WO2016087098A1

WO2016087098A1 - Beleuchtungsvorrichtung, scheinwerfermodul und beleuchtungsverfahren

Info

Publication number: WO2016087098A1
Application number: PCT/EP2015/073332
Authority: WO
Inventors: Andreas Petersen; Stefan Leidich
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2016-06-09
Also published as: DE102014224987A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer Spiegeleinrichtung, welche mindestens eine Spiegelfläche und mindestens eine Spiegelaufhängung aufweist, wobei die mindestens eine Spiegelfläche mittels der mindestens einen Spiegelaufhängung in zumindest einer Richtung um eine Drehachse drehbar gelagert ist, mit mindestens zwei Lichtquellen, welche ausgebildet sind, jeweils einen punktförmigen Lichtstrahl auf die mindestens eine Spiegelfläche auszusenden, mit einem Leuchtmittel, welches derart angeordnet ist, dass bei einer Bewegung der mindestens einen Spiegelfläche um die Drehachse die punktförmigen Lichtstrahlen zumindest teilweise über das Leuchtmittel bewegt werden. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein Scheinwerfermodul und ein Beleuchtungsverfahren.

Description

Beschreibung Titel

Beleuchtungsvorrichtung, Scheinwerfermodul und Beleuchtungsverfahren

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungsvorrichtung, z.B. für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs, ein Scheinwerfermodul für ein Fahrzeug und ein entsprechendes Beleuchtungsverfahren.

Stand der Technik

Auch wenn die vorliegende Erfindung im Folgenden hauptsächlich im

Zusammenhang mit Scheinwerfern für Fahrzeuge beschrieben wird, ist sie darauf nicht beschränkt. Vielmehr kann die vorliegende Erfindung in jeder Anwendung eingesetzt werden, in welcher eine Beleuchtung benötigt wird.

Übliche Scheinwerfer z.B. für Fahrzeuge bieten heute mehrere, fest definierte Lichtverteilungen, wie z.B. Abblendlicht, Fernlicht und Nebellicht.

Um z.B. bei einem Abbiegevorgang oder einer Kurvenfahrt die Straße besser auszuleuchten, können sogenannte adaptive Scheinwerfersysteme diese Auswahl ergänzen und beispielsweise bei dynamischem Kurvenlicht, Autobahn-, Stadt- und Schlechtwetterlicht den Lichtkegel der Scheinwerfer verstellen. Die Auswahl der Lichtverteilungen wird dabei zum Teil, situationsbedingt von einem Fahrzeugsteuergerät automatisch vorgenommen.

Um die Ausleuchtung der Straße weiter zu verbessern werden im Bereich der Fahrzeugbeleuchtung inzwischen sogenannte aktive Scheinwerfer eingesetzt. Diese sind nicht auf vordefinierte Lichtverteilungen beschränkt, sondern ermöglichen, ähnlich wie ein Projektor, eine beliebige Lichtverteilung im Raum vor dem Fahrzeug. Mit solch einem System ist es beispielsweise möglich entgegenkommende und vorausfahrende Fahrzeuge innerhalb des eigenen Fernlichtkegels auszublenden (blendfreies Fernlicht) oder auch mögliche Gefahrenquellen durch direkte Beleuchtung für den Fahrer hervorzuheben.

Solche aktiven Scheinwerfer können im Wesentlichen auf zwei prinzipielle Weisen realisiert werden:

Bei subtraktiven Systemen wird der gesamte erzeugte Lichtstrom über ein Array optisch aktiver Elemente, z.B. LCD, LCoS, DMD, geleitet. Helle Bereiche werden dadurch erzeugt, dass der Lichtstrom zur Projektionsoptik durchgelassen wird. Für dunkle Bereiche wird er absorbiert (LCD, LCoS) bzw. in Richtung eines Absorbers abgelenkt (DMD). Bei subtraktiven Systemen finden die Erzeugung des Lichtes und dessen variable Verteilung im Raum in unterschiedlichen Bauteilen statt. Dabei limitiert die notwendige Entwärmung der Lichtquelle nicht die Auflösung des Systems. Kleinbauende Systeme mit relativ hohen

Auflösungen lassen sich daher erreichen. Prinzipbedingt sind aber die optischen Verluste in einem subtraktiven System höher als bei einem additiven System.

Additive Systeme beleuchten die Szenerie vor dem Scheinwerfer beispielsweise über Matrixanordnungen von Lichtquellen (Lampen oder LEDs) bei denen sich die einzelnen Lichtquellen je nach Bedarf ein- und ausschalten lassen. Bei einem idealen additiven System wird also immer die gesamte erzeugte Lichtmenge genutzt. Die notwendige Entwärmung der Lichtquellenmatrix limitiert bei einem solchen System typischerweise die Baugröße und/oder die erreichbare

Auflösung.

