BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG FÜR EINEN KRAFTFAHRZEUGSCHEINWERFER
Die Erfindung betrifft Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Beleuchtungsvorrichtung zumindest einen Optikkörper und zumindest eine Halterungsvorrichtung für den zumindest einen Optikkörper umfasst, wobei der zumindest eine Optikkörper eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Vorsatzoptiken aufweist, wobei jede Vorsatzoptik aus einem lichtleitenden Material gebildet ist und jede Vorsatzoptik eine Lichteinkoppelfläche und eine Lichtauskoppelfläche aufweist, wobei die zumindest eine Halterungsvorrichtung für jede Vorsatzoptik zumindest eine Aufnahme aufweist, und wobei Aufnahmen von Begrenzungswänden begrenzt sind, wobei die Begrenzungswände lichtaus- trittsseitig Begrenzungskanten aufweisen, welche Begrenzungskanten in einer mittels dem zumindest einen Optikkörper erzeugten Lichtverteilung als Hell-Dunkel-Kanten zwischen den von den einzelnen Vorsatzoptiken erzeugten Teillichtverteilungen abgebildet werden, und wobei dem zumindest einen Optikkörper in Lichtaustrittsrichtung eine Projektionseinrichtung, vorzugsweise eine Projektionslinse nachgeschaltet ist.
Weiters betrifft die Erfindung ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit zumindest einer solchen Beleuchtungsvorrichtung.
Außerdem betrifft die Erfindung noch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem oder mehreren solchen Lichtmodulen.
Eingangs genannte Optikkörper werden in Lichtmodulen für Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Erzeugung von Lichtverteilungen, beispielsweise zur Erzeugung von segmentierten Lichtverteilungen, d.h. von Lichtverteilungen, welche aus einzelnen Lichtsegmenten aufgebaut sind, verwendet. Die Vorsatzoptiken sind in der Regel aus Kunststoff, Silikon, Glas etc. gefertigt. Um den lichttechnischen Anforderungen, d.h. insbesondere den gesetzlichen Vorgaben und den Vorgaben der Automobilhersteller zu genügen und andererseits den mechanischen Beanspruchungen möglichst lange, vorzugsweise über die Lebensdauer des Fahrzeuges standzuhalten, ist es notwendig, dass die Optikkörper genau und in dieser gewünschten Position stabil fixiert werden.
Zur Abgrenzung der einzelnen Lichtsegmente ist es notwendig, dass diese relativ scharf, insbesondere seitlich, begrenzt sind. Dazu sind die einzelnen Vorsatzoptiken des Optikkörpers durch Begrenzungswände zumindest seitlich begrenzt, wobei diese Begrenzungswände aus einem lichtundurchlässigen Material gebildet sind.
Die Lichtauskoppelflächen der Vorsatzoptiken und die lichtaustrittsseitigen Begrenzungskanten der Begrenzungswände liegen in einer gemeinsamen Fläche, wobei diese Fläche eben, aber auch gekrümmt sein kann. Der Brennpunkt einer dem Optikkörper nachgeschalteten Projektionslinse, welche die Lichtverteilung in einen Bereich vor dem Fahrzeug abbildet, liegt dabei in dieser gemeinsamen Ebene, sodass die Begrenzungskanten der Begrenzungswände im Lichtbild so scharf wie notwendig abgebildet werden und die Lichtsegmente somit entsprechend scharf begrenzt sind.
Es hat sich allerdings herausgestellt, dass sich häufig Staubablagerungen auf den Lichtaustrittsflächen der Vorsatzoptiken bilden, welche in der Lichtverteilung bzw. in den einzelnen Lichtsegmenten als dunkle Flecken sichtbar sind und in unerwünschter Weise die Homogenität der Lichtverteilung bzw. der Lichtsegmente stören.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, dieses Problem zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird mit einem eingangs genannten Vorsatzoptiksystem dadurch gelöst, dass erfindungs gemäß die Vorsatzoptiken derart angeordnet und/ oder ausgebildet sind, dass die Lichtauskoppelflächen der Vorsatzoptiken in Lichtaustrittsrichtung über die Begrenzungskanten der Begrenzungswände überstehen.
