design for motor vehicle headlights.
  • a dimmed light distribution primarily serves to illuminate the vehicle apron.
  • a dimmed light distribution usually has a section-wise substantially horizontal light-dark boundary.
  • This may also have a customized course, e.g.
  • a section of the cut-off line facing the oncoming traffic can be vertically lower than a section of the cut-off line facing away from the oncoming traffic.
  • an obliquely ascending section of the cut-off line can lie (so-called "Z-shape" light distribution).
  • the high beam distribution can be composed of a comparatively narrowly illuminated area (spot light distribution) above the position of the cut-off line of the dimmed light distribution and a basic light distribution for uniform illumination below or in the area of the light-dark boundary of the dimmed light distribution ,
  • the dimmed light distribution usually has lower intensity than the high-beam light distribution.
  • high intensities are usually desired to achieve a high-beam high-beam. Therefore, the use of a laser light source is particularly suitable for the high beam distribution.
  • White mixed light For converting monochromatic light into e.g. White mixed light is known in the field of white light-emitting diodes (LEDs) or luminescence conversion LEDs, the use of photoluminescent converters or photoluminescent elements. These have e.g. a photoluminescent dye in, for example, a semi-transparent substrate, and are disposed directly on the light-emitting portion of the LED.
  • the light of a colored (e.g., blue) light emitting LED excites the photoluminescent dye for photoluminescence, whereby the photoluminescent dye itself emits light of a different wavelength (e.g., yellow).
  • a further portion of the incident light is scattered by the photoluminescent element.
  • the scattered light and the light emitted by photoluminescence can then be additively superimposed and the desired, e.g. achieve white mixed light.
  • the object of the present invention is to make the advantages of both light emitting diodes, as well as laser light sources for motor vehicle headlights usable and in particular to allow a comfortable repair and maintenance of the car headlight.
  • the light source assembly comprises at least one laser light source, preferably laser diode, for emitting laser light, and a photoluminescent element, which is designed such that a mixed light distribution can be emitted by the impact of the laser light by utilizing photoluminescence.
  • the photoluminescent element is arranged such that the laser light of the at least one laser light source can be irradiated onto the photoluminescent element.
  • the emission of the mixed light distribution is effected in particular by partial conversion of the irradiated laser light via photoluminescence and by partial, in particular diffuse and / or incoherent, scattering of the laser light on the photoluminescent element.
  • the converted light has a wavelength which differs from the wavelength of the irradiated laser light and can addively mix with the light scattered at the photoluminescent element to give, for example, white light.
  • the photoluminescent element acts as the actual light source of the mixed light distribution.
  • the light source assembly further comprises at least one further light source, which is designed as a light-emitting diode.
  • the at least one light emitting diode is configured to emit a supplementary light distribution.
  • the at least one laser light source, the photoluminescent element and the at least one light-emitting diode are fastened to a common carrier component as a structural unit.
  • Such a light source assembly can be realized as a compact unit. All light-emitting components, as well as possibly other optical and electrical components, are integrated on the carrier component as a structural unit.
  • the light source unit simplifies maintenance in the event of a defect of one of the light sources. For example, the entire light source assembly as a whole may be replaced like a conventional lamp in a headlamp.
  • the light distributions generated by the laser light source and the light emitting diode can be combined in an advantageous manner.
  • the mixed light distribution fed by the laser light source which as a rule has a comparatively high radiation intensity, can supply a high beam distribution in a headlight.
  • the supplementary light distribution can feed a dimmed light distribution. It can find a light emitting diode with a comparatively lower radiation intensity use. In the dimmed light distribution so dazzling of oncoming traffic can be avoided.
  • a headlight equipped with the light source assembly can benefit from both the high intensities and strong beam bundles achievable with laser light sources, as well as from the efficiency and reliability of the light emitting diode as well as its comparatively cheap production.
  • Independent electrical contacts for the at least one light-emitting diode and for the at least one laser light source are preferably provided on the carrier component, so that the light source assembly can be driven independently of one another for emitting the mixed light distribution and the supplementary light distribution.
  • the support member is preferably integrally formed, and may in particular have various mold sections (e.g., front section, base section, intermediate section, pedestal section, etc.) as further explained below.
  • various mold sections e.g., front section, base section, intermediate section, pedestal section, etc.
  • a laser light source optics may be provided, for example a light guide, a lens arrangement or a radiation filter element.
  • the carrier component preferably has a front section located at the front with respect to a carrier longitudinal direction of the light source module and a base section at the rear with respect to the carrier longitudinal direction.
  • the at least one light-emitting diode is preferably arranged on the front section, whereas the at least one laser light source is arranged on the base section.
  • the front portion is arranged in particular spaced from the base portion.
  • the support member may have an intermediate portion which extends between the front portion and the base portion.
  • the photoluminescent element may also be arranged on the front section. In such an embodiment, all the components which emit the light actually used are then provided on the front section.
  • the base portion is used in this case preferably a holder, power supply and possibly cooling of the light source assembly, in particular the laser light source.
  • the carrier component has at least two sections spaced apart by air gaps at least in sections, the photoluminescent element being arranged at one section and the light emitting diode being arranged at the other (geometric thermal separation of photoluminescent element and light-emitting diode).
  • the carrier component can also have a thermally insulating separating section which extends between a first and a second section, the photoluminescent element being arranged on one section and the light emitting diode being arranged on the other (material-like thermal separation of photoluminescent element and light-emitting diode).
  • a further advantageous refinement then results from the fact that laser guidance optics (for example optical waveguides) for guiding the laser light of the at least one laser light source to the photoluminescence element arranged on the front section are provided.
  • laser guidance optics for example optical waveguides
  • a separate optical attachment is preferably provided, which in particular leaves the mixed-light distribution that can be emitted by the photoluminescent element essentially uninfluenced.
  • Such an independent optical attachment for the light-emitting diode may be advantageous for collimating the light of the light-emitting diode independently of the laser light and, for example, for shaping a light distribution suitable for a low-beam light.
  • a deflection reflector and / or collective reflector is provided, by means of which only the supplementary light distribution is deflected or bundled and which leaves the mixed light distribution substantially unaffected.
  • the support member has a transmission channel, which extends between two opposite surfaces of the support member and can be transmitted through which light.
  • the transmission channel opens on each of the two surfaces in a suitable transmission opening.
  • a transmission channel through the carrier component makes it possible to provide at least a first and a second laser light source, wherein the first and the second laser light source are each arranged on the carrier component such that at least a portion of the carrier component between the first and the second laser light source and / / or at least partially extends between the laser light beams that can be emitted by the two laser light sources.
  • a plurality of laser light sources can be arranged on the carrier component.
  • the transmission channel is preferably arranged in an intermediate section which extends between the said front section and the said base section of the carrier component.
  • a beam steering means in particular arranged on the carrier component, is provided for passing the light of at least one of the laser light sources through the transmission channel.
  • a deflecting reflector may be arranged on a first side of the carrier component on which the first laser light source is arranged, which is designed such that the light of this first laser light source can be directed by the deflecting reflector through the transmission channel.
  • On the other side of the transmission channel for example in the region of the through-aperture opening on this surface, it is then possible, e.g.
  • a beam mixing means or beam combining means may be provided, by means of which laser light of the first laser light source (which passes through the transmission channel) and laser light of a second laser light source (which is arranged, for example, on the first side opposite the second side) can be united.
  • this is preferably formed of a thermally conductive material such that the waste heat of the at least one laser light source and / or the at least one light emitting diode and / or the photoluminescent element can be derived.
  • a material is selected whose thermal conductivity is above 20 W / (K * m), in particular above 100 W / (K * m).
  • the carrier component is preferably metallic, for example made of copper, aluminum, iron or an alloy of different metals. However, it is also conceivable to use thermally conductive ceramic or plastic.
  • the support member may include a heat sink portion positioned such that the at least one laser light source and / or the at least one light emitting diode and / or the photoluminescent element may be cooled, i. whose waste heat can be dissipated essentially by means of the heat sink section.
  • the heat sink section is, for example, integrally connected to the carrier component. However, it is also conceivable that the heat sink section is provided by a separate heat sink, which is connected in thermally conductive contact with a contact portion of the support member.
  • the light source assembly may have a support base, which has alignment means for aligning the light source unit when arranged in a headlight and / or attachment means for fixing the light source assembly in a headlight.
  • the carrier base may be integrally connected to the carrier component, in particular be designed as a base portion of the carrier component.
  • the base section is in particular subsequently arranged on the named base section of the carrier component or comprises the base section.
  • the support base is formed as a separate component to which the support member (non-integral) is attached.
  • the support base is e.g. by means of bayonet fixing means on other components (e.g., housing) of the headlamp releasably fastened.
  • the alignment means on the support base make it easy to align the light source assembly as a complex unit with respect to optical devices (possibly primary optics, secondary optics) of a headlight.
  • optical devices possibly primary optics, secondary optics
  • the alignment means may, for example, be formed as projections for engagement in correspondingly formed recesses on a component of a headlight (for example its housing).
  • An embodiment of the alignment means as guide holes is also conceivable.
  • the support base makes it possible to easily replace the light source assembly in a maintenance case as a whole in a headlight. Due to the alignment means no complex adjustment must take place, since the laser light source and the photoluminescent element, as well as the light-emitting diode are arranged already aligned in the light source assembly. By means of the alignment means it is also possible to ensure the alignment of the mixed light distribution and supplementary light distribution that can be generated with the light source assembly in relation to further optical devices of a headlight.
  • the carrier base preferably comprises contacting devices (for example contact surfaces or plug connection means) for the electrical power supply of the laser light source and the light emitting diode.
  • a further embodiment results from the fact that the support base is in thermally conductive contact with a heat sink, so that the heat of the arranged on the support member light sources and the photoluminescent element can be removed via the support base.
  • the support base may have a heat contact portion, through which the support base when installed in a headlight with a heat sink or a cooling portion of the headlight is connectable and through which the heat of the base can be dissipated.
  • the light source assembly preferably further comprises a transmission housing surrounding at least a portion of the support member, the radiation housing having at least one transparent transmission area through which the light of the mixed light distribution and the supplemental light distribution can exit.
  • the radiation housing is formed for example as a transparent tube or bell, for example made of glass or a transparent, heat-resistant plastic.
  • the radiation housing preferably accommodates all light-emitting components of the light source assembly.
  • the transmission housing in particular has a connection opening, by means of which it can be slipped over the support component and by means of which the transmission housing can be fastened to the support component or the support base.
  • a motor vehicle headlamp which has an abstraction device for converting an output light distribution of a light source unit into a light beam distribution of the headlamp.