Eine Möglichkeit Lichterzeugung und -Verteilung in einem additiven aktiven Scheinwerfersystem räumlich voneinander zu trennen ist die Verwendung eines mit elektromagnetischer Strahlung, z.B. Laserstrahlung, anregbaren

Leuchtstoffes. Der Leuchtstoff wird hierbei mit der anregenden Strahlung abgerastert und danach mit Hilfe einer Projektionsoptik abgebildet. Dieses Prinzip ist in der DE 10 2010 028 949 AI dargestellt. Solche additiven aktiven Scheinwerfer können zwei hintereinander angeordnete 1D-Spiegel nutzen, um eine zeilenweise 2D-Ablenkung des Laserstrahls durchzuführen. Alternativ kann ein 2D-Spiegel genutzt werden, der in zwei Richtungen bewegt werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Scheinwerfermodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Beleuchtungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer Spiegeleinrichtung, welche mindestens eine Spiegelfläche und mindestens eine Spiegelaufhängung aufweist, wobei die mindestens eine Spiegelfläche mittels der mindestens einen Spiegelaufhängung in zumindest einer Richtung um eine Drehachse drehbar gelagert ist, mit mindestens zwei Lichtquellen, welche ausgebildet sind, jeweils einen punktförmigen Lichtstrahl auf die mindestens eine Spiegelfläche auszusenden, mit einem Leuchtmittel, welches derart angeordnet ist, dass bei einer Bewegung der mindestens einen Spiegelfläche um die Drehachse die punktförmigen Lichtstrahlen zumindest teilweise über das Leuchtmittel bewegt werden.

Ferner ist vorgesehen:

Ein Scheinwerfermodul für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse und mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, welche in dem Gehäuse angeordnet ist.

Schließlich ist vorgesehen: Ein Beleuchtungsverfahren, aufweisend Bereitstellen einer Spiegeleinrichtung mit mindestens einer Spiegelfläche und mindestens einer Spiegelaufhängung, wobei die mindestens eine Spiegelfläche mittels der mindestens einen

Spiegelaufhängung in zumindest einer Richtung um eine Drehachse drehbar gelagert wird, Anordnen von mindestens zwei Lichtquellen derart, dass die mindestens zwei Lichtquellen jeweils einen punktförmigen Lichtstrahl auf die mindestens eine Spiegelfläche aussenden, und Anordnen eines Leuchtmittels derart gegenüber der mindestens einen Spiegeleinrichtung und den mindestens zwei Lichtquellen, dass bei einer Bewegung der mindestens einen Spiegelfläche um die Drehachse die punktförmigen Lichtstrahlen zumindest teilweise über das Leuchtmittel bewegt werden.

Vorteile der Erfindung

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass bei heute bekannten additiven Systemen zur Lichterzeugung sowohl der Einsatz von hintereinander angeordneten 1 D-Spiegeln, als auch der Einsatz eines 2 D-Spiegels unvorteilhaft ist.

Während bei 1D-Sppiegeln der erste Spiegel im Strahlengang noch von einem näherungsweise punktförmigen„Laserfleck" getroffen wird, muss der zweite Spiegel eine vom ersten Spiegel erzeugte„Laserlinie" ablenken. Aus diesem Grund muss er größer als der erste Spiegel sein. Um eine übermäßige

Strahlaufweitung zu vermeiden sollte der Abstand zwischen den beiden Spiegeln zudem möglichst gering sein. Gleichzeitig muss der Abstand ausreichend groß sein um einerseits genügend Platz für die Spiegelaufhängungen und Antriebe zu gewährleisten und andererseits einen freien Lichtweg zwischen den Spiegeln zu ermöglichen. Die präzise Ausrichtung der zwei Spiegel zueinander ist zudem sehr aufwändig.

Ein 2D Spiegel verfügt prinzipbedingt über einer kardanische Aufhängung mit zwei ineinander sitzenden Federebenen. In einem solchen Federsystem existiert potentiell eine größere Anzahl unerwünschter Schwingungsmoden welche durch im Fahrzeug auftretende Vibrationen angeregt werden können. Weitere Nachteile eines 2D Spiegelsystems sind die, vergleichen mit 1D Spiegeln, schlechtere thermische Anbindung des Spiegels an die Umgebung (die Wärme muss über die Kardanaufhängung abgeführt werden) und ein mögliches Übersprechen der Antriebe auf die jeweils andere Federebene. Bei einer zeilenweise Abtastung des Leuchtmittels ist es ferner notwendig, für eine höhere Lichtleistung die Strahlen mehrerer Laserlichtquellen zu koppeln, was zu Kopplungsverlusten führt.

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, bei welcher mit nur einer Spiegeleinrichtung, welche lediglich um eine Drehachse ausgelenkt wird, das gesamte Leuchtmittel mit dem Licht der Lichtquellen bestrahlt werden kann.

Dazu sieht die vorliegende Erfindung vor, dass eine Spiegeleinrichtung eine um eine Drehachse drehbare Spiegelfläche aufweist. Ferner sind mindestens zwei Lichtquellen vorgesehen, die einen punktförmigen Lichtstrahl auf die

Spiegelfläche aussenden. Insbesondere kann dabei für jede Zeile, die auf dem Leuchtmittel abgetastet wird eine eigene Lichtquelle vorgesehen sein.

Unter einem punktförmigen Lichtstrahl ist in diesem Zusammenhang ein

Lichtstrahl zu verstehen, welcher einen endlichen Querschnitt aufweist. Dabei kann der Lichtstrahl eine runde Form bzw. eine Kreisform mit einem

vorgegebenen Radius aufweisen. Der Lichtstrahl kann aber auch eine ovale Form bzw. eine Ellipsenform oder dergleichen aufweisen.