Durch die überstehende Anordnung der Lichtauskoppelflächen in Bezug auf die Begrenzungskanten werden die Begrenzungskanten, welche sich nach wie vor in einer Ebene, welche den Brennpunkt der nachgeschalteten Projektionslinse enthält, nach wie vor scharf abgebildet, während die Lichtauskoppelflächen defokussiert abgebildet und entsprechend unscharf abgebildet werden. Für die Lichtverteilung innerhalb der einzelnen Lichtsegmente ist diese unscharfe Abbildung unerheblich, da es hier ohnehin auf eine homogene Lichtverteilung ankommt, während die Begrenzung der Lichtsegmente nach wie vor scharf abgebildet wird. Durch die Defokussierung der Lichtauskoppelflächen werden allerdings auch
allfällige Staubablagerungen defokussiert abgebildet und sind entsprechend nicht mehr zu erkennen und stören die Homogenität der Lichtverteilung nicht mehr.
Wie oben schon erwähnt, liegen die Begrenzungskanten in einer gemeinsamen Fläche, wobei diese Fläche vorzugsweise stetig, insbesondere zumindest C0-stetig ist.
Typischerweise ist vorgesehen, dass die gemeinsame Fläche der Begrenzungskanten eben ausgebildet ist und vorzugsweise in etwa normal auf die Lichtaustrittsrichtung angeordnet ist.
Die Lichtauskoppelflächen können gekrümmt ausgebildet und/ oder entlang einer gekrümmten Kurve angeordnet sein, beispielsweise um einer Bildfeldwölbung der Linse zu folgen. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass die Lichtauskoppelflächen der Vorsatzoptiken eben ausgebildet sind.
Weiters ist es bevorzugt, wenn die Lichtauskoppelflächen der Vorsatzoptiken in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Weiters ist es von Vorteil, wenn die gemeinsame Ebene der Lichtauskoppelflächen einen konstanten Abstand zu der gemeinsamen Ebene der Begrenzungskanten aufweist.
Die Lichtauskoppelflächen weisen somit überall denselben Normalabstand zu der Ebene durch die Begrenzungskanten der Begrenzungswände auf, verlaufen somit parallel.
Wie oben ebenfalls schon erwähnt, ist es von Vorteil, wenn die gemeinsame Fläche bzw. Ebene der Begrenzungskanten in einem Brennpunkt der Projektionslinse liegt bzw. diesen enthält. Auf diese Weise werden die Begrenzungskanten im Lichtbild scharf abgebildet.
Zweckmäßig ist es weiters, wenn die Vorsatzoptiken unmittelbar, d.h. ohne Abstand an den Begrenzungswänden ihrer zumindest einen Aufnahme anliegen, um eine optimale optische Darstellung der Lichtsegmente zu erhalten.
Begrenzungswände sind dabei zumindest zwischen den nebeneinander liegenden Aufnahmen vorgesehen sind.
Besonders bevorzugt ist es allerdings, wenn auch die beiden äußeren Aufnahmen auch an ihrer Außenseite von jeweils einer Begrenzungswand begrenzt sind.
Bei einer konkreten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass nebeneinander liegende Aufnahmen jeweils von einem gemeinsamen Trennsteg, welcher die Begrenzungswände für die angrenzenden Aufnahmen bildet, getrennt sind.
Zur Befestigung des zumindest einen Optikkörpers in der gewünschten Position zu Lichtquellen, welche Licht die die Vorsatzoptiken einspeisen, ist die Halterungsvorrichtung für den Optikkörper mit einem Träger für die eine oder die mehreren Lichtquellen, welche zur Einstrahlung von Licht in die Vorsatzoptiken des Optikkörpers vorgesehen sind, verbindbar ist.
Bei einer konkreten, praxisrelevanten Ausführungsform der Erfindung ist die Position der Begrenzungskanten zu der zumindest einen Lichtquelle fixiert, und der Optikkörper ist gegenüber einem Optikkörper, dessen Lichtaustrittsflächen in einer gemeinsamen Ebene bzw. Fläche mit den Begrenzungskanten liegen, in Lichtaustrittsrichtung verlängert.
Dadurch können auch bei bestehenden Systemen Träger - Halterungsvorrichtung die erfindungsgemäßen Effekte lediglich durch Modifikation des Optikkörpers erreicht werden.
Bei einer konkreten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Halterungsvorrichtung einen Grundkörper umfasst, welcher mit dem Träger für die eine oder die mehreren Lichtquellen zur Einspeisung von Licht in den Optikkörper verbindbar ist.
Die Aufnahmen für die Vorsatzoptiken sind dann bevorzugt in dem Grundkörper ausgebildet.
Der Optikkörper wird in dem Grundkörper mittels eines Haltekörpers gehalten, welcher den Optikkörper in den dazu geeignet ausgebildeten Grundkörper drückt und nach Verbindung des Haltekörpers mit dem Grundkörper in der gewünschten Position stabil hält.
