WO2017102169A1 - Leuchtsystem und fahrzeugscheinwerfer - Google Patents

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WO2017102169A1
WO2017102169A1 PCT/EP2016/076641 EP2016076641W WO2017102169A1 WO 2017102169 A1 WO2017102169 A1 WO 2017102169A1 EP 2016076641 W EP2016076641 W EP 2016076641W WO 2017102169 A1 WO2017102169 A1 WO 2017102169A1
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lighting system
optics
primary
light
optical section
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PCT/EP2016/076641
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Hartmann
Original Assignee
Osram Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/143—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being parallel to the optical axis of the illuminating device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/151—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/285—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S41/24 - F21S41/2805

Definitions

  • the invention relates to a lighting system according to the preamble of claim 1 and of a vehicle headlight with such a lighting system.
  • LEDs light-emitting diodes
  • An LED or light emitting diode may be in the form of at least one individually packaged LED or in the form of at least one LED chip having one or more light emitting diodes.
  • LED chips can be mounted on a common substrate (“submount”) and form an LED.
  • the at least one LED can be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, for example with at least one Fresnel lens or a collimator.
  • LEDs for example polymer OLEDs
  • the LED chips can be directly emitting or have an upstream phosphor.
  • the LED may be a laser diode or a laser diode array.
  • the emission wavelengths of the LED can be in the ultraviolet, visible or infrared spectral range.
  • the LED chips preferably emit white light in the standardized ECE white field of the automotive industry.
  • the object of the present invention is to provide a lighting system and a vehicle headlight, which are compact, cost-effective, robust and have a high-quality photograph.
  • a lighting system with a primary optics which is connected downstream of at least one light source. Furthermore, the lighting system has a secondary optic, which in turn is downstream of the primary optics.
  • the primary optic preferably has a first and a second optical section.
  • the first optical section is designed such that it collects light from the light source and / or bundles.
  • the second optical section which may be an imaging part of the primary optics, is preferably configured such that it enlarges a first light image of the first optical section via an output surface or an optical lens surface or an exit surface into a, in particular imaginary, second light image.
  • the secondary optics can then be designed such that it images the second photograph of the primary optics into a far field.
  • This solution has the advantage that a light distribution or the light image of the first optical section, in particular the light image at an interface between the optical sections, is enlarged into a second light image.
  • This is a length of Lighting system comparatively low, making this extremely compact. If the lighting system is configured as a module, this reduces a module depth.
  • the primary optics are separated from the secondary optics, wherein the primary optics can form a module with the light source.
  • the secondary optics which images the light image in the distance, can be designed independently of the primary optics in terms of design, shape and size.
  • an imaginary light image of the output of the first optical section can be created. This imaginary light image can then be imaged by the secondary optics into the far field.
  • the first optical section of the primary optics is preferably designed as a total internal reflection (TIR) optic and / or as a taper and / or as a fiber optic.
  • the first optical section preferably has a conical shape or a truncated cone shape which can widen in a direction away from the light source, thus making it possible to collect and / or bundle the light in a simple manner.
  • the first photograph of the primary optic is preferably imaged approximately on the output side of the first optical section and / or approximately on a taper output surface. This light image at the output of the first optics section or the TIR optics or the tapers can be imaged by the following image in the far field. The following Picture achieved by two optical consecutive pictures.
  • An entrance surface of the first optical section is preferably approximately planar and may in particular extend approximately perpendicular to the main optical axis.
  • the output surface of the second optical section is convex.
  • the output surface or lens surface on the outlet side in particular has the function of a magnifying glass.
  • the second optical section is configured in particular approximately cylindrical or circular cylindrical.
  • the second optical section can connect directly to the first optical section.
  • the first and the second optical section are designed in one piece.
  • a diameter of the second optical section may be larger than a maximum diameter of the first optical section.
  • the second optical section is a lens, with which the output surface is designed as an optical lens surface on the exit side.
  • the primary optics can be designed as taper-lens combination.
  • the primary optics thus has, for example, a TIR optic or a taper and an optical lens surface on the exit side.
  • the primary optics and the secondary optics lie on a common main optical axis.
  • the light source can be arranged on this main axis.
  • the secondary optics is designed as a secondary lens.