Durch den Einsatz mehrerer Lichtquellen, entfällt die Notwendigkeit, das

Leuchtmittel zeilenweise oder spaltenweise abzutasten. Vielmehr kann dadurch bei jeder vollen Schwingung der Spiegelfläche das Leuchtmittel zweimal komplett abgetastet werden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es damit die gleichen Bildwiederholraten, wie bei herkömmlichen additiven Scheinwerfern, mit wesentlich geringeren Spiegelfrequenzen zu erreichen und damit deutliche Freiheiten im Spiegeldesign zu gewinnen, z.B. wird ein nichtresonanter Antrieb möglich. Wird die mindestens eine Spiegeleinrichtung z.B. derart angetrieben, dass die mindestens eine Spiegelfläche in der Mitte der Schwingung, also wenn das Leuchtmittel in der Mitte angestrahlt wird, langsamer bewegt wird, als am Rand, kann dadurch eine gleichmäßige Ausleuchtung sichergestellt werden. Bei einem resonanten Betrieb dagegen, bewegt sich der Spiegel an den Wendepunkten der Schwingung langsamer und damit werden die äußeren und eigentlich

unwichtigeren Bereiche länger beleuchtet.

Ferner wird es durch die vorliegende Erfindung möglich, aufgrund der geringeren Spiegelfrequenz mit geringeren Laserschaltfrequenzen zu arbeiten und dadurch auf günstigere und effizientere Lasertreiberschaltungen zurückgreifen zu können.

Bei herkömmlichen Scheinwerfern müssen mehrere Laserquellen gekoppelt werden, um die gewünschte Leistung zu erzielen. Auf diese Laserkopplung kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung verzichtet werden.

Ferner kann die Laserleistung auf eine größere Spiegelfläche verteilt werden, wodurch die Entwärmung des Spiegels erleichtert wird.

Zudem führt die Verteilung der Laserleistung auf mehrere Strahlen zu geringeren maximalen Leuchtdichten auf dem Leuchtmittel und damit zu einer geringeren Belastung desselbigen.

Die vorliegende Erfindung führt ferner zu einer reduzierten Komplexität der Ablenkeinheit, da nur eine statt zwei Achsen ausgelenkt werden müssen.

Schließlich kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung der Tastgrad (duty cycle) der Laserquellen erhöht werden, indem die technischen Voraussetzungen für einen nichtresonanten Betriebsmodus und eine gezielte Strahlablenkung geschaffen werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren. In einer Ausführungsform ist die mindestens eine Spiegelfläche um ihre

Hochachse drehbar gelagert. Ferner sind die mindestens zwei Lichtquellen und das Leuchtmittel derart angeordnet, dass bei einer Drehung der Spiegelfläche um einen vorgegebenen ersten Winkel um die Drehachse die punktförmigen Lichtstrahlen in jeweils unterschiedlichen Zeilen über die gesamte Breite des Leuchtmittels bewegt werden. Dies ermöglicht eine exakte und gezielte

Positionierung der Lichtstrahlen.

In einer Ausführungsform weist die Spiegelfläche in der Richtung der Drehachse eine größere Ausdehnung auf, als in einer senkrecht dazu stehenden Richtung, welche gemeinsam mit der Drehachse die Ebene der Spiegelfläche definiert. Auf diese Weise ist, z.B. bei einem magnetischen Antrieb, das Verhältnis zwischen dem relativ zur Drehachse wirkenden Trägheitsmoment und den Antriebskräften unabhängig von der Länge der Spiegelfläche.

In einer Ausführungsform weist mindestens eine der Spiegeleinrichtungen mindestens zwei Spiegelflächen auf. Dies ermöglicht es, unterschiedliche Ausleuchtungsbereiche in dem Sichtfeld bereitzustellen.

In einer Ausführungsform sind die mindestens zwei Spiegelflächen in einer Reihe übereinander in der Drehachse angeordnet. Ferner weist die Spiegelaufhängung jeweils eine Feder auf, welche ausgebildet ist, die mindestens zwei

Spiegelflächen federnd miteinander zu koppeln, und weist ferner eine Feder auf, welche ausgebildet ist, die oberste Spiegelfläche mit einer Trägerstruktur zu koppeln, und weist ferner eine Feder auf, welche ausgebildet ist, die unterste Spiegelfläche mit einer Trägerstruktur zu koppeln, wobei die Federn

insbesondere unterschiedliche Federhärten aufweisen. Dadurch kann für jede der Spiegelflächen unabhängig die Spiegelbewegung und damit eine

Ausleuchtungsbreite definiert werden.

In einer Ausführungsform weist jede der Lichtquellen eine spezifische

Lichtleistung auf. Dadurch können Lichtquellen für unterschiedliche

Ausleuchtungsbereiche unterschiedliche Leuchtstärken zugeordnet werden. In einer Ausführungsform weist mindestens eine der Lichtquellen eine regelbare Lichtleistung auf. Dies ermöglicht es, in dem Ausleuchtungsbereich selektiv einzelne Bereiche auszublenden oder zu dimmen.