  • a light source assembly of the type described above is used to generate the output light distribution.
  • Such a motor vehicle headlight is particularly easy to maintain, since an exchange of the light source assembly is possible in a simple manner.
  • a complex adjustment of the laser light source to the photoluminescent element and / or the laser light source with respect to the light-emitting diode is not required.
  • the output light distribution of the light source assembly comprises, on the one hand, the mixed light distribution fed by the one or more laser light sources and, on the other hand, the supplementary light distribution fed by the light emitting diode (s).
  • the Abstrahloptik adopted the headlamp preferably comprises a primary optics device for converting the output light distribution of the light source assembly in a primary light distribution, and a secondary optics device for converting the primary light distribution in the emission light distribution of the headlamp.
  • the primary optics device can be designed and arranged in such a way that the mixed light distribution that can be emitted only by the photoluminescence element acts, and leaves the supplementary light distribution unaffected. This can be advantageous in particular if the light-emitting diode, as explained above, has its own optical attachment, which acts only on the light distribution emitted by the light-emitting diode.
  • the primary optics device may also be designed and arranged such that it acts both on the mixed light distribution and on the supplementary light distribution.
  • the primary optics device can be designed, for example, as a front optic for the light source assembly. It is conceivable, however, that the primary optics device is designed as a reflector or comprises such a reflector. This can at least partially surround the light source assembly and, for example, be designed to be open in the main emission direction of the headlight.
  • the reflector may include a receiving portion (e.g., base opening) in which the light source assembly may be at least partially received such that the mixed light distribution and the supplemental light distribution to the reflector are radiatable.
  • the secondary optics device is preferably designed as a projection lens, by means of which the primary light distribution can be projected into the emission light distribution.
  • the secondary optics device may also include a reflector.
  • a particularly preferred embodiment of the headlamp results from the fact that the light source assembly is arranged and the Abstrahloptik driving is designed such that during operation of the headlamp, the mixed light distribution generated by the light source assembly in a high beam distribution of the headlamp, and the supplementary light distribution generated by the light source assembly in a dimmed Light distribution of the headlamp is transformed.
  • the light-emitting diode or the light-emitting diodes of the light source unit can have an optical attachment which only influences the light emitted by the light-emitting diodes and achieves a supplementary light distribution with properties desired for a dimmed light distribution.
  • an aperture means is arranged in the beam path after the light source assembly (in particular in the beam path between the light source assembly and a secondary optics device through which the emission light distribution exits).
  • This is preferably designed such that the supplementary light distribution can be shadowed in such a way that the emission light distribution has a cutoff when only the light emitting diode or the light emitting diodes and not the laser light source or the laser light sources are driven to emit light.
  • the diaphragm means may in particular have an aperture edge which is imaged via the secondary optics device as a light-dark boundary.
  • the diaphragm means may be designed such that it can be moved into the beam path and out of the beam path.
  • the photoluminescent element represents the actual light source of the mixed light distribution
  • inhomogeneities of the photoluminescent element or slight tolerances of the alignment of the laser light sources on the photoluminescent element can lead to undesired intensity or color variations in the mixed light distribution. These would interfere with the headlamp especially in the high beam distribution.
  • the emission optics device and / or the light source assembly may be designed in such a way that the supplementary light distribution intentionally overlaps with those critical regions of the mixed light distribution in which undesired intensity variations and / or color variations can occur. The combination of light emitting diode and laser light source can thus improve the reliability of the headlight.
  • Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of a light source assembly according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic longitudinal sectional view of a motor vehicle headlamp according to the invention with Lichtierinbauech.
  • FIG. 1 shows a light source assembly 10 which has a first laser light source 12a and a second laser light source 12b.
  • the laser light sources 12a and 12b are preferably designed as semiconductor lasers (laser diodes).
  • a first laser light beam 14a can be emitted with the first laser light source 12a and a second laser light beam 14b with the second laser light source 12b.
  • a photoluminescent element 16 is positioned such that the laser light beams 14a and 14b emitted by the laser light sources 12a and 12b (possibly after deflection via laser guiding optics as described below) can strike the photoluminescent element 16 and excite it to emit a mixed light distribution 18.
  • the light source assembly 10 also includes a light emitting diode 20, which is associated with an optical attachment 22 such that the light emitted from the light emitting diode 20 light is converted into a supplemental light distribution 24.
  • the light sources 12a, 12b, 20 and the photoluminescent element 16 and the optical attachment 22 are arranged on a common carrier component 26.
  • the carrier component is preferably formed as a one-piece, in a carrier longitudinal direction 27 extending body of a particular thermally conductive material.
  • the carrier component 26 has a front section 28. Opposite thereto (i.e., rearward with respect to the beam longitudinal direction 27), the support member 26 has a base portion 30. Between the base portion 30 and the front portion 28, an intermediate portion 32 of the support member 26 extends.
  • the carrier component 26 is fastened with its base portion 30 to a support base 34.
  • the support base 34 is configured as a separate component, which is fixedly connected to the support member 26, for example by screwing.
  • the support base 34 is formed by a base portion of the support member 26, which connects to the base portion 30.
  • carrier base and carrier component can form a coherent, in particular one-piece, component.
  • connection between carrier base 34 and carrier component 26 is preferably designed such that waste heat of the light sources 12a, 12b, 20 and / or of the photoluminescent element 16 can be diverted through the carrier component 26 into the carrier base 34.
  • the support base 34 is preferably connected to a heat sink 36, which in the example illustrated is arranged on a side of the support base 34 facing away from the support component 26 (in the direction opposite to the support longitudinal direction 27).
  • heat sink 36 is formed integrally with the carrier component 26 and / or with the carrier base 34.
  • support member 26, support base 34 and heat sink 36 may be formed as a one-piece molded body made of a thermally conductive material.
  • the carrier component 26 is received in a tube-like transmission housing 38, which has a light-transparent transmission area 40 at least in the region of the front portion 28 of the carrier component 26.
  • the radiation housing 38 can also be designed as a transparent component as a whole, for example as a glass tube.
  • the transmission housing 38 has a connection opening 42 which bears against the support base 34. In the region of the connection opening 42, the radiation housing 38 is fastened to the support base 34. In this way, the support member 26 and disposed thereon optical and electrical components in a bounded by the transmission housing 38 and the support base 34 housing interior is enclosed and protected.
  • the laser light sources 12 a and 12 b are arranged on the base portion 30 of the support member 26, whereas the light-emitting diode 20 is arranged on the front portion 28.
  • the laser light beams 14a and 14b emitted by the laser light sources 12a and 12b are preferably directed onto the photoluminescent element 16, which is likewise arranged on the front section 28, via laser guidance optics.
  • the laser guidance optics can be configured, for example, as a light-guiding element, by means of which a laser light beam 14a or 14b emitted by a laser light source 12a or 12b can be guided to the photoluminescent element 16.
  • FIG. 1 shows a further exemplary embodiment for the laser guidance optics. Downstream of the laser light sources 12a and 12b in the beam path, lens means 44 can be provided (see Fig. 1). These can serve to collimate the laser light beams 14a and 14b or shape them according to requirements.
  • the carrier component 26 is bounded in the direction perpendicular to the carrier longitudinal direction 27 by a first surface 46 and a second surface 48 lying opposite to it.
  • the first surface 46 defines an upper side, the second surface 48 a lower side of the carrier component 26.
  • the carrier component 26 has a transmission channel 50. This passes through the support member 26 in the direction substantially perpendicular to the carrier longitudinal direction and opens on the first surface 46 in a first transmission opening, on the second surface 48 in a second transmission opening, so that light can be radiated from the bottom to the top through the transmission channel 50.
  • the first laser light source 12a is arranged on the first surface 46, the second laser light source 12b on the second surface 48 of the carrier component 26.
  • the base portion 30 of the support member 26 thus lies between the laser light sources 12a and 12b, whereby efficient cooling of the laser light sources 12a and 12b can be provided.
  • the intermediate portion 32 extends between the laser light beams 14a and 14b radiated from the laser light sources 12a and 12b.
  • the first laser light beam 14a propagates on the side of the carrier component 26 on which the photoluminescent element 16 is also arranged.
  • the second laser light bundle 14b initially runs on the opposite side of the carrier component 26 in the region immediately after the second laser light source 12b.
  • a deflecting reflector 52 is arranged on the carrier component 26 in that the second laser light bundle 14b can be guided by means of the deflection reflector 52 through the transmission channel 50 onto the upper side of the carrier component 26.
  • a beam splitter element 54 by means of which the irradiated first laser light bundle 14a can be mixed with the second laser light beam 14b passing through the radiation channel 50, can be combined in the region of the through-aperture of the transmission channel 50 opening on the first surface 46 and combined to form a common collective light bundle 14 '.
  • Such a combination via a beam splitter element 54 is particularly advantageous because laser light sources usually emit linearly polarized light.
  • the polarization direction of the laser light source 12a may be selected perpendicular to the polarization direction of the laser light source 12b.
  • the beam splitter element 54 is then preferably designed as a polarization beam splitter, which light of a first polarization direction (in the first laser light beam 14a) and light of a second polarization direction (in the beam passing through the radiation beam 50 second laser beam 14b) almost lossless to a collection light beam 14 'can mix.
  • the support member 26 may include alignment means, for example, abutments on which the individual components (light sources 12a, 12b, 20, photoluminescent element 16, attachment optics 22, beam splitters 54, etc.) are applied for their assembly, and so on be held in position.
  • 26 marks may be provided on surfaces of the support member, which specify the position of the components to be arranged.
  • FIG. 2 shows a motor vehicle headlamp 100 for producing a emission light distribution 102, which is preferably substantially concentrated around a main emission direction 104 of the headlamp 100.
  • the motor vehicle headlamp 100 particularly includes a light source assembly 10 as described above. This is arranged in the illustrated example in a socket opening designed as a receiving portion 106 of the headlamp 100.
  • the receiving portion 106 is located in the example shown in a main radiation direction 104 opposite portion of the motor vehicle headlight 100th
  • the motor vehicle headlamp 100 also includes an abstraction device 108, which in the illustrated example comprises a primary optic device 110 and a secondary optic device 112.
  • the secondary optics device 112 forms the section of the headlight through which the emission light distribution 102 exits during operation of the headlight 100.
  • the primary optics device 110 is configured in the illustrated example as a primary reflector section 114 of a headlight housing 116.
  • the secondary optics device 112 is designed as a projection lens.
  • the receiving portion 106 is formed as a socket opening through which the tubular-like Naturalstrahlgeophuse 38 of the light source assembly 10 can be inserted into the limited housing of the housing 116 housing interior.