  • the secondary optics can thus easily subsequently image the generated imaginary light image of the output of the primary optics in the far field.
  • the secondary lens is biconvex.
  • a diameter of the secondary lens may be about equal to or greater than a diameter of the primary optic.
  • a distance between the first light image and a main plane of the output surface of the second optical section or a main plane of the second optical section is smaller than a focal length of the primary optics, whereby an enlargement of the first light image can take place as an imaginary second light image.
  • a distance between the first light image and the main plane of the output surface of the second optical section can thus be less than a distance between the second light image and the main plane of the output surface of the second optical section.
  • the second light image is achieved by a small imaging distance of the light image to the main plane of the exit surface of the primary optics compared to the focal length of the exit-side lens surface of the taper-lens combination.
  • a focus of the primary optics is preferably provided on the side of the first light image facing the light source.
  • a plurality or plurality of primary optics are provided, which are arranged side by side and / or in series, in particular approximately transversely to the main optical axis, and / or arranged as a matrix.
  • a plurality or plurality of light sources in the form of LEDs are preferably provided. It is then possible to provide a respective primary optics for at least one LED or for exactly one LED. This solution has the advantage that can be formed on device technology simple way and cost, a gapless matrix light in the far field. Previously, in a series or matrix arrangement of LEDs construction and manufacturing caused gaps between individual segments were formed.
  • a distance of the respective first light images from one another - or gaps between the light images in the far field - as an imaginary second light image can be avoided by enlargement.
  • the gapless imaginary second light image can then be imaged by the secondary lens in the far field as gapless matrix light.
  • You primary optics are preferably arranged according to the LEDs. That is, if the LEDs are arranged in series, the primary optics are also arranged in series or, if the LEDs are arranged in a matrix, the primary optics are also arranged in a matrix manner. Preferably, the LEDs are thus arranged either in series and / or as a matrix.
  • the first photographs of the primary optics can be enlarged by the respective second optical section in such a way that they form, in particular at least in sections, a closed, in particular imaginary, second photo. The first photographs may thus overlap at least in sections after enlargement.
  • a vehicle headlamp is provided with a lighting system according to one or more of the preceding aspects.
  • the vehicle headlight is preferably a headlight.
  • the vehicle may be an aircraft or a waterborne vehicle or a land vehicle.
  • the land-based vehicle may be a motor vehicle. Particularly preferred is the use of the vehicle headlight in a truck or passenger car.
  • An optical axis of the vehicle headlight preferably extends approximately in the direction of travel, which is a preferred direction of the vehicle.
  • Fig. 1 in a schematic side view a
  • Fig. 2 in a schematic side view of the
  • a vehicle headlight 1 is shown schematically.
  • This light source has an LED 2.
  • Light output side of the LED primary optics 4 is provided.
  • a secondary optics 6 is arranged.
  • the LED 2 and the optics 4, 6 lie on a common optical axis 8. This in turn shows approximately in the direction of travel 10 of the vehicle headlight 1 having vehicle.
  • the primary optics 4 has a first optical section 12 and a second optical section 14.
  • the first optical section 12 is formed as a TIR optic or taper and has approximately a flat entrance surface 16 which rests directly on the LED 2 or adjacent to the LED 2 is arranged. Preferably, essentially the light emitted by the LED 2 completely enters the primary optics 4 via the entrance surface 16.
  • the first optical section 12 is further configured frusto-conical and thereby widening, starting from the entrance surface 16 in a direction away from the LED 2.
  • the second optical section 14 is provided, which, starting from the first optical section 12 designed approximately circular cylindrical and at the same time has a larger diameter than a maximum diameter of the first optical section 12.
  • the second optical section 14 has an output surface 18 or exit surface which is approximately convex and is arranged opposite to the secondary optics 6.
  • the secondary optics 6, which is arranged at a distance from the primary optic 4, is designed as a lens.
  • the primary optic 4 has a TIR optic and an optical lens surface as the output surface 18.
  • the first optical section 12 of the primary optic 4 has the function of collecting and condensing light of the LED 2 and a desired light distribution or a desired light image 20 at an interface to the imaging part or second optical section 14 of the primary optic 4 to form.
  • the light image 20 at the output of the first optical section 12 or the TIR optics is then imaged by a subsequent image in a far field.