In einer Ausführungsform weist die Beleuchtungsvorrichtung mindestens ein optisches Element auf, welches in dem Strahlengang mindestens einer der Lichtquellen liegt und ausgebildet ist, den Strahl der entsprechenden Lichtquellen zu formen. Dies ermöglicht eine flexible Anpassung der Lichtstrahlen an unterschiedliche Anforderungen.

In einer Ausführungsform ist das mindestens eine optische Element ausgebildet, einen punktförmigen Lichtstrahl aufzuspalten. Dies ermöglicht es, mit einem Lichtstrahl mehrere Zeilen zu schreiben.

In einer Ausführungsform weist das mindestens eine optische Element insbesondere eine Linse auf, welche ausgebildet ist, einen punktförmigen Lichtstrahl aufzuweiten. Dadurch kann z.B. ein elliptisches Strahlprofil erzeugt werden, um breite aber intensitätsschwächere Zeilen zu erzeugen.

In einer Ausführungsform weist jede Spiegeleinrichtung eine Antriebsvorrichtung, insbesondere eine magnetische Antriebseinrichtung, auf, welche ausgebildet ist, die entsprechende mindestens eine Spiegelfläche in Schwingung um die

Drehachse zu versetzen. Dies ermöglicht eine einfache, individuelle Ansteuerung der einzelnen Spiegeleinrichtungen.

In einer Ausführungsform weist die Beleuchtungsvorrichtung eine

Steuervorrichtung auf, welche ausgebildet ist, die Antriebsvorrichtungen anzusteuern, wobei die Steuervorrichtung insbesondere ausgebildet ist, die Amplituden und die Frequenzen der Schwingungen der jeweiligen Spiegelflächen separat zu steuern. Dies ermöglicht neben der Intensitätsmodulation eine weitere Beeinflussung der Lichtverteilung.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen,

Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder

Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Scheinwerfermoduls;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer

erfindungsgemäßen Spiegeleinrichtung; und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer

erfindungsgemäßen Spiegeleinrichtung.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts Anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.

Ausführungsformen der Erfindung Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1.

Die Beleuchtungsvorrichtung 1 der Fig. 1 weist eine Spiegeleinrichtung 2 auf, die eine Spiegelfläche 3-1 und eine Spiegelaufhängung 4 aufweist. Die

Spiegelaufhängung 4 ist derart angeordnet, dass die Spiegelfläche 3-1 drehbar um eine Drehachse gelagert ist. In Fig. 4 liegt Drehachse in der

Spiegelaufhängung 4 und ist daher nicht separat eingezeichnet. Die Drehung der Spiegelfläche 3-1 ist durch gebogene Pfeile angedeutet.

Die Spiegeleinrichtung 2 oder zumindest ein Teil der Spiegeleinrichtung 2 ist in einer Ausführungsform als mikroelektromechanisches (MEMS) Bauteil ausgebildet. Beispielsweise können die Spiegelfläche 3-1 und die

Spiegelaufhängung 4 als mikroelektromechanische Elemente ausgebildet sein. Alternativ können Teile der Spiegeleinrichtung 2 z.B. auch feinmechanisch hergestellt werden. In Fig. 1 nicht eingezeichnet ist eine mögliche

Antriebseinrichtung für die Spiegelfläche 3-1. Diese kann in einer

Ausführungsform ebenfalls als mikroelektromechanisches (MEMS) Bauteil ausgebildet sein und z.B. eine magnetische Antriebseinrichtung sein. Weitere Arten von Antriebseinrichtungen sind ebenfalls möglich. Beispielsweise können elektrostatische, piezoelektrische, auf Lorentzkraft basierende

Antriebseinrichtungen oder dergleichen eingesetzt werden. Die

Antriebseinrichtung versetzt die Spiegelfläche 3-1 in eine Schwingung um die Drehachse 4. Unter Schwingung ist hier lediglich zu verstehen, dass die

Spiegelfläche 3-1 hin und her bewegt wird. Der Begriff Schwingung bedeutet dabei nicht unbedingt, dass eine zyklische oder gar resonante Schwingung angeregt wird. Vielmehr kann die Spiegelfläche 3-1 auch quasi-statisch angetrieben werden, also in beliebigen Stellungen positioniert werden. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 der Fig. 1 weist ferner eine erste Lichtquelle 6-1 auf, die einen ersten Lichtstrahl 7-1 aussendet auf. Eine zweite Lichtquelle 6-2 ist vorgesehen, welche den Lichtstrahl 7-5 aussendet. Weitere mögliche

Lichtquellen sind durch drei Punkte zwischen der ersten Lichtquelle 6-1 und der zweiten Lichtquelle 6-2 angeordnet. Insbesondere kann z.B. für jeden der Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 eine eigene Lichtquelle 6-1 - 6-2 vorgesehen sein. Die Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 treffen auf die Spiegelfläche 3-1 auf und werden von dieser in Richtung eines Leuchtmittels 8 reflektiert. Das Leuchtmittel 8 wird durch die Drehung der Spiegelfläche 3-1 um die Drehachse von rechts nach links abgetastet. Dabei tastet jeder der Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 eine eigene Zeile 10-1 -

10-5 ab. In Fig. 1 ist ferner ein Winkel 9 angegeben. Wird die Spiegelfläche 3-1 ausgehend von einer Startposition, bei welcher die Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 das Leuchtmittel 8 an einem Ende anstrahlen, um diese Winkel 9 verdreht, bewegen sich die Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 über die gesamte Breite des Leuchtmittels 8.