  • the carrier base 34 of the light source assembly 10 bears against the region of the receiving section 106 bounding the base opening.
  • precisely trained to each other fastening means are provided on the headlight housing 116 on the one hand and on the support base 34 on the other.
  • the support member 26 is arranged with the optically active components arranged thereon (see Figure 1) with respect to the Abstrahloptik adopted 110 that the radiated with the light source assembly 10 mixed light distribution 18 hits the primary reflector portion 114 and thus is deflected by the primary optics 110.
  • the supplemental light distribution 24 that can be emitted by the light-emitting diode 20 of the light source assembly 10 does not strike the primary reflector section 114, but spreads from the optical attachment 22 largely unaffected by the primary optics device 110 in the direction of the secondary optics device 112.
  • the illumination device 108 is formed and the light source assembly 10 is positioned relative to the illumination device 108 such that, during operation of the headlamp, the mixed light distribution 18 energizes a spotlight distribution of the headlamp 100, e.g. allows intensive illumination of a central region of the emission light distribution 102 (range spot).
  • the supplementary light distribution 24 is preferably converted into a light distribution for the uniform illumination of a large area.
  • an aperture means 118 may be arranged (cf., FIG. 2). By means of this aperture means 118, a predeterminable portion of the supplementary light distribution 24 can be masked out before impinging on the secondary optics device 112 such that the portion of the emission light distribution 102 fed by the supplementary light distribution 24 has a cut-off line.
  • the aperture means 118 includes e.g. an aperture edge 120 extending at least in sections horizontally (extending substantially perpendicular to the main emission direction 104).
  • This diaphragm edge 120 is preferably arranged such that it passes through a focal point of a secondary optics device 112 designed as a projection lens.
  • the light-dark transition of the supplemental light distribution 24 defined by the diaphragm edge is projected via the secondary optics device 112 into a light-dark boundary of the emission light distribution 102 of the headlight 100.
  • the rays of the supplementary light distribution 24 are hidden by the aperture means, which would be deflected by the secondary optics device 112 to above the cut-off line.
  • the mixed light distribution 18 is converted by the primary optics device 110 into a primary light distribution 122.
  • the aperture means 118 is preferably arranged (see Fig. 2) such that the primary light distribution 122 is partially shielded by the aperture means 118.
  • a portion of the rays of the primary light distribution 122 below the diaphragm edge 120 strike the diaphragm 118, another component radiates above the diaphragm edge 120 past the diaphragm 118 and strikes the secondary optical device 112 (projection lens).
  • the center of the mixed light beam impinges on the aperture means 118 just below the aperture edge 120.
  • the aperture means therefore shields those rays of the primary light distribution 122 which would be deflected by the secondary optics unit 112 to above the cut-off line. Overall, this makes it possible to realize an emission light distribution 102 with a light-dark boundary, a uniform, wide illumination (supplied by the supplementary light distribution 24) and an additional bright coverage distance below the light-dark boundary following the light-dark boundary.
  • the diaphragm 118 can also be moved (eg, foldable) between a low-beam position (in which it is located in the beam path of the primary light distribution 122 and the supplemental light distribution 24, see Fig. 2) and a neutral position (in which the diaphragm 118 is pivoted out of the beam path, that is, the light distributions 122 and 24 are substantially unaffected).
  • the mixed light distribution 18 converted by the primary optics device 110 and by the secondary optics device 112 forms an intensive high beam distribution.
  • the secondary optics 112 In the dimming position (closed diaphragm), the secondary optics 112 generate a dimmed light distribution by projection of the diaphragm edge 120 and the light beam passing thereupon, as explained with reference to FIG.
  • the supplementary light distribution 24 alone may be sufficient for this purpose.
  • the mixed light distribution 18 With the mixed light distribution 18, however, (if necessary after conversion into the primary light distribution 122), if necessary, a range spot below the cut-off line can be fed (see above for FIG. 2).
  • the laser light source and the light emitting diode are independently controllable for the output of light, or switched on and off.
  • an adaptive emission light distribution 102 can be provided with a range spot, which can be switched on as required, and is supplied by the mixed light distribution 18 (or primary light distribution 122) (for example, with the aperture closed, see FIG. In a motor vehicle headlamp this is e.g. while driving fast on country roads, whereas the range spot in other situations, e.g. in urban traffic, can be turned off.
  • Embodiments without diaphragm means 118 are also conceivable. Then, with the headlight 100, a high-beam function with an intense spot and a wide-lit supplementary light can be provided.
  • the secondary optics device 112 can also be dispensed with in the motor vehicle headlamp 100.
  • the light emitting diode 20 can be connected via the attachment optics 22 e.g. directly feed the dimmed light distribution of the headlamp.
  • the primary light distribution 122 converted by the primary optics device 110 into the mixed light distribution 18 can then simultaneously represent the intensive high beam component.
  • a separate secondary optics device for example projection lens
  • the secondary optics device 112 acts only on the supplementary light distribution 24, but not on the mixed light distribution 18 or the primary light distribution 122.
  • the light source assembly 10 preferably in the region of the support base 34 and / or the support member 26 independent, the laser light sources 12a, 12b on the one hand and the light emitting diode 20 on the other hand associated contact means for electrical Power on. From these contacting means, electrical supply lines can extend to the light sources 12a, 12b and 20, respectively. These may be guided along a surface of the carrier component 26, or embedded in the carrier component 26.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtquellenbaueinheit (10), mit wenigstens einer Laserlichtquelle (12a, 12b) und mit einem Photolumineszenzelement (16), welches derart ausgebildet ist, dass durch auftreffendes Laserlicht eine Mischlichtverteilung (18) unter Ausnutzung von Photolumineszenz ausstrahlbar ist, und welches derart angeordnet ist, dass das Laserlicht der wenigstens einen Laserlichtquelle (12a, 12b) auf das Photolumineszenzelement (16) einstrahlbar ist, sowie mit wenigstens einer Leuchtdiode (20) zur Ausstrahlung einer Ergänzungslichtverteilung (24), wobei die wenigstens eine Laserlichtquelle (12a, 12b), das Photolumineszenzelement (16) und die wenigstens eine Leuchtdiode (20) an einem gemeinsamen Trägerbauteil (26) als Baueinheit befestigt sind. Die Erfindung betrifft außerdem einen KFZ-Scheinwerfer (100) mit einer solchen Lichtquellenbaueinheit (10).

Description

Lichtquellenbaueinheit für KFZ-Scheinwerfer
Die Erfindung betrifft eine Lichtquellenbaueinheit für KFZ-Scheinwerfer, sowie einen KFZ-Scheinwerfer mit einer solchen Lichtquelleneinheit.
In KFZ-Scheinwerfern finden zunehmend Leuchtdioden (LEDs) als Leuchtmittel Verwendung. Die Vorteile der Leuchtdiode im Vergleich zu konventionellen Leuchtmitteln liegen in einer hohe Effizienz und eine vergleichsweise lange Lebensdauer. Außerdem lassen sich LEDs als kompaktes Bauteil realisieren. Allerdings lassen sich mit Leuchtdioden oftmals nur geringere Lichtintensitäten erzielen, als mit z.B. Halogenlampen.
Laserlichtquellen, insbesondere Halbleiterlaser, bieten eine Reihe von potentiell vorteilhaften Eigenschaften, wie z.B. eine vergleichsweise kleine lichtaussendende Fläche, hohe Strahlungsintensitäten und Leuchtdichten, sowie die Ausstrahlung von weitgehend kollimierten und polarisierten Lichtbündeln. Optische Systeme für Laserlicht lassen sich daher mit geringem Bauraum realisieren, z.B. da kleinere Brennweiten gewählt werden können, als für optische Systeme für weniger stark kollimierte Lichtbündel von zum Beispiel Glühlampen oder konventionelle Leuchtdioden (LEDs). Der Einsatz von Laserlichtquellen kann daher eine kompakte Bauweise für KFZ-Scheinwerfer ermöglichen.
Grundsätzlich kann bei KFZ-Scheinwerfern je nach Einsatzgebiet zwischen zwei Gattungen von zu erzeugenden Lichtverteilungen unterschieden werden, nämlich einer abgeblendeten Lichtverteilung und einer Fernlichtverteilung.
Eine abgeblendete Lichtverteilung dient in erster Linie zur Ausleuchtung des Fahrzeugvorfeldes. Hierbei soll eine Blendung der Verkehrsteilnehmer, insbesondere Gegenverkehr vermieden werden. Daher weist eine abgeblendete Lichtverteilung (z.B. Abblendlicht, Nebellicht) meist eine abschnittsweise im Wesentlichen horizontal verlaufende Hell-Dunkel-Grenze auf. Diese kann auch einen angepassten Verlauf aufweisen, z.B. kann ein dem Gegenverkehr zugewandter Abschnitt der Hell-Dunkel-Grenze vertikal niedriger, als ein dem Gegenverkehr abgewandter Abschnitt der Hell-Dunkel-Grenze verlaufen. Insbesondere kann zwischen diesen beiden horizontal verlaufenden Abschnitten ein schräg ansteigender Abschnitt der Hell-Dunkel-Grenze liegen (sog. „Z-shape“ Lichtverteilung).
Die Fernlichtverteilung kann sich aus einem vergleichsweise eng begrenzten ausgeleuchteten Bereich (Spot-Lichtverteilung) oberhalb der Lage der Hell-Dunkel-Grenze der abgeblendeten Lichtverteilung und einer Grundlichtverteilung zur gleichmäßigen Ausleuchtung unterhalb oder im Bereich der Lage der Hell-Dunkel-Grenze der abgeblendeten Lichtverteilung zusammensetzen.
Um eine Blendung zu vermeiden weist die abgeblendete Lichtverteilung in der Regel geringere Intensität auf, als die Fernlicht-Lichtverteilung. Für die Fernlichtverteilung sind in der Regel hohe Intensitäten erwünscht, um ein Fernlicht großer Reichweite zu erzielen. Daher bietet sich insbesondere für die Fernlichtverteilung die Verwendung einer Laserlichtquelle an.
Probleme bei der Nutzung von Laserlichtquellen für Kfz-Schweinwerfer ergeben sich jedoch zum einen daraus, dass Laser im Wesentlichen kohärentes, monochromatisches Licht oder Licht in einem engen Wellenlängenbereich ausstrahlen. Für das abgestrahlte Licht eines Kfz-Scheinwerfers ist jedoch meist weißes Mischlicht erwünscht oder gesetzlich vorgeschrieben. Außerdem soll die Abstrahllichtverteilung meist bestimmte, teilweise gesetzlich vorgegebene Intensitätsverläufe aufweisen (z.B. wie oben erläutert). Es sind daher Maßnahmen zur Umwandlung in geeignetes Licht zu treffen.