  • the following figure is then made by two consecutive optical images. First, the desired light image 20 is enlarged by the output-side output surface 18 or lens surface of the primary optics 4 into an imaginary image or light image 22.
  • the output surface 18 functions as a magnifying glass.
  • the imaginary light image is achieved by a smaller imaging distance of the light image 20 to a main plane of the output surface 18 compared to the focal length of the output surface 18.
  • the secondary optics 6 then forms the generated light image in the far field. If an enlargement is provided, then a TIR optical system can have a simulated imaging optical system, which images the light image at the output of the TIF optical system into the far field.
  • the imaging optics can be designed, for example, as a single lens surface or as a separate lens.
  • a plurality of primary optics 24, 26 and 28 are provided.
  • a respective primary optics 24 to 28 is assigned an LED 30, 32 and 34 in this case.
  • a respective primary optics 24 to 28 with its respective LED 30 to 34 is designed according to the primary optics 4 with its LED 2 of Figure 1.
  • Optical axes 36, 38 and 40 of the primary optics 24 to 28 are arranged approximately at a parallel distance from the optical axis 8 or main axis.
  • the optical axis 38 of the central primary optics 26 can be arranged approximately coaxially or colinearly with respect to the main optical axis 8.
  • the LEDs 30 to 34 and the primary optics 24 to 28 are arranged in series with each other, the primary optics 24 to 28 can abut each other.
  • a common secondary optic 42 which has a larger diameter compared to a total width of the primary optics 24 to 28.
  • a respective first light image 44, 46 and 48 of a respective primary optics 24, 26 and 28 is enlarged as a respective imaginary light image 50, 52 and 54.
  • the first light images 44 to 48 which are spaced apart from each other prior to enlargement and thus have a gap, adjoin one another as imaginary photographs 50 to 54 or overlap.
  • a closed or gapless light image is achieved, which is then imaged by the secondary optics 72 in the far field as closed or gapless light.
  • the respective primary optics 24 to 28 have no second optical section, then it is conceivable that gaps between the individual photos can be reduced by improved production methods. Furthermore, for example, by choosing a suitable material, such as silicone, radii can be reduced at edges of the primary optics, which in turn reduces gaps between the light images can be. Due to the preferred embodiment of a second optical section in a respective primary optics 24 to 28, these measures are advantageously not required.
  • the primary optics 24-28 can be used with the secondary optics 42 in conjunction with a light source array or light source array. As a result, a gap-free matrix light can be made possible. A distance of individual output surfaces of the first optical sections of the primary optics 24 to 28 to each other is thus compensated by the enlargement to an imaginary light image, whereby the gap-free matrix light is formed.
  • Vehicle headlight with primary optics and secondary optics as taper-lens combination Vehicle headlight with primary optics and secondary optics as taper-lens combination.
  • Primary optics bundles and collects light from a light source and, on the other hand, enlarges a photograph of the collected and focused light.
  • the enlarged light image is in turn imaged by a secondary optics in a far field.
  • Driving direction 10 first optical section 12 second optical section 14th

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Abstract

Leuchtsystem mit einer Primäroptik (4), die zumindest einer Lichtquelle (2) nachgeschaltet ist, und mit einer Sekundäroptik (6), die der Primäroptik (4) nachgeschaltet ist, wobei die Primäroptik (4) einen ersten Optikabschnitt (12) hat, der derart ausgestaltet ist, dass er Licht von der Lichtquelle (2) einsammelt und/oder bündelt, und einen zweiten Optikabschnitt (14) hat, der derart ausgestaltet ist, dass er ein erstes Lichtbild des ersten Optikabschnitts (12) in ein zweites Lichtbild vergrößert, wobei die Sekundäroptik derart ausgestaltet ist, dass sie das erste Lichtbild (20) der Primäroptik (4) in ein Fernfeld abbildet.

Description

LEUCHTSYSTEM UND FAHRZEUGSCHEINWERFER BESCHREIBUNG
Die Erfindung geht aus von einem Leuchtsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Fahrzeugscheinwerfer mit einem derartigen Leuchtsystem.