Das Leuchtmittel 8 kann jedes beliebige Mittel sein, welche ausgebildet ist, eine Anregung durch die Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 in sichtbares Licht zu wandeln.

Die Lichtquellen 6-1 - 6-2 können z.B. Laser- oder LED-Lichtquellen sein, die punktförmige Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 aussenden. Dabei können die Lichtquellen

6-1 - 6-2 sichtbares Licht, Infrarotlicht oder dergleichen aussenden, welches von dem Leuchtmittel 8 aufgenommen werden kann und in sichtbares Licht gewandelt werden kann bzw. gestreut werden kann, um eine flächige

Lichtprojektion zu ermöglichen.

Dadurch, dass die einzelnen Lichtquellen 6-1 - 6-2 jeweils Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 aussenden, welche die Spiegelfläche 3-1 an unterschiedlichen Stellen treffen, wird die in die Spiegelfläche 3-1 eingebrachte Wärmeleistung gleichmäßig verteilt. Eine lokale Überlastung, die mit einer unbeabsichtigten Laserablation der Spiegelbeschichtung und damit mit einer Zerstörung des Spiegels einhergeht, kann daher effektiver vermieden werden.

In einer Ausführungsform können ferner optische Elemente in dem Strahlengang der Lichtquellen 6-1 - 6-2 angeordnet sein, welche den jeweiligen Lichtstrahl 7-1 - 7-5 der entsprechenden Lichtquellen 6-1 - 6-2 formen können. Dabei können die optischen Elemente die Lichtstrahlen 7-1 - 7-2 z.B. aufspalten, um mehrere Zeilen 10-1 - 10-5 mit einer der Lichtquellen 6-1 - 6-2 zu beleuchten. Ferner können die optischen Elemente auch ausgebildet sein, einzelne Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 aufzuweiten. Dadurch können breitere und weniger intensiv ausgeleuchtete Zeilen 10-1 - 10-5 erzeugt werden. Um einen für das menschliche Auge flimmerfreien Betrieb zu gewährleisten, sind Bildwiederholraten von mindestens 200 Hz notwendig. Bei einer zeilenweisen Abrasterung bzw. Abtastung des Leuchtmittels 8 sind daher sehr hohe

Frequenzen nötig. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wird aber der gesamte auszuleuchtende Bereich bereits mit einer einzelnen Schwingung der

Spiegelfläche 3-1 zweimal abgetastet. Daher kann die Spiegeleinrichtung 2 mit wesentlich niedrigeren Frequenzen betrieben werden. Insbesondere wird z.B. auch ein nicht-resonanter oder quasi-stationärer Betrieb der Spiegeleinrichtung 2 möglich, bei welchem die Position der Spiegelfläche 3-1 explizit gesteuert wird.

Da bei einer sinusförmigen Schwingung die Geschwindigkeit an den

Wendepunkten 0 ist, würden dabei die Ränder länger beleuchtet und die Ausleuchtung damit ungleichmäßig. Mit der vorliegenden Erfindung kann aber in einer Ausführungsform die Bewegung der Spiegelfläche quasi-stationär so gesteuert werden, dass im Gegensatz zu einer resonanten, und damit sinusförmigen Schwingung, die Bewegung in der Mitte der Schwingung, also dann, wenn das Leuchtmittel 8 in der Mitte angestrahlt wird, langsamer verläuft, als an den Rändern.

Da die Zeilenfrequenzen bei der vorliegenden Erfindung deutlich niedriger sind, als bei herkömmlichen Systemen können auch die Schaltfrequenzen der einzelnen Lichtquellen 6-1 - 6-2 reduziert werden, wodurch die Komplexität der Ansteuerelektronik reduziert wird.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Scheinwerfermoduls 17.

Das Scheinwerfermodul 17 kann z.B. als Frontscheinwerfer eines Fahrzeugs (nicht separat dargestellt) ausgebildet sein. Dazu weist das Scheinwerfermodul 17 ein Gehäuse 18 auf, welches die entsprechende Form aufweist und eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1 beinhaltet. Nicht dargestellt sind die einzelnen Bestandteile des Gehäuses 18, wie z.B. Befestigungseinrichtungen und elektrische Anschlussvorrichtungen. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 basiert auf der Beleuchtungsvorrichtung 1 der Fig. 1 und weist zusätzlich drei weitere Lichtquellen 6-3 - 6-5 auf. In Fig. 2 wird folglich jeder der Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 von einer eigenen Lichtquelle 6-1 - 6-5 erzeugt.

Das Scheinwerfermodul 17 kann in einer Ausführungsform mit weiteren

Systemen des Fahrzeugs gekoppelt sein. Beispielsweise kann ein Steuergerät vorgesehen sein, welches mit einer Kamera den entgegenkommenden Verkehr beobachtet und das durch das Scheinwerfermodul 17 ausgesendete Licht derart anpasst, dass der entgegenkommende Verkehr nicht geblendet wird.