Bei einer konkreten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorsatzoptiken mit zumindest einem quer zu den Vorsatzoptiken verlaufenden Verbindungssteg im Bereich der Lichtauskoppelflächen mechanisch miteinander verbunden sind, wobei der zumindest
eine Verbindungssteg zumindest bereichsweise optisch unwirksam ist, und wobei der Grundkörper weiters zumindest einen Anschlagbereich aufweist, an welchem der Optikkörper bei einem Einsetzen der Vorsatzoptiken in die zumindest eine Aufnahme mit einer rückwärtigen Fläche des zumindest einen Verbindungssteges zur Anlage bringbar ist,
Zur Erzeugung einer segmentierten Lichtverteilung ist es von Vorteil, wenn die Lichtaus- koppelflächen benachbarter Vorsatzoptiken einen Abstand a > 0 zueinander aufweisen.
Aus fertigungstechnischen Gründen kann es weiters von Vorteil sein, wenn der Optikkörper aus zumindest zwei voneinander getrennten Optik-Bauteilen besteht, wobei jeder Optik- Bauteil zumindest einen Lichtleitkörper umfasst.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Optikelement aus genau zwei Optik-Bauteilen besteht, wobei es dann bevorzugt ist, wenn zumindest ein, vorzugsweise alle Optik-Bauteile zwei oder mehr Lichtleitkörper umfassen.
Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erörtert. In dieser zeigt
Fig. 1 eine perspektivische, schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in Form eines Lichtmoduls in einer perspektivischen Ansicht von schräg Vorne,
Fig. 2 Lichtquellen-Träger, Halterungs Vorrichtung und Optikkörper des Lichtmoduls aus Figur 1 in einer Explosionsdarstellung,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Grundkörper der Halterungsvorrichtung aus Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht von Vorne im Bereich der Aufnahmen für die Vorsatzoptiken des Optikkörpers,
Fig. 4 das Lichtmodul aus Figur 1 in einer Ansicht von oben,
Fig. 5 das Lichtmodul aus Figur 1 in einem Vertikalschnitt in oder parallel zur optischen Achse des Lichtmoduls, und
Fig. 6 einen Schnitt entsprechend Figur 5 für ein aus dem Stand der Technik bekanntes Lichtmodul.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 500 in Form eines Lichtmoduls. Das Lichtmodul umfasst einen Träger 200 für mehrere Lichtquellen, beispielsweise LED-Lichtquellen. Weiters umfasst das Lichtmodul 500 einen Optikkörper 1, welcher von einer Halterungsvorrichtung 100 an dem Träger 200 gehalten wird. Schließlich ist noch eine Projektionslinse 501 mit einem Brennpunkt Fl dargestellt. Das aus den Lichtquellen in den Optikkörper eintretende Licht wird von der Projektionslinse in einen Bereich vor dem Fahrzeug, in welches das dargestellte Lichtmodul eingebaut ist, projiziert.
Figur 2 zeigt beispielhaft in einer Explosionsdarstellung eine Halterungsvorrichtung 100 für den Optikkörper 1. Der Optikkörper 1 umfasst eine Anzahl von seitlich nebeneinander angeordneten Vorsatzoptiken 11, 12, 13, 14, 15, wobei jede Vorsatzoptik 11 - 15 aus einem lichtleitenden Material gebildet ist und jede Vorsatzoptik 11 - 15 eine Lichteinkoppelfläche IIa - 15a und eine Lichtauskoppelfläche IIb - 15b aufweist.
Die Lichtauskoppelflächen IIb - 15b benachbarter Vorsatzoptiken 11 - 15 weisen dabei einen Abstand a > 0 zueinander auf, in der Regel sind, wie dargestellt, benachbarte Vorsatzoptiken über ihre gesamte Ausdehnung zueinander beabstandet und nicht nur im Bereich der Licht- auskoppelflächen, um ein Übersprechen von Licht aus einer Vorsatzoptik in eine benachbarte Vorsatzoptik zu verhindern.
Die Vorsatzoptiken 11 - 15 sind mit zwei quer zu den Vorsatzoptiken 11 - 15 verlaufenden Verbindungsstegen 21, 22 im Bereich der Lichtauskoppelflächen IIb - 15b mechanisch miteinander verbunden. Diese Verbindungsstege 21, 22 sind dabei üblicherweise zumindest bereichsweise optisch unwirksam. Die Verbindungsstege 21, 22 befinden dabei in Einbaulage des Optikkörpers (d.h. des Lichtmoduls bzw. Scheinwerfers, welcher den betrachteten Optikkörper enthält) in einem oberen und einer in einem unteren Bereich des Optikelementes 1.