Aus dem Stand der Technik sind Leuchtsysteme und Fahrzeugscheinwerfer bekannt, die als Lichtquelle eine oder mehrere lichtemittierende Dioden (LEDs) aufweisen. Eine LED oder Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten LED oder in Form mindestens eines LED- Chips, der eine oder mehrere Leuchtdioden aufweist, vorliegen. Es können mehrere LED-Chips auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein und eine LED bilden. Die mindestens eine LED kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, beispielsweise mit mindestens einer Fresnel-Linse oder einem Kollimator. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen LEDs, beispielsweise auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer- OLEDs) einsetzbar. Die LED-Chips können direkt emittierend sein oder einen vorgelagerten Leuchtstoff aufweisen. Alternativ kann die LED eine Laserdiode oder eine Laserdiodenanordnung sein. Die Emissionswellenlängen der LED können im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich liegen. Bevorzugt emittieren die LED-Chips weißes Licht im genormten ECE-Weißfeld der Automobilindustrie .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Leuchtsystem und einen Fahrzeugscheinwerfer zu schaffen, die kompakt, kostengünstig und robust sind sowie ein hochwertiges Lichtbild aufweisen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Leuchtsystems gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Fahrzeugscheinwerfers gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß ist ein Leuchtsystem mit einer Primäroptik offenbart, die zumindest einer Lichtquelle nachgeschaltet ist. Des Weiteren hat das Leuchtsystem eine Sekundäroptik, die wiederum der Primäroptik nachgeschaltet ist. Vorzugsweise weist die Primäroptik einen ersten und zweiten Optikabschnitt auf. Der erste Optikabschnitt ist dabei derart ausgestaltet, dass er Licht von der Lichtquelle einsammelt und/oder bündelt. Der zweite Optikabschnitt, der ein abbildender Teil der Primäroptik sein kann, ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass er ein erstes Lichtbild des ersten Optikabschnitts über eine Ausgangsfläche oder eine optische Linsenfläche oder eine Austrittsfläche in ein, insbesondere imaginäres, zweites Lichtbild vergrößert. Die Sekundäroptik kann dann derart ausgestaltet sein, dass sie das zweite Lichtbild der Primäroptik in ein Fernfeld abbildet.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass eine Lichtverteilung oder das Lichtbild des ersten Optikabschnitts, insbesondere das Lichtbild an einer Schnittstelle zwischen den Optikabschnitten, in ein zweites Lichtbild vergrößert wird. Hierdurch ist eine Länge des Leuchtsystems vergleichsweise gering, wodurch dieses äußerst kompakt ausgestaltet ist. Ist das Leuchtsystem als Modul ausgestaltet, so verringert sich hierdurch eine Modulbautiefe. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass die Primäroptik von der Sekundäroptik getrennt ist, wobei die Primäroptik mit der Lichtquelle ein Modul bilden kann. Die Sekundäroptik, die das Lichtbild in der Ferne abbildet, kann unabhängig von der Primäroptik hinsichtlich Design, Form und Baugröße ausgebildet werden. Somit kann durch die Verwendung einer zweiten optischen Abbildung des ersten Optikabschnitts ein imaginäres Lichtbild des Ausgangs des ersten Optikabschnitts erstellt werden. Dieses imaginäre Lichtbild kann dann von der Sekundäroptik in das Fernfeld abgebildet werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Optikabschnitt der Primäroptik vorzugsweise als Total- Internal-Reflection (TIR) -Optik und/oder als Taper und/oder als Faseroptik ausgestaltet. Weiter vorteilhaft hat der erste Optikabschnitt vorzugsweise eine Kegelform oder Kegelstumpfform, die sich in einer Richtung weg von der Lichtquelle verbreitern kann, womit auf einfache Weise ein Sammeln und/oder Bündeln des Lichts ermöglicht ist . Das erste Lichtbild der Primäroptik ist vorzugsweise etwa ausgangsseitig des ersten Optikabschnitts und/oder etwa an einer Taperausgangsfläche abgebildet. Dieses Lichtbild am Ausgang des ersten Optikabschnitts oder der TIR-Optik oder des Tapers kann durch die nachfolgende Abbildung in das Fernfeld abgebildet werden. Die nachfolgende Abbildung durch zwei optische aufeinander folgende Abbildungen erreicht.