Zur Umwandlung von monochromatischem Licht in z.B. weißes Mischlicht ist im Bereich der weißen Leuchtdioden (LEDs) oder Lumineszenzkonversions-LEDs die Verwendung von Photolumineszenzkonvertern oder Photolumineszenzelementen bekannt. Diese weisen z.B. einen Photolumineszenzfarbstoff in einem beispielsweise semitransparenten Substrat auf und sind unmittelbar an dem lichtaussendenden Abschnitt der LED angeordnet. Das Licht einer farbiges (z.B. blaues) Licht ausstrahlenden LED regt den Photolumineszenzfarbstoff zur Photolumineszenz an, wodurch der Photolumineszenzfarbstoff selbst Licht einer anderen Wellenlänge (z.B. gelb) abgibt. So kann zumindest ein Teil des eingestrahlten Lichts eines Wellenlängenbereichs in Licht eines anderen Wellenlängenbereichs umgewandelt werden. In der Regel wird ein weiterer Anteil des eingestrahlten Lichts durch das Photolumineszenzelement gestreut. Das gestreute Licht und das durch Photolumineszenz ausgestrahlte Licht können sich dann additiv überlagern und das gewünschte, z.B. weiße Mischlicht erzielen.
Bei der Verwendung von Laserlichtquellen muss aufgrund der typischerweise stark kollimierten Lichtbündel mit geringen Strahldurchmesser eine präzise Justierung der Laserlichtquelle auf das Photolumineszenzelement und auf gegebenenfalls vorhandene optische Einrichtungen zur Führung, Formung oder Umlenkung des Laserlichts sichergestellt werden.
Bei bekannten KFZ-Scheinwerfern mit Laserlichtquelle ist diese daher meist fest in dem Gehäuse des Scheinwerfers verbaut, um so eine Dejustierung der Laserlichtquelle in Bezug auf die optischen Einrichtungen und/oder das Photolumineszenzelement zu vermeiden. Beispielsweise beschreibt die US 2012/01606178 A1 eine Beleuchtungseinrichtung mit einer fest in einer Gehäuse-Reflektoreinheit angeordneten Laserlichtquelle. Solche Anordnungen erschweren eine Reparatur des Scheinwerfers, wenn die Laserlichtquelle ausfällt. Auch kann die Herstellung einer funktionsfähigen Scheinwerfereinheit aufwändig sein, da die Laserlichtquelle im gesamten Scheinwerfer ausgerichtet werden muss.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Vorteile sowohl von Leuchtdioden, als auch von Laserlichtquellen für KFZ-Scheinwerfer nutzbar zu machen und insbesondere eine komfortable Reparatur und Wartung des KFZ-Scheinwerfers zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Lichtquellenbaueinheit nach Anspruch 1, sowie durch einen KFZ-Scheinwerfer nach Anspruch 9 gelöst.
Die Lichtquellenbaueinheit umfasst wenigstens eine Laserlichtquelle, vorzugsweise Laserdiode, zur Abgabe von Laserlicht, sowie ein Photolumineszenzelement, welches derart ausgebildet ist, dass durch Auftreffen des Laserlichts eine Mischlichtverteilung unter Ausnutzung von Photolumineszenz ausstrahlbar ist. Das Photolumineszenzelement ist derart angeordnet, dass das Laserlicht der wenigstens einen Laserlichtquelle auf das Photolumineszenzelement einstrahlbar ist. Die Ausstrahlung der Mischlichtverteilung erfolgt insbesondere durch teilweise Umwandlung des eingestrahlten Laserlichts über Photolumineszenz und durch teilweise, insbesondere diffuse und/oder inkohärente, Streuung des Laserlichts an dem Photolumineszenzelement. Das umgewandelte Licht weist hierbei eine von der Wellenlänge des eingestrahlten Laserlichts abweichende Wellenlänge auf und kann sich mit dem am Photolumineszenzelement gestreuten Licht additiv zu beispielsweise weißem Licht mischen. Insofern wirkt das Photolumineszenzelement als die eigentliche Lichtquelle der Mischlichtverteilung.
Die Lichtquellenbaueinheit umfasst ferner wenigstens eine weitere Lichtquelle, welche als Leuchtdiode ausgebildet ist. Die wenigstens eine Leuchtdiode ist dazu eingerichtet, eine Ergänzungslichtverteilung auszustrahlen.
Bei der Lichtquellenbaueinheit sind die wenigstens eine Laserlichtquelle, das Photolumineszenzelement und die wenigstens eine Leuchtdiode an einem gemeinsamen Trägerbauteil als Baueinheit befestigt.
Eine solche Lichtquellenbaueinheit kann als kompakte Baueinheit realisiert werden. Sämtliche lichtabgebenden Bauteile, sowie ggf. weitere optische und elektrische Komponenten, sind auf dem Trägerbauteil als Baueinheit integriert. In einem Scheinwerfer, bei dem Leuchtdioden und Laserlichtquellen als Leuchtmittel zum Einsatz kommen, vereinfacht die Lichtquellenbaueinheit eine Wartung bei Defekt eines der Leuchtmittel. Beispielsweise kann die gesamte Lichtquellenbaueinheit als Ganzes wie eine herkömmliche Lampe in einem Scheinwerfer ausgewechselt werden.
Die mit der Laserlichtquelle und der Leuchtdiode erzeugten Lichtverteilungen lassen sich in vorteilhafter Weise kombinieren. So kann beispielsweise die von der Laserlichtquelle gespeiste Mischlichtverteilung, welche in der Regel eine vergleichsweise hohe Strahlungsintensität aufweist, in einem Scheinwerfer eine Fernlichtverteilung speisen. Die Ergänzungslichtverteilung kann eine abgeblendete Lichtverteilung speisen. Es kann eine Leuchtdiode mit einer vergleichsweise geringeren Strahlungsintensität Verwendung finden. Bei der abgeblendeten Lichtverteilung kann so eine Blendung von Gegenverkehr vermieden werden. Insgesamt kann ein mit der Lichtquellenbaueinheit ausgestatteter Scheinwerfer sowohl von den mit Laserlichtquellen erzielbaren hohen Intensitäten und starken Strahlbündelungen, als auch von der Effizienz und Zuverlässigkeit der Leuchtdiode sowie deren vergleichsweise günstigen Herstellung profitieren.
An dem Trägerbauteil sind vorzugsweise voneinander unabhängige elektrische Kontakte für die wenigstens eine Leuchtdiode und für die wenigstens eine Laserlichtquelle vorgesehen, so dass die Lichtquellenbaueinheit zur Abgabe der Mischlichtverteilung und der Ergänzungslichtverteilung unabhängig voneinander angesteuert werden kann.
Das Trägerbauteil ist vorzugsweise einstückig ausgebildet, und kann insbesondere verschiedene Formabschnitte aufweisen (z.B. Frontabschnitt, Grundabschnitt, Zwischenabschnitt, Sockelabschnitt usw.), wie nachfolgend noch näher erläutert.
Im Strahlengang zwischen der mindestens einen Laserlichtquelle und dem Photolumineszenzelement kann eine Laserlichtquellenoptik vorgesehen sein, beispielsweise ein Lichtleiter, eine Linsenanordnung oder ein Strahlungsfilterelement.
Das Trägerbauteil weist vorzugsweise einen bezüglich einer Trägerlängsrichtung der Lichtquellenbaueinheit vorne liegenden Frontabschnitt und einen bezüglich der Trägerlängsrichtung hinten liegenden Grundabschnitt auf. Hierbei ist die wenigstens eine Leuchtdiode vorzugsweise an dem Frontabschnitt angeordnet, wogegen die wenigstens eine Laserlichtquelle an dem Grundabschnitt angeordnet ist. Durch eine solche räumliche Aufteilung der beiden Lichtquellentypen kann z.B. ausreichender Bauraum für die Verwendung jeweils mehrerer Laserlichtquellen und Leuchtdioden geschaffen werden. Die räumliche Trennung kann außerdem vorteilhaft sein, um eine effiziente Wärmeableitung von den einzelnen Lichtquellen zu gewährleisten und ein unerwünschtes gegenseitiges Aufheizen der Lichtquellen untereinander zu vermeiden.
Der Frontabschnitt ist insbesondere von dem Grundabschnitt beabstandet angeordnet. Hierzu kann das Trägerbauteil einen Zwischenabschnitt aufweisen, welcher sich zwischen dem Frontabschnitt und dem Grundabschnitt erstreckt.
Das Photolumineszenzelement kann ebenfalls an dem Frontabschnitt angeordnet sein. Bei einer solchen Ausgestaltung sind dann sämtliche Bauteile, welche das eigentlich genutzte Licht abgeben, an dem Frontabschnitt vorgesehen. Der Grundabschnitt dient in diesem Fall vorzugsweise einer Halterung, Stromversorgung und ggf. einer Kühlung der Lichtquellenbaueinheit, insbesondere der Laserlichtquelle.
Eine effiziente Wärmeableitung kann jedoch auch dadurch erzielt werden, dass das Trägerbauteil wenigstens zwei zumindest abschnittsweise durch Luftspalte beabstandete Abschnitte aufweist, wobei an einem Abschnitt das Photolumineszenzelement, an dem anderen die Leuchtdiode angeordnet ist (geometrische thermische Trennung von Photolumineszenzelement und Leuchtdiode). Das Trägerbauteil kann auch einen thermisch isolierenden Trennabschnitt aufweisen, welcher zwischen einem ersten und einem zweiten Abschnitt verläuft, wobei an einem Abschnitt das Photolumineszenzelement, an dem anderen die Leuchtdiode angeordnet ist (materialmäßige thermische Trennung von Photolumineszenzelement und Leuchtdiode).
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich dann dadurch, dass eine Laserführungsoptik (beispielsweise Lichtleiter) zur Führung des Laserlichts der wenigstens einen Laserlichtquelle zu dem an dem Frontabschnitt angeordneten Photolumineszenzelement vorgesehen ist.
Für die wenigstens eine Leuchtdiode ist vorzugsweise eine eigene Vorsatzoptik vorgesehen, welche insbesondere die von dem Photolumineszenzelement abstrahlbare Mischlichtverteilung im Wesentlichen unbeeinflusst lässt. Eine solche unabhängige Vorsatzoptik für die Leuchtdiode kann vorteilhaft sein, um das Licht der Leuchtdiode unabhängig von dem Laserlicht zu kollimieren und beispielsweise für eine für ein Abblendlicht geeignete Lichtverteilung zu formen.