Der Optikkörper bzw. das Optikelement 1 kann aus einem Stück gefertigt sein. Aus fertigungstechnischen Gründen kann es aber besonders von Vorteil sein, wenn der Optikkörper 1 wie gezeigt aus zwei voneinander getrennten Optik-Bauteilen la, lb besteht, wobei jeder
Optik-Bauteil la, lb zwei oder mehrere Vorsatzoptiken 11, 13, 15; 12, 14 (im konkreten Beispiel zwei und drei Vorsatzoptiken) umf asst.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Erfindung aber nicht auf einen Optikkörper wie in der Figur dargestellt beschränkt ist, auch wenn die Verwendung eines solchen Optikkörpers bevorzugt ist. Die Erfindung erstreckt sich aber beispielsweise auch auf einen einteiligen Optikkörper, sowie auf Optikkörper, bei welchen die Vorsatzoptiken nicht mittels einem oder mehreren Querstegen mechanisch miteinander verbunden sind.
Die Halterungsvorrichtung 100 weist in dem gezeigten Beispiel einen Grundkörper 101 und einen Haltekörper 102 auf, welcher nach einem Einbringen des Optikkörpers 1 in den Grundkörper 101 in Einbringrichtung des Optikkörpers 1 (d.h. im Wesentlichen entgegen der Lichtaustrittsrichtung) auf den Grundkörper 101 aufbringbar und an diesem befestigbar ist. Weiters ist eine Befestigungsvorrichtung 101a, 102a vorgesehen, mittels welcher der Haltekörper 102 an dem Grundkörper 101 fixierbar ist.
In dem gezeigten Beispiel umfasst die Befestigungsvorrichtung Rastelemente 102a und korrespondierende Rastausnehmungen 101a, wobei die Rastelemente 102a an dem Haltekörper 102 und die korrespondierenden Rastausnehmungen 101a an dem Grundkörper 101 angeordnet sind. Auf diese Weise können Grundkörper und Haltekörper stabil miteinander verbunden werden, sodass auch die Vorsatzoptik stabil in der gewünschten Position gehalten ist.
Wie Figur 2 zu entnehmen ist, verfügt dabei der Haltekörper 102 über eine Öffnung 102', sodass Licht aus den Lichtauskoppelflächen IIb - 15b der Vorsatzoptiken 11 - 15 ungehindert austreten kann.
Der Haltekörper 102 weist Klemmelemente 102b auf, welche in befestigtem Zustand des Haltekörpers 102 an dem Grundkörper 101 an den Verbindungsstegen 21, 22 an deren vorderseitigern Flächen zur Anlage kommen und den Optikkörper 1 mit seinen Querstegen 21, 22 gegen Anschläge 121, 122 in dem Grundkörper 101 drücken.
Weiters ist vorgesehen, dass der Haltekörper 102 Klemmelemente 102c aufweist, welche in befestigtem Zustand des Haltekörpers 102 an dem Grundkörper 101 an einer oder mehrerer
Lichtauskoppelflächen bzw. vorzugsweise, wie gezeigt, in einem Bereich der Lichtauskoppelflächen IIb - 15b der Vorsatzoptiken 11 - 15 zur Anlage kommen.
Die Klemmelemente 102b, 102c drücken den Optikkörper 1 gegen die Anschlagbereiche 121, 122 des Grundkörpers 101, wozu die Klemmelemente 102b, 102c vorzugsweise elastisch, insbesondere federelastisch ausgebildet sind.
Gegen ein seitliches Verschieben, d.h. nach links/ rechts bzw. oben/ unten kann der Optikkörper 1 bereits auf die oben beschriebene Weise gesichert sein, oder der Grundkörper 101 ist entsprechend ausgebildet, sodass ein solches Verschieben verhindert ist. Beispielsweise kann ein solches Verschieben durch die unten beschriebenen Aufnahmen und/ oder durch die Anschläge 121, 122 allseitig begrenzende Wände verhindert sein.
Wie Figur 2 und 3 zu entnehmen ist, weist die Halterungsvorrichtung 100, nämlich der Grundkörper 101, für jede Vorsatzoptik 11 - 15 zumindest eine Aufnahme 111, 112, 113, 114, 115 auf. Diese Aufnahmen 111 - 115 sind von Begrenzungswänden 111', 112', 113', 114', 115' begrenzt, wobei die Begrenzungswände 111', 112', 113', 114', 115' lichtaustrittsseitig Begrenzungskanten lila', 112a', 113a', 114a', 115a' aufweisen.