Eine Eintrittsfläche des ersten Optikabschnitts ist vorzugsweise etwa eben ausgebildet und kann sich insbesondere etwa senkrecht zur optischen Hauptachse erstrecken .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausgangsfläche des zweiten Optikabschnitts konvex ausgebildet. Somit hat die Ausgangsfläche oder Linsenfläche austrittsseitig insbesondere die Funktion als Lupe. Somit kann, bevor das Lichtbild im Fernfeld über die Sekundäroptik abgebildet wird, das gewünschte Lichtbild durch die Ausgangsseite der Primäroptik, insbesondere des zweiten Optikabschnitts der Primäroptik, in ein imaginäres Bild oder Lichtbild vergrößert werden.
Der zweite Optikabschnitt ist insbesondere etwa zylindrisch oder kreiszylindrisch ausgestaltet. Der zweite Optikabschnitt kann direkt an den ersten Optikabschnitt anschließen. Beispielsweise sind der erste und der zweite Optikabschnitt einstückig ausgestaltet. Ein Durchmesser des zweiten Optikabschnitts kann größer als ein maximaler Durchmesser des ersten Optikabschnitts sein. Bei dem zweiten Optikabschnitt handelt es sich insbesondere um eine Linse, womit die Ausgangsfläche als optische Linsenfläche austrittsseitig ausgestaltet ist. Somit kann die Primäroptik als Taper-Linsen-Kombination ausgestaltet sein. Die Primäroptik hat somit beispielsweise eine TIR-Optik oder ein Taper und eine optische Linsenfläche austrittsseitig. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung liegt die Primäroptik und die Sekundäroptik auf einer gemeinsamen optischen Hauptachse. Des Weiteren kann die Lichtquelle auf dieser Hauptachse angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Sekundäroptik als Sekundärlinse ausgebildet. Die Sekundäroptik kann somit auf einfache Weise nachfolgend das erzeugte imaginäre Lichtbild des Ausgangs der Primäroptik im Fernfeld abbilden. Insbesondere ist die Sekundärlinse bikonvex. Ein Durchmesser der Sekundärlinse kann etwa gleich oder größer sein als ein Durchmesser der Primäroptik.
Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen dem ersten Lichtbild und einer Hauptebene der Ausgangsfläche des zweiten Optikabschnitts oder einer Hauptebene des zweiten Optikabschnitts geringer als eine Brennweite der Primäroptik, womit eine Vergrößerung des ersten Lichtbilds als imaginäres zweites Lichtbild erfolgen kann. Ein Abstand zwischen dem ersten Lichtbild und der Hauptebene der Ausgangsfläche des zweiten Optikabschnitts kann somit geringer sein als ein Abstand zwischen dem zweiten Lichtbild und der Hauptebene der Ausgangsfläche des zweiten Optikabschnitts. Somit wird das zweite Lichtbild durch einen geringen Abbildungsabstand des Lichtbilds zur Hauptebene der Austrittsfläche der Primäroptik verglichen zur Brennweite der austrittsseitigen Linsenfläche der Taper-Linsen- Kombination erreicht. Ein Fokus der Primäroptik ist vorzugsweise auf die zur Lichtquelle weisenden Seite des ersten Lichtbilds vorgesehen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind eine Mehrzahl oder Vielzahl von Primäroptiken vorgesehen, die nebeneinander und/oder in Reihe, insbesondere etwa quer zur optischen Hauptachse gesehen, und/oder als Matrix angeordnet sind. Des Weiteren sind vorzugsweise eine Mehrzahl oder Vielzahl von Lichtquellen in Form von LEDs vorgesehen. Es kann dann eine jeweilige Primäroptik für zumindest eine LED oder für genau eine LED vorgesehen sein . Diese Lösung hat den Vorteil, dass auf vorrichtungstechnisch einfache Weise und kostengünstig ein lückenloses Matrix-Licht im Fernfeld ausgebildet werden kann. Bisher waren bei einer Reihen- oder Matrixanordnung von LEDs konstruktions- und fertigungsbedingt Lücken zwischen einzelnen Segmenten ausgebildet. Durch die Vergrößerung über den zweiten Optikabschnitt einer jeweiligen Primäroptik kann ein Abstand der jeweiligen ersten Lichtbilder zueinander - oder Lücken zwischen den Lichtbildern im Fernfeld - als imaginäres zweites Lichtbild durch Vergrößerung vermieden werden. Das lückenlose imaginäre zweite Lichtbild kann dann von der Sekundärlinse im Fernfeld als lückenloses Matrix-Licht abbildbar sein.