Denkbar ist auch, dass für die wenigstens eine Leuchtdiode ein Umlenkreflektor und/oder Sammelreflektor vorgesehen ist, mittels welchem ausschließlich die Ergänzungslichtverteilung umgelenkt oder gebündelt wird und welcher die Mischlichtverteilung im Wesentlichen unbeeinflusst lässt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Trägerbauteils ergibt sich dadurch, dass das Trägerbauteil einen Durchstrahlkanal aufweist, welcher zwischen zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Trägerbauteils verläuft und durch welchen Licht durchgestrahlt werden kann. Der Durchstrahlkanal mündet auf jeder der beiden Oberflächen in einer geeigneten Durchstrahlöffnung.
Das Vorsehen eines Durchstrahlkanals durch das Trägerbauteil ermöglicht es, zumindest eine erste und eine zweite Laserlichtquelle vorzusehen, wobei die erste und die zweite Laserlichtquelle jeweils derart an dem Trägerbauteil angeordnet sind, dass sich zumindest ein Abschnitt des Trägerbauteils zwischen der ersten und der zweiten Laserlichtquelle und/oder zumindest abschnittsweise zwischen den von den beiden Laserlichtquellen ausstrahlbaren Laserlichtbündeln erstreckt. Auf diese Weise lassen sich mehrere Laserlichtquellen an dem Trägerbauteil anordnen. Durch die zwischen den Laserlichtquellen bzw. den Laserlichtbündeln verlaufenden Abschnitte des Trägerbauteils kann dann beispielsweise eine effiziente Kühlung für die einzelnen Laserlichtquellen bereitgestellt werden.
Der Durchstrahlkanal ist vorzugsweise in einem Zwischenabschnitt angeordnet, welcher sich zwischen dem genannten Frontabschnitt und dem genannten Grundabschnitt des Trägerbauteils erstreckt.
Zur weiteren Ausgestaltung ist ein insbesondere an dem Trägerbauteil angeordnetes Strahllenkungsmittel zur Durchleitung des Lichts zumindest einer der Laserlichtquellen durch den Durchstrahlkanal vorgesehen. Beispielsweise kann auf einer ersten Seite des Trägerbauteils, auf welcher die erste Laserlichtquelle angeordnet ist, ein Umlenkreflektor angeordnet sein, welcher derart ausgebildet ist, dass das Licht dieser ersten Laserlichtquelle mittels des Umlenkreflektors durch den Durchstrahlkanal gelenkt werden kann. Auf der anderen Seite des Durchstrahlkanals, beispielsweise im Bereich der auf dieser Oberfläche mündenden Durchstrahlöffnung, kann dann z.B. ein Strahlmischungsmittel oder Strahlvereinigungsmittel vorgesehen sein, mittels welcher Laserlicht der ersten Laserlichtquelle (welches durch den Durchstrahlkanal tritt) und Laserlicht einer zweiten Laserlichtquelle (welche beispielsweise auf der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite angeordnet ist) vereint werden kann.
Um eine effiziente Kühlfunktion des Trägerbauteils zu ermöglichen, ist dieses vorzugsweise aus einem wärmeleitfähigen Material derart ausgebildet, dass die Abwärme der wenigstens einen Laserlichtquelle und/oder der wenigstens einen Leuchtdiode und/oder des Photolumineszenzelements abgeleitet werden kann. Vorzugsweise wird ein Material gewählt, dessen Wärmeleitfähigkeit über 20 W/(K * m), insbesondere über 100 W/(K * m) liegt. Das Trägerbauteil ist vorzugsweise metallisch ausgebildet, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium, Eisen oder einer Legierung verschiedener Metalle. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung von wärmeleitfähiger Keramik oder Kunststoff.
Das Trägerbauteil kann einen Kühlkörperabschnitt aufweisen, welcher derart positioniert ist, dass die wenigstens eine Laserlichtquelle und/oder die wenigstens eine Leuchtdiode und/oder das Photolumineszenzelement gekühlt werden kann, d.h. dessen Abwärme im Wesentlichen mittels des Kühlkörperabschnitts abführbar ist. Der Kühlkörperabschnitt ist beispielsweise einstückig mit dem Trägerbauteil verbunden. Denkbar ist jedoch auch, dass der Kühlkörperabschnitt von einem separaten Kühlkörper bereitgestellt ist, welcher in wärmeleitfähigem Kontakt mit einem Kontaktabschnitt des Trägerbauteils verbunden ist.
Zur weiteren Ausgestaltung kann die Lichtquellenbaueinheit einen Trägersockel aufweisen, welcher Ausrichtungsmittel zur Ausrichtung der Lichtquelleneinheit bei Anordnung in einem Scheinwerfer und/oder Befestigungsmittel zur Befestigung der Lichtquellenbaueinheit in einem Scheinwerfer aufweist. Der Trägersockel kann einstückig mit dem Trägerbauteil verbunden sein, insbesondere als Sockelabschnitt des Trägerbauteils ausgebildet sein. Der Sockelabschnitt ist insbesondere an den genannten Grundabschnitt des Trägerbauteils anschließend angeordnet oder umfasst den Grundabschnitt. Denkbar ist jedoch auch, dass der Trägersockel als separates Bauteil ausgebildet ist, an welchem das Trägerbauteil (nicht-einstückig) befestigt ist. Der Trägersockel ist z.B. mittels Bajonettbefestigungsmitteln an weiteren Bauteilen (z.B. Gehäuse) des Scheinwerfers lösbar befestigbar.
Die Ausrichtungsmittel am Trägersockel ermöglichen auf einfache Weise, die Lichtquellenbaueinheit als komplexe Einheit in Bezug auf optische Einrichtungen (ggf. Primäroptik, Sekundäroptik) eines Scheinwerfers auszurichten. So kann eine positionssichere Montage auch bei ungünstigen Montagebedingungen (z.B. Dunkelheit) gewährleistet werden. Dadurch wird eine komfortable Wartung und Reparatur eines Scheinwerfers ermöglicht. Die Ausrichtungsmittel können beispielsweise als Vorsprünge zum Eingriff in entsprechend ausgebildete Ausnehmungen an einem Bauteil eines Scheinwerfers (z.B. dessen Gehäuse) ausgebildet sein. Denkbar ist auch eine Ausgestaltung der Ausrichtungsmittel als Führungslöcher.
Der Trägersockel ermöglicht es, die Lichtquellenbaueinheit in einem Wartungsfall auf einfache Weise als Ganzes in einem Scheinwerfer auszutauschen. Aufgrund der Ausrichtungsmittel muss keine aufwändige Justierung erfolgen, da die Laserlichtquelle und das Photolumineszenzelement, sowie die Leuchtdiode in der Lichtquellenbaueinheit bereits ausgerichtet angeordnet sind. Über die Ausrichtungsmittel kann auch die Ausrichtung der mit der Lichtquellenbaueinheit erzeugbaren Mischlichtverteilung und Ergänzungslichtverteilung in Bezug auf weitere optische Einrichtungen eines Scheinwerfers gewährleistet werden.
Vorzugsweise umfasst der Trägersockel Kontaktierungseinrichtungen (beispielsweise Kontaktflächen oder Steckverbindungsmittel) zur elektrischen Energieversorgung der Laserlichtquelle und der Leuchtdiode.
Eine weitere Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass der Trägersockel in wärmeleitfähigem Kontakt mit einem Kühlkörper steht, so dass die Wärme der an dem Trägerbauteil angeordneten Lichtquellen sowie des Photolumineszenzelements über den Trägersockel abgeführt werden kann. Der Trägersockel kann einen Wärmekontaktabschnitt aufweisen, über welchen der Trägersockel bei Einbau in einen Scheinwerfer mit einem Kühlkörper oder einem Kühlabschnitt des Scheinwerfers verbindbar ist und über welchen die Wärme des Sockels abgeführt werden kann.
Die Lichtquellenbaueinheit weist vorzugsweise außerdem ein Durchstrahlgehäuse auf, welches zumindest einen Abschnitt des Trägerbauteils umgibt, wobei das Durchstrahlgehäuse zumindest einen transparenten Durchstrahlbereich aufweist, durch welchen das Licht der Mischlichtverteilung und der Ergänzungslichtverteilung austreten kann. Das Durchstrahlgehäuse ist beispielsweise als transparenter Tubus oder Glocke ausgebildet, beispielsweise aus Glas oder einem transparenten, wärmebeständigem Kunststoff. Vorzugsweise nimmt das Durchstrahlgehäuse sämtliche lichtabgebenden Bauteile der Lichtquellenbaueinheit auf. Mit dem Durchstrahlgehäuse kann eine geschlossene Baueinheit gebildet werden, welche von dem Durchstrahlgehäuse und dem Trägerbauteil oder ggf. dem Trägersockel begrenzt ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung können sämtliche optischen und elektrischen Bauteile der Lichtquellenbaueinheit bei Handhabung (beispielsweise bei Reparatur eines Scheinwerfers) vor Beschädigung geschützt werden.
Das Durchstrahlgehäuse weist insbesondere eine Verbindungsöffnung auf, mittels welcher es über das Trägerbauteil gestülpt werden kann und mittels welcher das Durchstrahlgehäuse an dem Trägerbauteil oder dem Trägersockel befestigt werden kann.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch einen Kfz-Scheinwerfer gelöst, welcher eine Abstrahloptikeinrichtung zur Umformung einer Ausgangslichtverteilung einer Lichtquelleneinheit in eine Abstrahllichtverteilung des Scheinwerfers aufweist. Erfindungsgemäß kommt hierbei eine Lichtquellenbaueinheit der vorstehend beschriebenen Art zur Erzeugung der Ausgangslichtverteilung zum Einsatz.
Ein solcher Kfz-Scheinwerfer ist besonders wartungsfreundlich, da ein Austausch der Lichtquellenbaueinheit auf einfache Weise möglich ist. Eine aufwändige Justierung der Laserlichtquelle auf das Photolumineszenzelement und/oder der Laserlichtquelle in Bezug auf die Leuchtdiode ist nicht erforderlich.
Die Ausgangslichtverteilung der Lichtquellenbaueinheit umfasst zum einen die von der oder den Laserlichtquellen gespeiste Mischlichtverteilung, zum anderen die von der oder den Leuchtdioden gespeiste Ergänzungslichtverteilung.
Die Abstrahloptikeinrichtung des Scheinwerfers umfasst vorzugsweise eine Primäroptikeinrichtung zur Umformung der Ausgangslichtverteilung der Lichtquellenbaueinheit in eine Primärlichtverteilung, sowie eine Sekundäroptikeinrichtung zur Umformung der Primärlichtverteilung in die Abstrahllichtverteilung des Scheinwerfers.