Weitere Funktionen sind ebenfalls möglich.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das Verfahren sieht das Bereitstellen Sl einer Spiegeleinrichtung 2 mit mindestens einer Spiegelfläche 3-1 - 3-4 und mindestens einer

Spiegelaufhängung 4 vor, wobei die mindestens eine Spiegelfläche 3-1 - 3-4 mittels der mindestens einen Spiegelaufhängung 4 in zumindest einer Richtung um eine Drehachse 5 drehbar gelagert wird. Ferner ist das Anordnen S2 von mindestens zwei Lichtquellen 6-1 - 6-5 derart vorgesehen, dass die mindestens zwei Lichtquellen 6-1 - 6-5 jeweils einen punktförmigen Lichtstrahl 7-1 - 7-5 auf die mindestens eine Spiegelfläche 3-1 - 3-4 aussenden. Schließlich ist das Anordnen S3 eines Leuchtmittels 8 derart gegenüber der mindestens einen Spiegeleinrichtung 2 und den mindestens zwei Lichtquellen 6-1 - 6-5 vorgesehen, dass bei einer Bewegung der mindestens einen Spiegelfläche 3-1 - 3-4 um die Drehachse 5 die punktförmigen Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 zumindest teilweise über das Leuchtmittel 8 bewegt werden.

Um die Abtastung des Leuchtmittels 8 flexibel gestalten zu können, kann die mindestens eine Spiegelfläche 3-1 - 3-4 um ihre Hochachse drehbar gelagert werden. Dabei können die mindestens zwei Lichtquellen 6-1 - 6-5 und das Leuchtmittel 8 derart angeordnet werden, dass bei einer Drehung der

Spiegelfläche 3-1 - 3-4 um einen vorgegebenen ersten Winkel 9 um die Drehachse 5 die punktförmigen Lichtstrahlen 7-1 - 7-5 in jeweils

unterschiedlichen Zeilen 10-1 - 10-5 über die gesamte Breite 11 des

Leuchtmittels 8 bewegt werden.

Unterschiedliche Beleuchtungsbereiche können dadurch realisiert werden, dass mindestens zwei Spiegelflächen 3-1 - 3-4 in einer Reihe übereinander in der Drehachse 5 angeordnet werden und jeweils eine Feder 14-1 - 14-5 in der Spiegelaufhängung 4 bereitgestellt wird, welche die mindestens zwei

Spiegelflächen 3-1 - 3-4 federnd miteinander koppelt, und ferner eine Feder 14-1 - 14-5 in der Spiegelaufhängung 4 bereitgestellt wird, welche die oberste Spiegelfläche 3-1 - 3-4 mit einer Trägerstruktur 15-1, 15-2 koppelt, und eine Feder 14-1 - 14-5 in der Spiegelaufhängung 4 bereitgestellt wird, welche die unterste Spiegelfläche 3-1 - 3-4 mit einer Trägerstruktur 15-1, 15-2 koppelt, wobei die Federn 14-1 - 14-5 insbesondere unterschiedliche Federhärten aufweisen.

In einer Ausführungsform ist das Anordnen mindestens eines optischen

Elements in dem Strahlengang mindestens einer der Lichtquellen 6-1 - 6-5 vorgesehen, welches den Lichtstrahl 7-1 - 7-5 der entsprechenden Lichtquellen 6-1 - 6-5 formt, wobei das mindestens eine optische Element insbesondere einen punktförmigen Lichtstrahl 7-1 - 7-5 aufspaltet und/oder als eine Linse ausgebildet ist, welche einen punktförmigen Lichtstrahl 7-1 - 7-5 aufweitet.

Der Beleuchtungsbereich kann ferner durch das Anpassen der Amplituden und der Frequenzen der Schwingungen der jeweiligen Spiegelflächen 3-1 - 3-4 beim Antreiben der mindestens einen Spiegelfläche 3-1 - 3-4 erfolgen.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer

Spiegeleinrichtung 2 einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1.

Die Spiegelfläche 3-2 der Fig. 4 ist in einer Draufsicht dargestellt. Dabei verläuft die Drehachse 5 mittig von oben nach unten durch die Spiegelfläche 3-2. Die Spiegelfläche 3-2 weist in der Richtung 12-2 der Drehachse 5 eine größere Ausdehnung auf, als in einer senkrecht dazu stehenden Richtung 12-2, welche gemeinsam mit der Drehachse 5 die Ebene der Spiegelfläche 3-2 definiert. Auf diese Weise ist das Verhältnis zwischen dem relativ zur Drehachse 5 wirkenden Trägheitsmoments und den Antriebskräften unabhängig von der Spiegellänge. Insbesondere bei ebenfalls MEMS-basierten Antrieben, welche z.B. auf der Rückseite der Spiegelfläche 3-2 angeordnet sein können, vergrößert sich durch die Vergrößerung der Spiegelfläche 3-2 in der Länge auch die Größe des

Antriebs. Somit gleicht der größere Antrieb die größere Masse der Spiegelfläche 3-2 aus. Bei einem Spiegel, welcher breiter wäre oder in der Breite vergrößert würde, wäre dies nicht der Fall. Die Spiegelfläche 3-2 ist an deren oberem Ende über eine erste Feder 14-1 mit einer oberen Trägerstruktur 15-1 und an deren unterem Ende über eine zweite Feder 14-2 mit einer unteren Trägerstruktur 15-2 gekoppelt. Dabei können die Federn 14-1, 14-2 z.B. ME MS -technisch gefertigte Stege sein, welche eine definierte Torsionssteifigkeit aufweisen. Andere Ausführungsformen der Federn 14-1, 14-2 sind ebenfalls möglich.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer

Spiegeleinrichtung 2 der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1. Die Spiegeleinrichtung 2 weist im Gegensatz zu Fig. 4 zwei Spiegelflächen 3-3 und 3-4 auf. Die zwei Spiegelflächen 3-3 und 3-4 sind in der Mitte über eine Feder 14-4 miteinander gekoppelt. Ferner ist die obere Spiegelfläche 3-3 über eine Feder 14-3 mit der oberen Trägerstruktur 15-1 gekoppelt, während die untere Spiegelfläche 3-4 über eine Feder 14-5 mit der unteren Trägerstruktur 15- 2 gekoppelt ist.

In Fig. 5 ist zu erkennen, dass die Feder 14-3 dicker ist als die Feder 14-4. Die Feder 14-4 wiederum ist dicker als die Feder 14-5. Die unterschiedlichen Dicken der Federn 14-3 - 14-5 stellen unterschiedliche

Federhärten der einzelnen Federn 14-3 - 14-5 dar. Werden unterschiedliche Federhärten vorgesehen, können die Auslenkungen der einzelnen

Spiegelflächen 3-3, 3-4 gezielt eingestellt werden. Ist z.B. die untere

Spiegelfläche 3-4 über weichere Federn 14-4, 14-5 aufgehängt, als die obere Spiegelfläche 3-3, wird die untere Spiegelfläche 3-4 bei gleicher Ansteuerung weiter ausgelenkt, als die obere Spiegelfläche 3-3. Dadurch kann z.B. die direkt vor einem Fahrzeug liegende Straße durch die untere Spiegelfläche 3-4 breit ausgeleuchtet werden, während höhere Bereiche, in welchen z.B. der

Gegenverkehr geblendet werden könnte, durch die obere Spiegelfläche 3-3 lediglich im Bereich der eigenen Fahrspur ausgeleuchtet werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ansprüche

1. Beleuchtungsvorrichtung (1) mit mindestens einer Spiegeleinrichtung (2), welche mindestens eine

Spiegelfläche (3-1 - 3-4) und mindestens eine Spiegelaufhängung (4) aufweist, wobei die mindestens eine Spiegelfläche (3-1 - 3-4) mittels der mindestens einen Spiegelaufhängung (4) in zumindest einer Richtung um eine Drehachse (5) drehbar gelagert ist; mit mindestens zwei Lichtquellen (6-1 - 6-5), welche ausgebildet sind, jeweils einen punktförmigen Lichtstrahl (7-1 - 7-5) auf die mindestens eine Spiegelfläche (3-1 - 3-4) auszusenden; mit einem Leuchtmittel (8), welches derart angeordnet ist, dass bei einer

Bewegung der mindestens einen Spiegelfläche (3-1 - 3-4) um die Drehachse (5) die punktförmigen Lichtstrahlen (7-1 - 7-5) zumindest teilweise über das

Leuchtmittel (8) bewegt werden.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Spiegelfläche (3-1 - 3-4) um ihre Hochachse drehbar gelagert ist; und wobei die mindestens zwei Lichtquellen (6-1 - 6-5) und das Leuchtmittel (8) derart angeordnet sind, dass bei einer Drehung der Spiegelfläche (3-1 - 3-4) um einen vorgegebenen ersten Winkel (9) um die Drehachse (5) die punktförmigen Lichtstrahlen (7-1 - 7-5) in jeweils unterschiedlichen Zeilen (10-1 - 10-5) über die gesamte Breite (11) des Leuchtmittels (8) bewegt werden.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spiegelfläche (3-1 - 3-4) in der Richtung (12-2) der Drehachse (5) eine größere Ausdehnung aufweist, als in einer senkrecht dazu stehenden Richtung (12-1), welche gemeinsam mit der Drehachse (5) die Ebene der Spiegelfläche (3- 1 - 3-4) definiert.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens eine der Spiegeleinrichtungen (2) mindestens zwei

Spiegelflächen (3-1 - 3-4) aufweist.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die mindestens zwei Spiegelflächen (3-1 - 3-4) in einer Reihe

übereinander in der Drehachse (5) angeordnet sind; wobei die Spiegelaufhängung (4) jeweils eine Feder (14-1 - 14-5) aufweist, welche ausgebildet ist, die mindestens zwei Spiegelflächen (3-1 - 3-4) federnd miteinander zu koppeln, und ferner eine Feder (14-1 - 14-5) aufweist, welche ausgebildet ist, die oberste Spiegelfläche (3-1 - 3-4) mit einer Trägerstruktur (15- 1, 15-2) zu koppeln, und eine Feder (14-1 - 14-5) aufweist, welche ausgebildet ist, die unterste Spiegelfläche (3-1 - 3-4) mit einer Trägerstruktur (15-1, 15-2) zu koppeln, wobei die Federn (14-1 - 14-5) insbesondere unterschiedliche