Dir Primäroptiken sind vorzugsweise entsprechend der LEDs angeordnet. Das heißt, dass, falls die LEDs in Reihe angeordnet sind, die Primäroptiken ebenfalls in Reihe angeordnet sind oder dass, falls die LEDs matrixartig angeordnet sind, die Primäroptiken ebenfalls matrixartig angeordnet werden. Vorzugsweise sind die LEDs somit entweder in Reihe und/oder als Matrix angeordnet. Die ersten Lichtbilder der Primäroptik können durch den jeweiligen zweiten Optikabschnitt derart vergrößert sein, dass sie, insbesondere zumindest abschnittsweise ein geschlossenes, insbesondere imaginäres, zweites Lichtbild bilden. Die ersten Lichtbilder können sich somit nach der Vergrößerung auch zumindest abschnittsweise überlappen.
Erfindungsgemäß ist ein Fahrzeugscheinwerfer mit einem Leuchtsystem gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeugscheinwerfer um einen Frontscheinwerfer. Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein. Besonders bevorzugt ist die Verwendung des Fahrzeugscheinwerfers in einem Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen .
Eine optische Achse des Fahrzeugscheinwerfers erstreckt sich vorzugsweise etwa in Fahrtrichtung, bei der es sich um eine bevorzugte Richtung des Fahrzeugs handelt. Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen :
Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht einen
Fahrzeugscheinwerfer mit einem Leuchtsystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
Fig. 2 in einer schematischen Seitenansicht das
Leuchtsystem gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel Gemäß Figur 1 ist ein Fahrzeugscheinwerfer 1 schematisch dargestellt. Dieser hat als Lichtquelle eine LED 2. Lichtausgangsseitig der LED ist eine Primäroptik 4 vorgesehen. Im Nachgang zur Primäroptik 4 ist dann eine Sekundäroptik 6 angeordnet. Die LED 2 und die Optiken 4, 6 liegen auf einer gemeinsamen optischen Achse 8. Diese wiederum zeigt etwa in Fahrtrichtung 10 eines den Fahrzeugscheinwerfer 1 aufweisenden Fahrzeugs.
Die Primäroptik 4 hat einen ersten Optikabschnitt 12 und einen zweiten Optikabschnitt 14. Der erste Optikabschnitt 12 ist als TIR-Optik oder Taper ausgebildet und hat etwa eine ebene Eintrittsfläche 16, die direkt an der LED 2 anliegt oder benachbart zur LED 2 angeordnet ist. Vorzugsweis tritt im Wesentlichen das von der LED 2 emittierte Licht vollständig über die Eintrittsfläche 16 in die Primäroptik 4 ein. Der erste Optikabschnitt 12 ist der Weiteren kegelstumpfförmig ausgestaltet und verbreitert sich dabei ausgehend von der Eintrittsfläche 16 in einer Richtung weg von der LED 2. Im Anschluss an den ersten Optikabschnitt 12 ist der zweite Optikabschnitt 14 vorgesehen, der ausgehend vom ersten Optikabschnitt 12 etwa kreiszylindrisch ausgestaltet ist und dabei einen größeren Durchmesser aufweist als ein Maximaldurchmesser des ersten Optikabschnitts 12. Endseitig hat der zweite Optikabschnitt 14 eine Ausgangsfläche 18 oder Austrittsfläche, die etwa konvex ausgestaltet ist und gegenüberliegend zur Sekundäroptik 6 angeordnet ist.