Die Primäroptikeinrichtung kann derart ausgebildet und angeordnet sein, dass die nur auf die von dem Photolumineszenzelement ausstrahlbare Mischlichtverteilung wirkt, und die Ergänzungslichtverteilung unbeeinflusst lässt. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Leuchtdiode wie oben erläutert eine eigene Vorsatzoptik aufweist, welche nur auf die von der Leuchtdiode abgegebene Lichtverteilung wirkt. Die Primäroptikeinrichtung kann jedoch auch derart ausgestaltet und angeordnet sein, dass sie sowohl auf die Mischlichtverteilung, als auch auf die Ergänzungslichtverteilung wirkt.
Die Primäroptikeinrichtung kann beispielsweise als Vorsatzoptik für die Lichtquellenbaueinheit ausgebildet sein. Denkbar ist jedoch, dass die Primäroptikeinrichtung als Reflektor ausgebildet oder einen solchen umfasst. Dieser kann die Lichtquellenbaueinheit zumindest teilweise umgeben und beispielsweise in die Hauptabstrahlrichtung des Scheinwerfers offen ausgebildet sein. Der Reflektor kann einen Aufnahmeabschnitt (z.B. Sockelöffnung) aufweisen, in welchen die Lichtquellenbaueinheit zumindest teilweise derart aufgenommen werden kann, dass die Mischlichtverteilung und die Ergänzungslichtverteilung zu dem Reflektor abstrahlbar sind.
Die Sekundäroptikeinrichtung ist vorzugsweise als Projektionslinse ausgebildet, mittels welcher die Primärlichtverteilung in die Abstrahllichtverteilung projiziert werden kann. Die Sekundäroptikeinrichtung kann jedoch auch einen Reflektor umfassen.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Scheinwerfers ergibt sich dadurch, dass die Lichtquellenbaueinheit derart angeordnet ist und die Abstrahloptikeinrichtung derart ausgebildet ist, dass im Betrieb des Scheinwerfers die von der Lichtquellenbaueinheit erzeugte Mischlichtverteilung in eine Fernlichtverteilung des Scheinwerfers, und die von der Lichtquellenbaueinheit erzeugte Ergänzungslichtverteilung in eine abgeblendete Lichtverteilung des Scheinwerfers umgeformt wird. Hierzu kann die Leuchtdiode oder die Leuchtdioden der Lichtquellenbaueinheit eine Vorsatzoptik aufweisen, welche nur das von den Leuchtdioden abgestrahlte Licht beeinflusst und eine Ergänzungslichtverteilung mit für eine abgeblendete Lichtverteilung erwünschten Eigenschaften erzielt.
Vorzugsweise ist im Strahlengang nach der Lichtquellenbaueinheit (insbesondere im Strahlengang zwischen Lichtquellenbaueinheit und einer Sekundäroptikeinrichtung, durch welche die Abstrahllichtverteilung austritt) ein Blendenmittel angeordnet. Dieses ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Ergänzungslichtverteilung derart abgeschattet werden kann, dass die Abstrahllichtverteilung eine Hell-Dunkel-Grenze aufweist, wenn nur die Leuchtdiode oder die Leuchtdioden und nicht die Laserlichtquelle oder die Laserlichtquellen zur Lichtabgabe angesteuert werden. Hierzu kann das Blendenmittel insbesondere eine Blendenkante aufweisen, welche über die Sekundäroptikeinrichtung als Hell-Dunkel-Grenze abgebildet wird. Das Blendenmittel kann derart ausgebildet sein, dass es in den Strahlengang und aus dem Strahlengang hinaus bewegbar ist.
Da das Photolumineszenzelement die eigentliche Lichtquelle der Mischlichtverteilung darstellt, können beispielsweise Inhomogenitäten des Photolumineszenzelements oder geringfügige Toleranzen der Ausrichtung der Laserlichtquellen auf das Photolumineszenzelement zu unerwünschten Intensitäts- oder Farbvariationen in der Mischlichtverteilung führen. Diese würden sich bei dem Scheinwerfer insbesondere in der Fernlichtverteilung störend auswirken. Um dem entgegenzuwirken, kann die Abstrahloptikeinrichtung und/oder die Lichtquellenbaueinheit derart ausgebildet sein, dass die Ergänzungslichtverteilung gezielt mit solchen kritischen Bereichen der Mischlichtverteilung überlappt, in welchen unerwünschte Intensitätsvariationen und/oder Farbvariationen auftreten können. Die Kombination von Leuchtdiode und Laserlichtquelle kann auf diese Weise die Zuverlässigkeit des Scheinwerfers verbessern. Ebenso ist es möglich, durch gezielte Wahl der Farbverteilung oder Farbtemperatur der Leuchtdiode oder Leuchtdioden sowie durch gezielte Überlagerung von Ergänzungslichtverteilung und Mischlichtverteilung die Farbe bzw. Farbtemperatur der Abstrahllichtverteilung des Scheinwerfers gezielt anzupassen.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen:
Figur 1 schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Lichtquellenbaueinheit;
Figur 2 schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kfz-Scheinwerfers mit Lichtquellenbaueinheit.
Zur besseren Übersichtlichkeit sind in der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren für übereinstimmende Merkmale und Bauteile jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die Figur 1 zeigt eine Lichtquellenbaueinheit 10, welche eine erste Laserlichtquelle 12a, und eine zweite Laserlichtquelle 12b aufweist. Die Laserlichtquellen 12a und 12b sind vorzugsweise als Halbleiterlaser (Laserdioden) ausgebildet. Mit der ersten Laserlichtquelle 12a ist ein erstes Laserlichtbündel 14a ausstrahlbar, mit der zweiten Laserlichtquelle 12b ein zweites Laserlichtbündel 14b.
Ein Photolumineszenzelement 16 ist derart positioniert, dass die von den Laserlichtquellen 12a und 12b ausgestrahlten Laserlichtbündel 14a und 14b (ggf. nach Umlenkung über eine Laserführungsoptik, wie unten beschrieben) auf das Photolumineszenzelement 16 treffen und dieses zur Abgabe einer Mischlichtverteilung 18 anregen können.
Die Lichtquellenbaueinheit 10 umfasst außerdem eine Leuchtdiode 20, welcher eine Vorsatzoptik 22 derart zugeordnet ist, dass das von der Leuchtdiode 20 ausstrahlbare Licht in eine Ergänzungslichtverteilung 24 umgeformt wird.
Die Lichtquellen 12a, 12b, 20 und das Photolumineszenzelement 16 sowie die Vorsatzoptik 22 (sowie ggf. weitere Bauteile wie nachfolgend noch näher beschrieben) sind an einem gemeinsamen Trägerbauteil 26 angeordnet. Das Trägerbauteil ist vorzugsweise als ein einstückiger, sich in eine Trägerlängsrichtung 27 erstreckender Körper aus einem insbesondere wärmeleitfähigem Material ausgebildet.
In Trägerlängsrichtung 27 vorne liegend weist das Trägerbauteil 26 einen Frontabschnitt 28 auf. Diesem gegenüberliegend (d.h. bezüglich der Trägerlängsrichtung 27 hinten) weist das Trägerbauteil 26 einen Grundabschnitt 30 auf. Zwischen Grundabschnitt 30 und Frontabschnitt 28 erstreckt sich ein Zwischenabschnitt 32 des Trägerbauteils 26.
Das Trägerbauteil 26 ist mit seinem Grundabschnitt 30 an einem Trägersockel 34 befestigt. Im dargestellten Beispiel ist der Trägersockel 34 als separates Bauteil ausgestaltet, welches mit dem Trägerbauteil 26 fest, beispielsweise durch Verschrauben, verbunden ist. Denkbar ist jedoch auch, dass der Trägersockel 34 von einem Sockelabschnitt des Trägerbauteils 26 gebildet wird, welcher an den Grundabschnitt 30 anschließt. Insofern können Trägersockel und Trägerbauteil ein zusammenhängendes, insbesondere einstückiges, Bauteil bilden.
Im dargestellten Beispiel ist die Verbindung zwischen Trägersockel 34 und Trägerbauteil 26 vorzugsweise derart ausgestaltet, dass Abwärme der Lichtquellen 12a, 12b, 20 und/oder des Photolumineszenzelements 16 durch das Trägerbauteil 26 in den Trägersockel 34 abgeleitet werden kann. Zur Kühlung ist der Trägersockel 34 vorzugsweise mit einem Kühlkörper 36 verbunden, welcher im dargestellten Beispiel auf einer dem Trägerbauteil 26 abgewandten Seite des Trägersockels 34 (in Richtung entgegen der Trägerlängsrichtung 27) angeordnet ist.
Denkbar ist jedoch auch, dass der Kühlkörper 36 einstückig mit dem Trägerbauteil 26 und/oder mit dem Trägersockel 34 ausgebildet ist. Insbesondere können Trägerbauteil 26, Trägersockel 34 und Kühlkörper 36 als einstückiger Formkörper aus einem wärmeleitfähigen Material ausgebildet sein.
Das Trägerbauteil 26 ist in einem tubusartigen Durchstrahlgehäuse 38 aufgenommen, welches zumindest im Bereich des Frontabschnitts 28 des Trägerbauteils 26 einen für lichttransparenten Durchstrahlbereich 40 aufweist. Das Durchstrahlgehäuse 38 kann jedoch auch insgesamt als transparentes Bauteil ausgeführt sein, beispielsweise als Glastubus. Das Durchstrahlgehäuse 38 weist im dargestellten Beispiel eine Verbindungsöffnung 42 auf, welche an dem Trägersockel 34 anliegt. Im Bereich der Verbindungsöffnung 42 ist das Durchstrahlgehäuse 38 an dem Trägersockel 34 befestigt. Auf diese Weise ist das Trägerbauteil 26 sowie an ihm angeordnete optische und elektrische Bauteile in einem von dem Durchstrahlgehäuse 38 und dem Trägersockel 34 begrenzten Gehäuseinnenraum eingeschlossen und geschützt.
Vorzugsweise sind die Laserlichtquellen 12a und 12b an dem Grundabschnitt 30 des Trägerbauteils 26 angeordnet, wogegen die Leuchtdiode 20 am Frontabschnitt 28 angeordnet ist. Die von den Laserlichtquellen 12a und 12b ausgestrahlten Laserlichtbündel 14a und 14b werden vorzugsweise über eine Laserführungsoptik auf das ebenfalls am Frontabschnitt 28 angeordnete Photolumineszenzelement 16 geleitet. Die Laserführungsoptik kann beispielsweise als Lichtleitelement ausgebildet sein, mittels welchem ein von einer Laserlichtquelle 12a oder 12b ausgestrahltes Laserlichtbündel 14a oder 14b zu dem Photolumineszenzelement 16 geführt werden kann.