Federhärten aufweisen.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jede der Lichtquellen (6-1 - 6-5) eine spezifische Lichtleistung aufweist; und/oder wobei mindestens eine der Lichtquellen (6-1 - 6-5) eine regelbare Lichtleistung aufweist.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit mindestens einem optischen Element, welches in dem Strahlengang mindestens einer der Lichtquellen (6-1 - 6-5) liegt und ausgebildet ist, den Lichtstrahl (7-1 - 7-5) der entsprechenden Lichtquellen (6-1 - 6-5) zu formen; wobei das mindestens eine optische Element insbesondere eine Linse aufweist, welche ausgebildet ist, einen punktförmigen Lichtstrahl (7-1 - 7-5) aufzuspalten und/oder aufzuweiten.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jede Spiegeleinrichtung (2) eine Antriebsvorrichtung, insbesondere eine magnetische Antriebseinrichtung, aufweist, welche ausgebildet ist, die entsprechende mindestens eine Spiegelfläche (3-1 - 3-4) in Schwingung um die Drehachse (5) zu versetzen; wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Steuervorrichtung (16) aufweist, welche ausgebildet ist, die Antriebsvorrichtungen anzusteuern, wobei die Steuervorrichtung (16) insbesondere ausgebildet ist, die Amplituden und die

Frequenzen der Schwingungen der jeweiligen Spiegelflächen (3-1 - 3-4) separat zu steuern.

9. Scheinwerfermodul (17) für ein Fahrzeug, mit einem Gehäuse (18); und mit einer Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche bis 8, welche in dem Gehäuse (18) angeordnet ist.

10. Beleuchtungsverfahren, aufweisend:

Bereitstellen (Sl) einer Spiegeleinrichtung (2) mit mindestens einer Spiegelfläche (3-1 - 3-4) und mindestens einer Spiegelaufhängung (4), wobei die mindestens eine Spiegelfläche (3-1 - 3-4) mittels der mindestens einen Spiegelaufhängung

(4) in zumindest einer Richtung um eine Drehachse (5) drehbar gelagert wird;

Anordnen (S2) von mindestens zwei Lichtquellen (6-1 - 6-5) derart, dass die mindestens zwei Lichtquellen (6-1 - 6-5) jeweils einen punktförmigen Lichtstrahl (7-1 - 7-5) auf die mindestens eine Spiegelfläche (3-1 - 3-4) aussenden; und Anordnen (S3) eines Leuchtmittels (8) derart gegenüber der mindestens einen Spiegeleinrichtung (2) und den mindestens zwei Lichtquellen (6-1 - 6-5), dass bei einer Bewegung der mindestens einen Spiegelfläche (3-1 - 3-4) um die Drehachse (5) die punktförmigen Lichtstrahlen (7-1 - 7-5) zumindest teilweise über das Leuchtmittel (8) bewegt werden.

11. Beleuchtungsverfahren nach Anspruch 10, wobei die mindestens eine Spiegelfläche (3-1 - 3-4) um ihre Hochachse drehbar gelagert wird; und wobei die mindestens zwei Lichtquellen (6-1 - 6-5) und das Leuchtmittel (8) derart angeordnet werden, dass bei einer Drehung der Spiegelfläche (3-1 - 3-4) um einen vorgegebenen ersten Winkel (9) um die Drehachse (5) die

punktförmigen Lichtstrahlen (7-1 - 7-5) in jeweils unterschiedlichen Zeilen (10-1

- 10-5) über die gesamte Breite (11) des Leuchtmittels (8) bewegt werden.

12. Beleuchtungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 und 11, wobei mindestens zwei Spiegelflächen (3-1 - 3-4) in einer Reihe übereinander in der Drehachse (5) angeordnet werden; und wobei jeweils eine Feder (14-1 - 14-5) in der Spiegelaufhängung (4)

bereitgestellt wird, welche die mindestens zwei Spiegelflächen (3-1 - 3-4) federnd miteinander koppelt, und ferner eine Feder (14-1 - 14-5) in der

Spiegelaufhängung (4) bereitgestellt wird, welche die oberste Spiegelfläche (3-1

- 3-4) mit einer Trägerstruktur (15-1, 15-2) koppelt, und eine Feder (14-1 - 14-5) in der Spiegelaufhängung (4) bereitgestellt wird, welche die unterste

Spiegelfläche (3-1 - 3-4) mit einer Trägerstruktur (15-1, 15-2) koppelt, wobei die Federn (14-1 - 14-5) insbesondere unterschiedliche Federhärten aufweisen.

13. Beleuchtungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 12, aufweisend: Anordnen mindestens eines optischen Elements in dem Strahlengang

mindestens einer der Lichtquellen (6-1 - 6-5), welches den Strahl der

entsprechenden Lichtquellen (6-1 - 6-5) formt; wobei das mindestens eine optische Element insbesondere einen punktförmigen Lichtstrahl (7-1 - 7-5) aufspaltet und/oder als eine Linse ausgebildet ist, welche einen punktförmigen Lichtstrahl (7-1 - 7-5) aufweitet.

14. Beleuchtungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 13,

Antreiben der mindestens einen Spiegelfläche (3-1 - 3-4) derart, dass diese in Schwingung um die Drehachse (5) versetzt wird, insbesondere durch eine magnetische Antriebseinrichtung; wobei beim Antreiben die Amplituden und die Frequenzen der Schwingungen der jeweiligen Spiegelflächen (3-1 - 3-4) separat gesteuert werden.