Die Sekundäroptik 6, die beabstandet zur Primäroptik 4 angeordnet ist, ist als Linse ausgebildet. Die Primäroptik 4 hat eine TIR-Optik und eine optische Linsenfläche als Ausgangsfläche 18. Der erste Optikabschnitt 12 der Primäroptik 4 hat die Funktion, Licht der LED 2 einzusammeln und zu bündeln und eine gewünschte Lichtverteilung oder ein gewünschtes Lichtbild 20 an einer Schnittstelle zum abbildenden Teil oder zweiten Optikabschnitt 14 der Primäroptik 4 zu formen. Das Lichtbild 20 am Ausgang des ersten Optikabschnitts 12 oder der TIR-Optik wird dann durch eine nachfolgende Abbildung in ein Fernfeld abgebildet. Die nachfolgende Abbildung wird dann durch zwei optische aufeinander folgende Abbildungen vorgenommen. Zunächst wird das gewünschte Lichtbild 20 durch die ausgangsseitige Ausgangsfläche 18 oder Linsenfläche der Primäroptik 4 in ein imaginäres Bild oder Lichtbild 22 vergrößert. Die Ausgangsfläche 18 funktioniert hierbei als Lupe. Das imaginäre Lichtbild wird erreicht durch einen geringeren Abbildungsabstand des Lichtbilds 20 zu einer Hauptebene der Ausgangsfläche 18 verglichen zur Brennweite der Ausgangsfläche 18. Die Sekundäroptik 6 bildet dann nachfolgend das erzeugte Lichtbild in dem Fernfeld ab. Ist eine Vergrößerung vorgesehen, so kann eine TIR-Optik eine nachgestellte abbildende Optik aufweisen, welche das Lichtbild am Ausgang der TIF-Optik in das Fernfeld abbildet. Die abbildende Optik kann beispielsweise als einzelne Linsenfläche oder als separate Linse ausgeführt sein .
Gemäß Figur 2 sind eine Vielzahl von Primäroptiken 24, 26 und 28 vorgesehen. Einer jeweiligen Primäroptik 24 bis 28 ist hierbei eine LED 30, 32 und 34 zugeordnet. Eine jeweilige Primäroptik 24 bis 28 mit seiner jeweiligen LED 30 bis 34 ist dabei entsprechend der Primäroptik 4 mit seiner LED 2 aus Figur 1 ausgestaltet. Optische Achsen 36, 38 und 40 der Primäroptiken 24 bis 28 sind dabei etwa im Parallelabstand zur optischen Achse 8 oder Hauptachse angeordnet. Die optische Achse 38 der mittleren Primäroptik 26 kann dabei etwa koaxial oder kollinear zur optischen Hauptachse 8 angeordnet sein. Die LEDs 30 bis 34 und die Primäroptiken 24 bis 28 sind dabei in Reihe zueinander angeordnet, wobei die Primäroptiken 24 bis 28 aneinander anliegen können. Des Weiteren ist eine gemeinsame Sekundäroptik 42 vorgesehen, die einen größeren Durchmesser im Vergleich zu einer Gesamtbreite der Primäroptiken 24 bis 28 aufweist. Ein jeweiliges erstes Lichtbild 44, 46 und 48 einer jeweiligen Primäroptik 24, 26 und 28 wird vergrößert als ein jeweiliges imaginäres Lichtbild 50, 52 und 54. Die ersten Lichtbilder 44 bis 48, die vor der Vergrößerung zueinander beabstandet sind und somit eine Lücke aufweisen, grenzen als imaginäre Lichtbilder 50 bis 54 aneinander an oder überlappen sich. Hierdurch ist ein geschlossenes oder lückenloses Lichtbild erreicht, das dann von der Sekundäroptik 72 im Fernfeld als geschlossenes oder lückenloses Licht abbildbar ist.
Weist die jeweilige Primäroptik 24 bis 28 keinen zweiten Optikabschnitt auf, so ist denkbar, dass durch verbesserte Fertigungsverfahren Lücken zwischen den einzelnen Lichtbildern reduziert werden können. Des Weiteren kann beispielsweise durch das Wählen eines geeigneten Werkstoffs, wie beispielsweise Silikon, Radien an Kanten der Primäroptiken verkleinert werden, womit Lücken zwischen den Lichtbildern wiederum verringert werden können. Durch die bevorzugte Ausbildung eines zweiten Optikabschnitts bei einer jeweiligen Primäroptik 24 bis 28 sind diese Maßnahmen vorteilhafterweise nicht erforderlich .