In Figur 1 ist eine weitere beispielhafte Ausgestaltung für die Laserführungsoptik dargestellt. Den Laserlichtquellen 12a und 12b im Strahlengang nachgeordnet können Linsenmittel 44 vorgesehen sein (vgl. Fig. 1). Diese können dazu dienen, die Laserlichtbündel 14a und 14b zu kollimieren oder den Anforderungen entsprechend zu formen.
Im dargestellten Beispiel ist das Trägerbauteil 26 in Richtung senkrecht zur Trägerlängsrichtung 27 von einer ersten Oberfläche 46 und einer dieser gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 48 begrenzt. Die erste Oberfläche 46 definiert eine Oberseite, die zweite Oberfläche 48 eine Unterseite des Trägerbauteils 26. Im Bereich seines Zwischenabschnitts 32 weist das Trägerbauteil 26 einen Durchstrahlkanal 50 auf. Dieser durchsetzt das Trägerbauteil 26 in Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Trägerlängsrichtung und mündet auf der ersten Oberfläche 46 in einer ersten Durchstrahlöffnung, auf der zweiten Oberfläche 48 in einer zweiten Durchstrahlöffnung, so dass Licht von der Unterseite zur Oberseite durch den Durchstrahlkanal 50 gestrahlt werden kann.
Die erste Laserlichtquelle 12a ist an der ersten Oberfläche 46, die zweite Laserlichtquelle 12b an der zweiten Oberfläche 48 des Trägerbauteils 26 angeordnet. Der Grundabschnitt 30 des Trägerbauteils 26 liegt somit zwischen den Laserlichtquellen 12a und 12b, wodurch eine effiziente Kühlung der Laserlichtquellen 12a und 12b bereitgestellt werden kann.
Der Zwischenabschnitt 32 erstreckt sich zwischen den von den Laserlichtquellen 12a und 12b ausgestrahlten Laserlichtbündeln 14a und 14b. Das erste Laserlichtbündel 14a breitet sich auf derjenigen Seite des Trägerbauteils 26 aus, auf welcher auch das Photolumineszenzelement 16 angeordnet ist. Das zweite Laserlichtbündel 14b hingegen verläuft im Bereich unmittelbar nach der zweiten Laserlichtquelle 12b zunächst auf der gegenüberliegenden Seite des Trägerbauteils 26. Um auch das von der zweiten Laserlichtquelle 12b ausgestrahlte Licht zu dem Photolumineszenzelement 16 zu lenken, ist an dem Trägerbauteil 26 ein Umlenkreflektor 52 derart angeordnet, dass das zweite Laserlichtbündel 14b mittels des Umlenkreflektors 52 durch den Durchstrahlkanal 50 auf die Oberseite des Trägerbauteils 26 geleitet werden kann.
Im Bereich der auf der ersten Oberfläche 46 mündenden Durchstrahlöffnung des Durchstrahlkanals 50 ist ein Strahlteilerelement 54 angeordnet, mittels welchem das eingestrahlte erste Laserlichtbündel 14a mit dem durch den Durchstrahlkanal 50 tretenden zweiten Laserlichtbündel 14b gemischt werden kann und zu einem gemeinsamen Sammellichtbündel 14’ vereinigt werden kann. Das Sammellichtbündel 14’ trifft im weiteren Strahlengang auf das Photolumineszenzelement 16.
Eine solche Vereinigung über ein Strahlteilerelement 54 ist insbesondere vorteilhaft, da Laserlichtquellen üblicherweise linear polarisiertes Licht ausstrahlen. Beispielsweise kann die Polarisationsrichtung der Laserlichtquelle 12a senkrecht zu der Polarisationsrichtung der Laserlichtquelle 12b gewählt werden. Das Strahlteilerelement 54 ist dann vorzugsweise als Polarisationsstrahlteiler ausgebildet, welcher Licht einer ersten Polarisationsrichtung (im ersten Laserlichtbündel 14a) und Licht einer zweiten Polarisationsrichtung (in dem durch den Durchstrahlkanal 50 strahlenden zweiten Laserlichtbündel 14b) nahezu verlustfrei zu einem Sammellichtbündel 14’ mischen kann.
Um die Herstellung der Lichtquellenbaueinheit 10 zu vereinfachen, kann das Trägerbauteil 26 Justagemittel aufweisen, beispielsweise Anlagevorsprünge, an welchen die einzelnen Bauteile (Lichtquellen 12a, 12b, 20; Photolumineszenzelement 16; Vorsatzoptik 22; Strahlteiler 54 usw.) zu ihrer Montage angelegt werden und so in Position gehalten werden. Ebenso können an Oberflächen des Trägerbauteils 26 Markierungen vorgesehen sein, welche die Position der anzuordnenden Bauteile vorgeben.
Die Figur 2 zeigt einen Kfz-Scheinwerfer 100 zur Erzeugung einer Abstrahllichtverteilung 102, welche vorzugsweise im Wesentlichen um eine Hauptabstrahlrichtung 104 des Scheinwerfers 100 konzentriert ist.
Der Kfz-Scheinwerfer 100 umfasst insbesondere eine Lichtquellenbaueinheit 10 wie oben beschrieben. Diese ist im dargestellten Beispiel in einem als Sockelöffnung ausgebildeten Aufnahmeabschnitt 106 des Scheinwerfers 100 angeordnet. Der Aufnahmeabschnitt 106 befindet sich im dargestellten Beispiel in einem der Hauptabstrahlrichtung 104 entgegengesetzten Abschnitt des Kfz-Scheinwerfers 100.
Der Kfz-Scheinwerfer 100 umfasst außerdem eine Abstrahloptikeinrichtung 108, welche im dargestellten Beispiel eine Primäroptikeinrichtung 110, sowie eine Sekundäroptikeinrichtung 112 umfasst. Die Sekundäroptikeinrichtung 112 bildet denjenigen Abschnitt des Scheinwerfers, durch den die Abstrahllichtverteilung 102 im Betrieb des Scheinwerfers 100 austritt.
Die Primäroptikeinrichtung 110 ist im dargestellten Beispiel als Primärreflektorabschnitt 114 eines Scheinwerfergehäuses 116 ausgestaltet. Die Sekundäroptikeinrichtung 112 ist als Projektionslinse ausgebildet.
Der Aufnahmeabschnitt 106 ist als Sockelöffnung ausgebildet, durch welche das tubusartige Durchstrahlgehäuse 38 der Lichtquellenbaueinheit 10 in den von dem Scheinwerfergehäuse 116 begrenzten Gehäuseinnenraum eingeschoben werden kann. In dem in Figur 2 dargestellten zusammengebauten Zustand liegt der Trägersockel 34 der Lichtquellenbaueinheit 10 an dem die Sockelöffnung begrenzenden Bereich des Aufnahmeabschnitts 106 an. Vorzugsweise sind nicht näher dargestellte, passgenau zueinander ausgebildete Befestigungsmittel an dem Scheinwerfergehäuse 116 einerseits und an dem Trägersockel 34 andererseits vorgesehen.
In dem in Figur 2 dargestellten zusammengebauten Zustand ist das Trägerbauteil 26 mit den hieran angeordneten optisch wirksamen Bauteilen (vgl. Figur 1) derart in Bezug auf die Abstrahloptikeinrichtung 110 angeordnet, dass die mit der Lichtquellenbaueinheit 10 ausstrahlbare Mischlichtverteilung 18 auf den Primärreflektorabschnitt 114 trifft und somit von der Primäroptikeinrichtung 110 umgelenkt wird. Die von der Leuchtdiode 20 der Lichtquellenbaueinheit 10 ausstrahlbare Ergänzungslichtverteilung 24 hingegen trifft im dargestellten Beispiel nicht auf den Primärreflektorabschnitt 114, sondern breitet sich ausgehend von der Vorsatzoptik 22 weitgehend unbeeinflusst von der Primäroptikeinrichtung 110 in Richtung der Sekundäroptikeinrichtung 112 aus.
Bei dem Scheinwerfer 100 ist die Abstrahloptikeinrichtung 108 derart ausgebildet und die Lichtquellenbaueinheit 10 derart in Bezug auf die Abstrahloptikeinrichtung 108 angeordnet, dass im Betrieb des Scheinwerfers die Mischlichtverteilung 18 eine Spot-Lichtverteilung des Scheinwerfers 100 speist, welche z.B. eine intensive Ausleuchtung eines zentralen Bereichs der Abstrahllichtverteilung 102 (Reichweiten-Spot) ermöglicht. Die Ergänzungslichtverteilung 24 hingegen wird vorzugsweise in eine Lichtverteilung zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines großen Bereichs umgeformt.
Im Strahlengang zwischen der Vorsatzoptik 22 der Leuchtdiode und der Sekundäroptikeinrichtung 112 kann ein Blendenmittel 118 angeordnet sein (vgl. Fig. 2). Mittels dieses Blendenmittels 118 kann ein vorgebbarer Anteil der Ergänzungslichtverteilung 24 vor Auftreffen auf die Sekundäroptikeinrichtung 112 derart ausgeblendet werden, dass der von der Ergänzungslichtverteilung 24 gespeiste Anteil der Abstrahllichtverteilung 102 eine Hell-Dunkel-Grenze aufweist.
Das Blendenmittel 118 weist z.B. eine zumindest abschnittsweise horizontal verlaufende (sich im Wesentlichen senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung 104 erstreckende) Blendenkante 120 auf. Diese Blendenkante 120 ist vorzugsweise derart angeordnet, dass sie durch einen Brennpunkt einer als Projektionslinse ausgebildeten Sekundäroptikeinrichtung 112 verläuft. Dies führt dazu, dass der durch die Blendenkante definierte Hell-Dunkel-Übergang der Ergänzungslichtverteilung 24 über die Sekundäroptikeinrichtung 112 in eine Hell-Dunkel-Grenze der Abstrahllichtverteilung 102 des Scheinwerfers 100 projiziert wird. Im dargestellten Beispiel werden durch das Blendenmittel diejenigen Strahlen der Ergänzungslichtverteilung 24 ausgeblendet, welche durch die Sekundäroptikeinrichtung 112 nach oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze abgelenkt werden würden.