Nebeneinander liegende Aufnahmen 111, 112; 112, 113; 113, 114; 114, 115 sind dabei in dem konkreten Beispiel jeweils von einem gemeinsamen Trennsteg 212, 223, 234, 245, welcher die Begrenzungswände 111', 112', 113', 114', 115' für die aneinander angrenzenden Aufnahmen 111 - 115 bildet, getrennt.
Die Begrenzungswände sind aus einem licht undurchlässigen Material gebildet (üblicherweise ist der gesamte Grundkörper aus einem einzigen, licht undurchlässigen Material, häufig einstückig, ausgebildet), sodass die Begrenzungskanten lila', 112a', 113a', 114a', 115a' in einer mittels dem Optikkörper 1 erzeugten Lichtverteilung als vertikal verlaufende Hell-Dunkel-Kanten zwischen den von den einzelnen Vorsatzoptiken 11 - 15 erzeugten Teillichtverteilungen abgebildet werden.
Die Vorsatzoptiken 11 - 15 liegen vorzugsweise unmittelbar, d.h. ohne Abstand an den Begrenzungswänden 111', 112', 113', 114', 115' ihrer Aufnahme 111 - 115 an, um eine optimale optische Darstellung der Lichtsegmente zu erhalten.
Begrenzungswände 111', 112', 113', 114', 115' und somit Begrenzungskanten lll'a, 112' a, 113'a, 114' a, 115'a sind dabei zumindest zwischen den nebeneinander liegenden Aufnahmen vorgesehen sind, bevorzugt ist es allerdings, wenn auch die beiden äußeren Aufnahmen 111, 115 auch an ihrer Außenseite von jeweils einer Begrenzungswand 111', 115' begrenzt sind.
Wie Figur 2 zu entnehmen ist, sind in dem gezeigten Beispiel die Lichtauskoppelflächen IIb
- 15b der Vorsatzoptiken 11 - 15 eben ausgebildet sind und liegen in einer gemeinsamen Ebene E2 (siehe Figuren 4, 5).
Die Begrenzungskanten lila', 112a', 113a', 114a', 115a' liegen ebenfalls in einer gemeinsamen Ebene El.
Bei einem Optikkörper 1' entsprechend dem Stand der Technik, wie er in Figur 6 dargestellt ist, fallen diese beiden Ebenen El, E2 zusammen, und in dieser gemeinsamen Ebene liegt auch der Brennpunkt Fl der Projektionslinse Fl. Streng genommen kann es sich auch nicht exakt um einen Brennpunkt sondern um eine Brennlinie handeln, wobei in letzterem Fall diese Brennlinie die Ebene El, E2 berührt.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Vorsatzoptiken 11 - 15 derart angeordnet und/ oder ausgebildet sind, dass die Lichtauskoppelflächen IIb - 15b der Vorsatzoptiken 11
- 15 in Lichtaustrittsrichtung über die Begrenzungskanten lila', 112a', 113a', 114a', 115a' der Begrenzungswände 111', 112', 113', 114', 115' überstehen, wie dies in den Figuren 4 und 5 gut zu erkennen ist. Die Ebene E2, in welcher die Lichtauskoppelflächen liegen, befindet sich somit näher bei der Projektionslinse 501 als die Ebene El der Begrenzungskanten.
Der Brennpunkt Fl (bzw. die Brennlinie) der Projektionslinse 501 liegt aber nach wie vor in der Ebene El der Begrenzungskanten, so dass diese Begrenzungskanten im Lichtbild scharf abgebildet werden und somit die Lichtsegmente scharf begrenzt sind.
Durch die überstehende Anordnung der Lichtauskoppelflächen in Bezug auf die Begrenzungskanten werden die Begrenzungskanten, welche sich nach wie vor in einer Ebene, welche den Brennpunkt der nachgeschalteten Projektionslinse enthält, nach wie vor scharf abgebildet, während die Lichtauskoppelflächen defokussiert abgebildet und entsprechend unscharf abgebildet werden. Für die Lichtverteilung innerhalb der einzelnen Lichtsegmente
ist diese unscharfe Abbildung unerheblich, da es hier ohnehin auf eine homogene Lichtverteilung ankommt, während die Begrenzung der Lichtsegmente nach wie vor scharf abgebildet wird. Durch die Defokussierung der Lichtauskoppelflächen werden allerdings auch allfällige Staubablagerungen defokussiert abgebildet und sind entsprechend nicht mehr zu erkennen und stören die Homogenität der Lichtverteilung nicht mehr.
Die beiden Ebenen El, E2 sind vorzugsweise wie gezeigt zueinander parallel.