Gemäß Figur 2 können die Primäroptiken 24 bis 28 mit der Sekundäroptik 42 in Verbindung mit einer Lichtquellen- Reihe oder Lichtquellen-Matrix angewendet werden. Hierdurch kann ein lückenloses Matrix-Licht ermöglicht sein. Ein Abstand einzelner Ausgangsflächen der ersten Optikabschnitte der Primäroptiken 24 bis 28 zueinander ist somit durch die Vergrößerung zu einem imaginären Lichtbild kompensiert, womit das lückenlose Matrix-Licht entsteht .
Offenbart ist ein Leuchtsystem für einen
Fahrzeugscheinwerfer mit einer Primäroptik und einer Sekundäroptik als Taper-Linsen-Kombination . Die
Primäroptik bündelt und sammelt zum einen Licht einer Lichtquelle und vergrößert zum anderen ein Lichtbild des gesammelten und gebündelten Lichts. Das vergrößerte Lichtbild wiederum wird von einer Sekundäroptik in einem Fernfeld abgebildet.
BEZUGSZEICHENLISTE
Fahrzeugscheinwerfer 1
LED 2
Primäroptik 4
Sekundäroptik 6 optische Achse 8
Fahrtrichtung 10 erster Optikabschnitt 12 zweiter Optikabschnitt 14
Eintrittsfläche 16
Ausgangsfläche 18
Lichtbild 20
Lichtbild 22
Primäroptik 24
Primäroptik 26
Primäroptik 28
LED 30
LED 32
LED 34 optische Achse 36 optische Achse 38 optische Achse 40
Sekundäroptik 42
Lichtbild 44
Lichtbild 46
Lichtbild 48
Lichtbild 50
Lichtbild 52
Lichtbild 54

Claims

ANSPRÜCHE
1. Leuchtsystem mit einer Primäroptik (4), die zumindest einer Lichtquelle (2) nachgeschaltet ist, und mit einer Sekundäroptik (6), die der Primäroptik (4) nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Primäroptik (4) einen ersten Optikabschnitt (12) hat, der derart ausgestaltet ist, dass er Licht von der Lichtquelle (2) einsammelt und/oder bündelt, und einen zweiten Optikabschnitt (14) hat, der derart ausgestaltet ist, dass er ein erstes Lichtbild des ersten Optikabschnitts (12) in ein zweites Lichtbild vergrößert, wobei die Sekundäroptik derart ausgestaltet ist, dass sie das erste Lichtbild (20) der Primäroptik (4) in ein Fernfeld abbildet.
Leuchtsystem nach Anspruch 1, wobei der erste
Optikabschnitt (12) der Primäroptik (4) als Total-
Internal-Reflection (TIR) -Optik und/oder als Taper und/oder als Faseroptik ausgestaltet ist.
Leuchtsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Ausgangsfläche (18) des zweiten Optikabschnitts (14) konvex ist.
4. Leuchtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Optikabschnitt (14) eine Linse ist.
5. Leuchtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Optikabschnitt (12, 14) einstückig ausgebildet sind. Leuchtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sekundäroptik (6) als Sekundärlinse ausgebildet ist.
Leuchtsystem nach Anspruch 6, wobei die Sekundärlinse (6) bikonvex ist.
Leuchtsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei ein Abstand zwischen dem ersten Lichtbild (20) und einer Hauptebene der Ausgangsfläche (18) des zweiten Optikabschnitts (14) geringer ist als eine Brennweite der Primäroptik (4) .
Leuchtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl oder Vielzahl von Primäroptiken (24, 26, 28) und/oder Lichtquellen (30, 32, 34) vorgesehen sind.
Leuchtsystem nach Anspruch 9, wobei die Primäroptiken (24 - 28) entsprechend der Lichtquellen (30 - 34) angeordnet sind.
Leuchtsystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Lichtquellen (30 - 34) und/oder die Primäroptiken (24 - 28) nebeneinander und/oder in Reihe und/oder als Matrix angeordnet sind.
Leuchtsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die ersten Lichtbilder (44, 46, 48) der Primäroptiken (24, 26, 28) durch den jeweiligen zweiten Optikabschnitt derart vergrößert sind, dass sie ein zumindest abschnittsweise geschlossenen zweites Lichtbild (50, 52, 54) bilden.
13. Fahrzeugscheinwerfer mit einem Leuchtsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche. 14. Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 13, wobei dieser als Frontscheinwerfer eingesetzt ist.
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