Die Mischlichtverteilung 18 wird durch die Primäroptikeinrichtung 110 in eine Primärlichtverteilung 122 umgeformt. Das Blendenmittel 118 ist vorzugsweise derart angeordnet (vgl. Fig. 2), dass die Primärlichtverteilung 122 teilweise von dem Blendenmittel 118 abgeschirmt wird. Wie in Figur 2 ersichtlich, trifft ein Anteil der Strahlen der Primärlichtverteilung 122 unterhalb der Blendenkante 120 auf das Blendenmittel 118, ein anderer Anteil strahlt oberhalb der Blendenkante 120 an dem Blendenmittel 118 vorbei und trifft auf die Sekundäroptikeinrichtung 112 (Projektionslinse). Vorzugsweise trifft dabei das Zentrum des Mischlichtstrahles knapp unterhalb der Blendenkante 120 auf das Blendenmittel 118. Das Blendenmittel schirmt daher diejenigen Strahlen der Primärlichtverteilung 122 ab, welche durch die Sekundäroptikeinrichtung 112 nach oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze abgelenkt werden würden. Insgesamt lässt sich dadurch eine Abstrahllichtverteilung 102 mit einer Hell-Dunkel-Grenze, einer gleichmäßigen breiten Ausleuchtung (gespeist durch die Ergänzungslichtverteilung 24) und einem an die Hell-Dunkel-Grenze anschließenden zusätzlichen hellen Reichweitespot unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze realisieren.
Das Blendenmittel 118 kann auch bewegbar (z.B. klappbar) zwischen einer Abblendstellung (in der es sich im Strahlengang der Primärlichtverteilung 122 und der Ergänzungslichtverteilung 24 befindet, vgl. Fig. 2) und einer Neutralstellung (in der das Blendenmittel 118 aus dem Strahlengang herausgeschwenkt ist, d.h. die Lichtverteilungen 122 und 24 im Wesentlichen unbeeinflusst lässt) ausgeführt sein.
In der Neutralstellung des Blendenmittels 118 (offene Blende) bildet die von der Primäroptikeinrichtung 110 und von der Sekundäroptikeinrichtung 112 umgeformte Mischlichtverteilung 18 eine intensive Fernlichtverteilung. Die Ergänzungslichtverteilung 24 bildet nach Durchgang durch die Sekundäroptik 112 eine horizontal breit gestreute Lichtverteilung zur gleichmäßigen Ausleuchtung. Insgesamt ergibt sich ein Fernlicht mit einem Maximum hoher Reichweite und einer gleichmäßigen Ausleuchtung.
In der Abblendstellung (geschlossene Blende) erzeugt die Sekundäroptik 112 durch Projektion der Blendenkante 120 und der daran vorbeistrahlenden Lichtbündel eine abgeblendete Lichtverteilung, wie zu Figur 2 erläutert. Je nach Anwendung kann hierfür die Ergänzungslichtverteilung 24 alleine ausreichend sein. Mit der Mischlichtverteilung 18 jedoch lässt sich (ggf. nach Umformung in die Primärlichtverteilung 122) bei Bedarf ein Reichweitespot unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze speisen (siehe oben zu Fig. 2).
Vorzugsweise sind die Laserlichtquelle und die Leuchtdiode unabhängig voneinander zur Lichtabgabe ansteuerbar, bzw. ein- und ausschaltbar. Dadurch kann eine adaptive Abstrahllichtverteilung 102 mit einem bei Bedarf zuschaltbaren, durch die Mischlichtverteilung 18 (bzw. Primärlichtverteilung 122) gespeisten Reichweitespot bereitgestellt werden (z.B. bei geschlossener Blende, vgl. Fig. 2). Bei einem Kfz-Scheinwerfer ist dies z.B. bei schneller Fahrt auf Landstraßen vorteilhaft, wogegen der Reichweitenspot in anderen Situationen, z.B. im städtischen Verkehr, ausgeschaltet werden kann.
Es sind auch Ausgestaltungen ohne Blendenmittel 118 denkbar. Dann kann mit dem Scheinwerfer 100 eine Fernlichtfunktion mit einem intensivem Spot und einem breit ausleuchtenden Ergänzungslicht bereitgestellt werden.
Da die Leuchtdiode 20 bereits eine eigene Vorsatzoptik 22 zur Formung einer geeigneten Grundlichtverteilung aufweist, und die Mischlichtverteilung 18 beispielsweise über die Primäroptikeinrichtung 110 in eine gewünschte Lichtverteilung umgeformt wird, kann bei dem Kfz-Scheinwerfer 100 die Sekundäroptikeinrichtung 112 auch entfallen. In diesem Fall kann die Leuchtdiode 20 über die Vorsatzoptik 22 z.B. direkt die abgeblendete Lichtverteilung des Scheinwerfers speisen. Die durch die Primäroptikeinrichtung 110 in die Mischlichtverteilung 18 umgeformte Primärlichtverteilung 122 kann dann gleichzeitig die intensive Fernlichtkomponente darstellen. Für die Ergänzungslichtverteilung 24 kann zusätzlich zu der Vorsatzoptik 22 der Leuchtdiode 20 auch eine eigene Sekundäroptikeinrichtung (z.B. Projektionslinse) wirksam sein, welche die Lichtverteilung 18, 122 unbeeinflusst lässt. Insbesondere sind Ausgestaltungen denkbar, bei welchen die Sekundäroptikeinrichtung 112 nur auf die Ergänzungslichtverteilung 24, nicht aber auf die Mischlichtverteilung 18 oder die Primärlichtverteilung 122 wirkt.
Um Abblendlicht und Fernlicht unabhängig voneinander ansteuern zu können, weist nach einem grundsätzlichen Aspekt der Erfindung die Lichtquellenbaueinheit 10 vorzugsweise im Bereich des Trägersockels 34 und/oder des Trägerbauteils 26 voneinander unabhängige, den Laserlichtquellen 12a, 12b einerseits und der Leuchtdiode 20 andererseits zugeordnete Kontaktierungsmittel zur elektrischen Stromversorgung auf. Von diesen Kontaktierungsmitteln können elektrische Versorgungsleitungen zu den Lichtquellen 12a, 12b bzw. 20 verlaufen. Diese können entlang einer Oberfläche des Trägerbauteils 26 geführt werden, oder in das Trägerbauteil 26 eingebettet sein.

Claims (10)

  1. Lichtquellenbaueinheit (10) für KFZ-Scheinwerfer,
    - mit wenigstens einer Laserlichtquelle (12a, 12b) zur Abgabe von Laserlicht,
    - mit einem Photolumineszenzelement (16), welches derart ausgebildet ist, dass durch auftreffendes Laserlicht eine Mischlichtverteilung (18) unter Ausnutzung von Photolumineszenz ausstrahlbar ist, und welches derart angeordnet ist, dass das Laserlicht der wenigstens einen Laserlichtquelle (12a, 12b) auf das Photolumineszenzelement (16) einstrahlbar ist,
    - mit wenigstens einer Leuchtdiode (20) zur Erzeugung einer Ergänzungslichtverteilung (24),
    wobei die wenigstens eine Laserlichtquelle (12a, 12b), das Photolumineszenzelement (16) und die wenigstens eine Leuchtdiode (20) an einem gemeinsamen Trägerbauteil (26) als Baueinheit fest angeordnet sind.
  2. Lichtquellenbaueinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (26) einen bezüglich einer Trägerlängsrichtung (27) vorne liegenden Frontabschnitt (28) und einen bezüglich der Trägerlängsrichtung (27) hinten liegenden Grundabschnitt (30) aufweist, wobei die wenigstens eine Leuchtdiode (20) an dem Frontabschnitt (28) und die Laserlichtquelle (12a, 12b) an dem Grundabschnitt (30) angeordnet ist.
  3. Lichtquellenbaueinheit (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Photolumineszenzelement (16) an dem Frontabschnitt angeordnet ist, und dass eine Laserführungsoptik (44, 52, 54) zur Führung des Laserlichts der wenigstens einen Laserlichtquelle (12a, 12b) zu dem Photolumineszenzelement (16) vorgesehen ist.
  4. Lichtquellenbaueinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorsatzoptik (22) für die wenigstens eine Leuchtdiode (20) vorgesehen ist, welche die von dem Photolumineszenzelement (16) abstrahlbare Mischlichtverteilung (18) unbeeinflusst lässt.
  5. Lichtquellenbaueinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (26) einen Durchstrahlkanal (50) aufweist, welcher zwischen zwei gegenüberliegenden Oberflächen (46, 48) des Trägerbauteils (26) verläuft.
  6. Lichtquellenbaueinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (26) einen Kühlkörperabschnitt (36) aufweist, welcher derart angeordnet ist, dass die wenigstens eine Laserlichtquelle (12a, 12b) und/oder die wenigstens eine Leuchtdiode (20) und/oder das Photolumineszenzelement (16) kühlbar ist.
  7. Lichtquellenbaueinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trägersockel (34) vorgesehen ist, welcher Ausrichtungsmittel zur Ausrichtung der Lichtquellenbaueinheit (10) bei Anordnung in einem Scheinwerfer (100) und/oder Befestigungsmittel zur Befestigung der Lichtquellenbaueinheit (10) in einem Scheinwerfer (100) aufweist.
  8. Lichtquellenbaueinheit (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchstrahlgehäuse (38) vorgesehen ist, welches zumindest einen Abschnitt des Trägerbauteils (26) umgibt, wobei das Durchstrahlgehäuse (38) zumindest einen transparenten Durchstrahlbereich (40) aufweist, durch welchen das Licht der Mischlichtverteilung (18) und der Ergänzungslichtverteilung (24) durchstrahlen kann.
  9. KFZ-Scheinwerfer (100) mit einer Abstrahloptikeinrichtung (108; 110, 112), mittels welcher eine Ausgangslichtverteilung (18, 24) einer Lichtquellenbaueinheit (10) in eine Abstrahllichtverteilung (102) des Scheinwerfers (100) umformbar ist, gekennzeichnet durch eine Lichtquellenbaueinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Erzeugung der Ausgangslichtverteilung (18, 24).
  10. KFZ-Scheinwerfer (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenbaueinheit (10) derart angeordnet ist und die Abstrahloptikeinrichtung (108; 110, 112) derart ausgebildet ist, dass im Betrieb des Scheinwerfers (100) die Mischlichtverteilung (18) in eine Fernlichtverteilung und die Ergänzungslichtverteilung (24) in eine abgeblendete Lichtverteilung des Scheinwerfers umgeformt wird.
PCT/EP2013/077603 2013-01-22 2013-12-20 Lichtquellenbaueinheit für kfz-scheinwerfer WO2014114417A1 (de)

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